[发明专利]一种应用燃料电池的直流微网系统及控制方法

说明书

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种应用燃料电池的直流微网系统及控制方法，应用燃料电池的直流微网系统包括电网，第一直流母线和第二直流母线，连接在第一直流母线和第二直流母线之间的储能模块，与第二直流母线连接分布式能源发电模块，所述第一直流母线连接负载模块，所述第一直流母线与电网连接。本发明的微网系统运行时通过储能模块向负载模块供电，无论分布式能源发电模块运行于任何状态，其发出的电能都预先存在储能模块，微网系统上负载的能量需求由储能模块直接供给，无需密切关注分布式能源的间歇性情况，降低了能量调度控制的难度，提高了微网系统对负载的响应能力，增强了微网系统的可靠性、稳定性和扩展性。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种应用燃料电池的直流微网系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着人类对环境保护意识的增强以及化石燃料的逐渐匮乏，分布式能源发电技术得到了广泛的发展。分布式能源发电站输出的电一般为直流，并不能直接为交流大电网所用，需要经历一系列复杂的电能转化过程。于是，人们提出了直流微电网系统的概念，微电网（Micro-Grid）也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。该系统主体由直流母线所构成，降低了分布式能源的接入难度，减少电力电子器件的成本。长期以来，直流微网相关技术的研发一直受到各界的广泛关注。瑞典、日本、法国和美国等国家的通信公司已于20 世纪90 年代开始了300～400V 数据中心直流配电的研究和介绍。另外，军舰、航空和自动化系统的直流区域配电，尤其是电力牵引直流供电技术已然成熟，这为直流微网的推广应用提供了良好的契机。现有的直流微网技术中，分布式能源如风力发电、光伏发电、燃料电池发电、制氢能源发电大都是通过各自的DC/DC转换单元将电能传输至同一直流母线上，然后再通过DC/AC装换单元把电能输出至交流电网中，这样的方式无法解决分布式能源发电间歇性的问题，发电量受制于环境因素，例如光伏发电与太阳辐射强度有关，风力发电与自然风量的大小相关。因此，在能量调度的控制上存在困难，无法做到及时性和快速响应，这个问题在孤岛运行模式下的影响更加显著，导致整个系统对交流大电网具有依赖性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种应用燃料电池的直流微网系统，以及一种应用前述应用燃料电池的直流微网系统的控制方法。

本发明采用如下方案实现：

一种应用燃料电池的直流微网系统，包括电网，应用燃料电池的直流微网系统还包括第一直流母线和第二直流母线，连接在第一直流母线和第二直流母线之间的储能模块，与第二直流母线连接分布式能源发电模块，所述第一直流母线连接负载模块，所述第一直流母线与电网连接；所述储能模块包括储能电池组，与储能电池组并联的燃料电池发电组。

进一步的，所述燃料电池发电组包括燃料电池，以及与燃料电池连接的电解水制氢装置；所述储能电池组包括多个蓄电池。

进一步的，所述负载模块包括与第一直流母线连接的至少一个直流负载，以及与第一直流母线连接的至少一个交流负载。

进一步的，所述直流负载通过第一DC/DC变换器与第一直流母线连接，所述交流负载通过第一DC/AC变换器和第一直流母线连接。

进一步的，所述储能模块与第一直流母线之间、储能模块与第二直流母线之间均通过第二DC/DC变换器连接，所述第一直流母线和电网之间通过AC/DC变换器连接。

进一步的，所述分布式能源发电模块包括光伏发电单元、风力发电单元。

进一步的，所述光伏发电单元通过第三DC/DC变换器和第二直流母线连接，所述风力发电单元通过第二DC/AC变换器和第二直流母线连接。