[发明专利]一种直流微电网系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种直流微电网系统及控制方法，本发明的一种直流微电网系统经过双向电能转换模块后，通过开关连接电网，所述直流微电网系统包括：可再生发电模块、直流母线、储氢模块、耗电模块和控制模块，在本发明的直流微电网系统中，通过直流微网系统分配电力，制取氢气，满足加氢、充电（包括氢燃料电池汽车充电和纯电动汽车充电）、照明需求，有效消纳了风电和光电，且电能不需要经过交直流的多次转换，提高了能源利用的效率并降低了直流微电网的能量损耗，并且本发明将电能回馈给电网，缓解电网的调峰压力。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种直流微电网系统及控制方法。

背景技术

我国的氢燃料电池汽车和新能源锂电池汽车发展迅速，但都面临加氢、充电的难题。燃料电池汽车包含氢燃料电池系统和锂电池系统，需要加氢也需要充电。一方面，我国目前的加氢站数量严重不足，氢储存、运输的难题限制了氢燃料电池汽车的发展。另一方面，直流充电桩的充电功率在配电层的总负荷功率占比越来越大，增加了电网调峰的难度，配电网的规划建设面临严峻挑战。

传统交流系统由于自身的固有缺陷，较多的电流变换环节增加了能量损耗，且对易波动的可再生能源电力的消纳能力不足。而直流微网不用考虑无功功率、相位等问题，其系统结构简单，供电的可靠性更高，损耗更少，更易于接入通信设备、新能源汽车等新型直流用电设备。

据中国氢能联盟发布的白皮书显示，到2050年，我国可再生能源电解制氢将占氢气供应结构的70％。公开号为CN110474371A的专利公开了一种风光氢综合能源系统在线能量调控方法，但是该方法利用多余电能制氢，再将氢能转化为电能回馈电网，电网再给设备供电，氢电在电网和负载间的多次变换将造成极大的损耗，能量利用率低。

本专利提出的氢电一体化直流微网系统，利用可再生能源的直流电制氢，降低氢气生产和运输成本，能满足氢燃料电池汽车的加氢需求；同时直流微网系统能够为纯电动汽车、城市LED路灯等新型直流用电设备提供直流电，有效消纳了可再生能源电力，缓解电网的调峰压力，且直流微电网系统的损耗更低，能量利用效率大大提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种直流微电网系统及控制方法，用于缓解电网的调峰压力，降低直流微电网系统的损耗，提高能量利用效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种直流微电网系统，所述直流微电网系统经过双向电能转换模块后，通过开关连接电网，所述直流微电网系统包括：

可再生发电模块：通过可再生能源发电；

直流母线：所述直流母线连接所述可再生发电系统和所述双向电能转换模块，用于为直流微电网系统提供直流电；

储氢模块：所述储氢模块连接所述直流母线，用于产生、存储氢气；

耗电模块：连接所述直流母线，使用所述直流母线提供的直流电；

控制模块，所述控制模块分别连接所述开关、所述可再生发电模块、所述储氢模块和所述耗电模块，用于控制所述开关导通/不打通、控制所述可再生发电系统发电/不发电，并获取所述可再生发电系统的发电功率，还控制所述储氢模块产生/不产生氢气，并获取所述储氢模块存储的氢气量，同时控制所述耗电模块使用/不使用电能。

进一步地，所述可再生发电系统包括光伏发电系统和风力发电系统，所述光伏发电系统通过DC/DC模块后连接所述直流母线，所述风力发电系统经过三相PWM整流模块后连接所述直流母线。

进一步地，所述储氢模块包括电解槽、储氢罐和压力表，所述电解槽的供电端连接所述直流母线，所述电解槽的控制端连接所述控制模块，所述电解槽的氢气输出端连接所述储氢罐，设于所述储氢罐上的所述压力表连接所述控制模块。