含光伏直流微电网系统的综合管理优化

如图8-4所示为一个直流微电网构造的系统结构图。6.6kV的分布式电网（图中为主电网系统）变压为230V交流电，通过一个中间互连的保护设备（接触器+孤岛保护器）和一个双向整流器来接入直流微电网。双向整流器支持AC到DC的整流和反向逆变。一个燃气轮机发电系统（GC）连接在中间保护设备和双向整流器之间的交流端（以下称本地电网）。额定功率100kW以下的GC其输出经过整流后，再通过逆变器连接到交流端。

GC连接到了交流端。蓄电池、超级电容，或者其他的存储设备连接到了双向整流器的直流端。图中左侧用点划线标记的部分称为电力供应中心。光伏电站能过一个DC-DC变换器连接到直流配电网。直流电通过逆变器、斩波器或者其他设备变换成负载所需的直流电和交流电，然后通过配电盘上的断路器供应给负载。当出现故障时，通过安装在单相或者三相逆变器上的晶闸管开关来与主电网系统断开。

双向整流器、分布式发电机、功率存储单元、负载变压器和其他的设备都安装了测量电压、电流和其他参数的传感器。检测到的数据将被送回控制整个系统的监控中心。计算机分析接受到的数据来判断系统的状态，包括负载、分布式发电机的输出等，并给各个设备发送必要的指令。与主电网的连接和断开通过中间的保护设备来实现。另外，该设备还有监测微电网隔离操作的功能。

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图8-4 系统结构图

该微电网系统有以下特点：①在负载端安装的分布式变压器可以防止负载端的浪涌电流或者短路故障对其他负载产生影响。②双极性的直流配电分布，可以在负载端得到不同的功率种类，例如100V单相电压、200V三相电压或100V直流电压。另外，采用了无变压器的变换器，这增加了设计的紧凑性，提高了效率。③因为电网通过逆变器接到负载，所以可以通过电网提供能量来处理短暂的过载。④当主电网发生故障或者监测到分离操作时，微电网系统可以迅速断开。即使在断开后，还能对负载进行持续供电。⑤当长时间与主电网断开，或者功率消耗超过了供应容量，可以通过逆变器或者断路电平来选择性的对某些负载停止供电，来维持对高性能负载的供电。⑥负载变化和分布式发电机的输出扰动可以能过超级电容和蓄电池补偿。⑦微电网从主电网得到固定功率的操作方式有益于负载均衡。⑧用户负载的增加在双向变换器和分布电网的容量范围内时，可以简单地通过增加更多的逆变器来实现。除了上面提到的特征外，直流分布式电网可以形成环状，这样和其他的直流微电网的功率循环也可得以实现。