[实用新型]一种城市社区全直流微电网及其控制系统

说明书

本实用新型提供了一种城市社区全直流微电网及其控制系统，包括：甲烷燃料电池发电系统、社区级直流母线和任意数量的楼宇级微电网，楼宇级微电网包括光伏阵列、楼宇级直流母线和任意数量的户用级微电网，甲烷燃料电池发电系统连接社区级直流母线，社区级直流母线经过楼宇DC/DC变流器后连接楼宇级直流母线，楼宇级直流母线连接户用级微电网。本实用新型发电、配电和用电过程为全直流，无需逆变、整流等环节，不仅减少光伏、燃料电池、储能等入网的电能损耗，也减少直流电器接入的电能损耗，还可以使每个用户供电可靠性进一步提高，并且便于不同电压等级电源和负荷接入，同时减少储能系统配置容量，降低储能成本。

技术领域

本实用新型涉及微电网技术领域，具体涉及一种城市社区全直流微电网及其控制系统。

背景技术

随着现代科技水平的发展和人民生活水平的提高，人们购买越来越多的电器设备提高生活品质，电力成为现代人不可或缺的能源，并且对电力的电能质量、供电可靠性和能效提出越来越严格的要求。目前世界广泛使用的集中式发、输、配电的方式存在建设成本高、环境污染、输送损耗大、电能质量差以及供电可靠性低等问题，发生大规模断电事故的新闻并不少见。

由于分布式能源如光伏、燃料电池等大多为直流电，并且数码产品如电脑、手机等使用直流电，许多电器内部使用直流变频技术间接使用直流电能，但是现有配电网为交流电，中间必然存在许多交直流电能转换环节，造成能量的损耗，使能效降低。目前直流空调、直流冰箱、直流洗衣机、直流电饭煲、直流风扇、直流LED灯、直流空气净化器等家用电器，将服务于千家万户，因此建设全直流配电网势在必行。

随着节能环保的观念深入人心，分布式可再生能源得到迅速发展，建设微电网成为分布式可再生能源就地消纳、提高供电可靠性的首要选择。传统微电网一般由风电、光伏、储能电池、柴油发电机等发电单元和储能单元组成，但对于城市社区来说，风电不具备建设条件，光伏安装地点受限，只能凭依建筑顶部，装机功率远小于用电负荷，柴油发电机存在空气污染和噪声问题，只能配置大容量的储能电池，而目前储能电池价格昂贵且寿命较短，需周期更替，投入成本较大。燃料电池具有效率高、无噪音、无污染的优点，是城市社区微电网发电源的最佳选择。由于氢气价格高、获取难度大，且公众对氢气安全的顾虑较大，接受程度较低，氢燃料电池当前不适于城市社区应用。而天然气（甲烷）拥有成熟的输送系统，且居民容易接受，适合发展甲烷燃料电池。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种城市社区全直流微电网及其控制系统，以甲烷燃料电池为主要发电源，结合光伏、储能系统，共同为直流电器等直流负荷供电，提高供电可靠性。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：本实用新型提供了一种城市社区全直流微电网，包括：甲烷燃料电池发电系统、社区级直流母线和任意数量的楼宇级微电网，所述楼宇级微电网包括光伏阵列、DC/DC光伏变流器、楼宇DC/DC变流器、楼宇级直流母线和任意数量的户用级微电网，所述甲烷燃料电池发电系统连接所述社区级直流母线，所述光伏阵列通过所述DC/DC光伏变流器连接所述社区级直流母线，所述社区级直流母线经过所述楼宇DC/DC变流器后连接所述楼宇级直流母线，所述楼宇级直流母线连接所述户用级微电网。

进一步地，所述社区全直流微电网还包括：社区储能系统ESS、社区DC/DC储能变流器、AC/DC双向并网逆变器和并网开关S1，所述社区级直流母线连接所述AC/DC双向并网逆变器，所述AC/DC双向并网逆变器通过所述并网开关S1连接外部交流电网，所述社区储能系统ESS通过所述社区DC/DC储能变流器连接所述社区级直流母线。

进一步地，所述楼宇级微电网还包括：楼宇储能系统ESS、楼宇DC/DC储能变流器、汽车充电桩、中央空调和建筑供电总开关S2，所述楼宇储能系统ESS连接所述楼宇DC/DC储能变流器，所述楼宇DC/DC储能变流器通过所述建筑供电总开关S2连接所述社区级直流母线，所述中央空调通过所述建筑供电总开关S2连接所述社区级直流母线，所述汽车充电桩通过所述建筑供电总开关S2连接所述社区级直流母线。