基于多端口电能路由器的楼宇直流微电网研究与应用

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摘要电力电子技术的日益成熟及分布式电源、储能和用户侧5G基站、电动汽车充电桩、数据中心、直流家用电器等直流负荷的广泛应用,推动了低压直流微电网的快速发展。本文提出基于多端口电能路由器的直流微电网典型拓扑结构,分析其光伏、风电、储能、交流电网及交直流负荷等多端口接入的功能,介绍直流配电系统保护策略及接地方式,并采用下垂控制方法,根据直流母线电压的变化,协调控制光伏、储能、交流电网、负荷之间实现主动式功率平衡。最后,搭建楼宇低压直流微电网系统,为楼宇内LED照明、风扇、空调、空气净化器及工业照明、充电桩、数据中心等直流负荷供电。运行及测试结果表明,该系统可实现源荷储即插即用的接入,提高清洁能源的利用率,并保持安全、高效、可靠的运行,具有实际推广应用价值。

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关键词 ：直流微电网, 多端口电能路由器, 下垂控制, 协调控制, 楼宇, 直流负荷

Abstract：The growing maturity of power electronics and the wide application of distributed power, energy storage and 5G base station, electric vehicle charging pile, data center, DC household appliances and other DC loads on the user side promote the rapid development of low-voltage DC microgrid. This paper presents a typical topology of DC microgrid based on multi port power router, analyzes its multi port access functions such as photovoltaic, wind power, energy storage, AC power grid and AC/DC load, introduces the protection strategy and grounding mode of DC distribution system, and uses droop control method to coordinate and control photovoltaic, energy storage, AC power grid and load to achieve active power balance according to the change of DC bus voltage. Finally, the building low-voltage DC power distribution system is built to supply power for LED lighting, fan, air conditioner, air purifier, industrial lighting, charging pile, data center and other DC loads in the building. The operation and test results show that the system can realize the plug and play access of source load storage, improve the utilization rate of clean energy, and maintain safe, efficient and reliable operation, with practical push wide application value.

Key words： DC microgrid multi port power router droop control coordination control building DC load

收稿日期: 2022-03-21

作者简介: 赵先浩（1988—）,男,硕士,工程师,从事交直流微电网等方面工作。

引用本文:

赵先浩, 谢红福, 刘飞, 顾栋杰, 任帅. 基于多端口电能路由器的楼宇直流微电网研究与应用[J]. 电气技术, 2022, 23(8): 75-83. ZHAO Xianhao, XIE Hongfu, LIU Fei, GU Dongjie, REN Shuai. Research and application of building DC microgrid based on multi port power router. Electrical Engineering, 2022, 23(8): 75-83.

链接本文:

http://dqjs.cesmedia.cn/CN/Y2022/V23/I8/75

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