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直流微电网
电气工程
目 录
1 . 直流微电网的含义 2 . 国内外直流微电网发展
3 . 直流微电网的关键技术
4 . 直流微电网的前景展望
1 直流微电网的含义
定义：直流微电网是以直流配电的形式，通过直流 母线很好地将各分布式电源融合起来并加以协 调控制，同时又能将直流电直接输送给对电能 质量要求高的直流负荷。
●2012年，由德国、荷兰等国的 高效和企业联合开展一项为期3 年的名为“DC Components and Grid”(DCC+G)的研究项 目，旨在通过高效的半导体和电 力电子技术，设计和发展380V 直流配用电系统的高能效建筑。
2.4 中国直流微电网发展
2013
●由深圳供电局承担的国家863项目“基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用”正式启动，研究重点集中 在以直流微电网为核心的低压直流配电网方面。
①交流型微电网
按配电方式划分为 ②直流型微电网
③交直混合型微电网
1 直流微电网的含义
交流母线
PCC 并网和孤岛模式切换
图1.1 交流型微电网
1 直流微电网的含义
PCC 直流母线
图1.2 直流型微电网
1 直流微电网的含义
直流母线
交流母线
PCC 图1.3 交直混合型微电网
1 直流微电网的含义
交流微电网
2014
●中丹联合研究国家政府间国际科技合作专项《智能直流微电网设计与实证》第一次中丹双方技术交流会在北京 召开。该项目中方由中国电科院、华北电力大学和丹方团队奥尔堡大学组成，旨在推动智能直流微电网技术在未 来住宅和工业园区等方面的发展和应用。
●厦门大学建立全国首个光伏发电/直流微电网珠海东澳岛微电网项目。
2014
美国EMerge Alliance 公司与当地组织合作，开始向东 南亚推广直流微电网。
2.2 日本直流微电网发展
日本在国内能源日益紧缺、负荷日益增长的背景下、也展开了微电 网研究、但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用 户的个性化电力需求。
日本政府专门成立了新能源与工业技术发展组织（NEDO）来较好 利用新能源，它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能 源及其应用的研究。
2.1 美国直流微电网发展
美国也是最早提出直流微电网的概念，而且对直流微电网的研
究起步也比较早。
2007
2008
美国EMerge Alliance 公司开始在美国推 广直流微电网，来改善建筑和内部设备的 供电方式。
2011
美国弗吉尼亚理工大学CPES中心提出了“Sustainable Building Initiative(SBI)”研究计划，主要为未来住宅 和楼宇提供电力
2003年，NEDO与日本经 济、贸易和工业部共同着手于 可再生能源和本地配电网之间 互联的3个微电网测试平台。 微电网项目选址在八户、青森、 爱知和京都四地，主要的成果 是开发了最佳的运行和控制系 统。
2.2 日本直流微电网发展
日本对直流微电网的研究主要集中于家庭领域。
2004
日本东京工业大学、大阪大学等机构提出了一 种双极结构的直流微电网配电系统构想，并实 现了一套10kW直流配电系统样机。
பைடு நூலகம்
虽然交流微电网是微电 网的主要形式，但其不 足之处逐渐凸显，如电 能转换环节多、网络损 耗大、电网运行控制复 杂，这些都与用户期望 的高效、可靠和高电能 质量的供电服务存在矛 盾。
发展
直流微电网
与交流电网相比，其主 要优势体现在：分布式 电源与直流母线的链接 形式更简便、易于实现 分布式电源间的协调控 制、线路成本和损耗低、 没有无功功率平衡和稳 定问题，电网运行可靠 性更高。
母线结构 运行控制 保护技术
3.1
母线结构
母线结构
单母线结构 双层式母线结构
双母线结构 冗余式母线结构
3.1.1
单母线结构
(a)
(b) 图3.1.1 单母线结构
单母线结构：是指直流微 电网中仅有1个直流母线 电压等级。
特点： ①形式简单 ②组网较容易 ③容易与现有的交流设备 兼容。 ④由于直流用电设备的电 压规格不同，需要设备电 源适配器，即直流电压降 压器（DC/DC）。经转 换为较低电压等级后再为 其供电。
●广东电网已成功完成我国首例直流微网系统测试，这次测试填补了行业内相关领域的空白，为微网技术标准制 定提供了可靠数据和实践依据。
2015
●由浙江省电力公司承担的国家863项目“高密度分布式能源接入交直流混合微电网关键技术”正式启动，项目 主要围绕高密度分布式可再生能源接入，重点攻克交直流混合微电网系统的网架配置优化、稳定控制等理论与技 术难点。
2 国内外直流微电网发展
目前国内外在直流微电网领域的相关技术研究和实 验系统、示范工程已经逐步开展。
美国 日本 欧洲 中国
示范 工程
直流
微电网
发展
研究
现状
机构
2.1 美国直流微电网发展
微电网的概念最早是在2002年由美国电力可靠性 技术解决方案学会（CERTS）提出的。
表2.1.1 CERTS组成
2010
CPES中心将SBI发展为系统直流母线采用DC380V和 DC48V两种电压等级的SBN(Sustainable Building and Nanogrids)。
美国北卡罗来纳大学提出了“The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management(FREEDM)”系统结构， 以直流供电为基础用于构建未来自动灵活 的可再生能源传输和管理网络。
●国家863课题项目--绍兴上虞交直流混合微电网示范工程完成可研评审。该项目研究在国网公司系统内属先例， 其难点在于交直流混合系统的优化协调运行、大型电力电子变压器研发以及微电网高级能量管理技术。
2.5 直流微电网示范工程
2.3 直流微电网示范工程
2.3 直流微电网示范工程
3 直流微电网的关键技术
2006
日本开始了对直流生态住宅的研究，夏普公 司在日本电子展中两次展示“直流生态住宅” 技术和产品。
2008
日本经济产业省宣布开展制定直流生态住 宅（DC eco-house）补贴政策的政策咨询， 正式启动了DC eco-house开发项目。
2.3 欧洲直流微电网发展
●自2008年以来，欧盟开展一 项名为UNIFLEX (Universal and Flexible Power Management)的研究项目， 研究通过新型功率变换技术适 应未来有大量分布式电源接入 的欧洲电网的功率流动管理。
电气工程
目 录
1 . 直流微电网的含义 2 . 国内外直流微电网发展
3 . 直流微电网的关键技术
4 . 直流微电网的前景展望
1 直流微电网的含义
定义：直流微电网是以直流配电的形式，通过直流 母线很好地将各分布式电源融合起来并加以协 调控制，同时又能将直流电直接输送给对电能 质量要求高的直流负荷。
●2012年，由德国、荷兰等国的 高效和企业联合开展一项为期3 年的名为“DC Components and Grid”(DCC+G)的研究项 目，旨在通过高效的半导体和电 力电子技术，设计和发展380V 直流配用电系统的高能效建筑。
2.4 中国直流微电网发展
2013
●由深圳供电局承担的国家863项目“基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用”正式启动，研究重点集中 在以直流微电网为核心的低压直流配电网方面。
①交流型微电网
按配电方式划分为 ②直流型微电网
③交直混合型微电网
1 直流微电网的含义
交流母线
PCC 并网和孤岛模式切换
图1.1 交流型微电网
1 直流微电网的含义
PCC 直流母线
图1.2 直流型微电网
1 直流微电网的含义
直流母线
交流母线
PCC 图1.3 交直混合型微电网
1 直流微电网的含义
交流微电网
2014
●中丹联合研究国家政府间国际科技合作专项《智能直流微电网设计与实证》第一次中丹双方技术交流会在北京 召开。该项目中方由中国电科院、华北电力大学和丹方团队奥尔堡大学组成，旨在推动智能直流微电网技术在未 来住宅和工业园区等方面的发展和应用。
●厦门大学建立全国首个光伏发电/直流微电网珠海东澳岛微电网项目。
2014
美国EMerge Alliance 公司与当地组织合作，开始向东 南亚推广直流微电网。
2.2 日本直流微电网发展
日本在国内能源日益紧缺、负荷日益增长的背景下、也展开了微电 网研究、但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用 户的个性化电力需求。
日本政府专门成立了新能源与工业技术发展组织（NEDO）来较好 利用新能源，它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能 源及其应用的研究。
2.1 美国直流微电网发展
美国也是最早提出直流微电网的概念，而且对直流微电网的研
究起步也比较早。
2007
2008
美国EMerge Alliance 公司开始在美国推 广直流微电网，来改善建筑和内部设备的 供电方式。
2011
美国弗吉尼亚理工大学CPES中心提出了“Sustainable Building Initiative(SBI)”研究计划，主要为未来住宅 和楼宇提供电力
2003年，NEDO与日本经 济、贸易和工业部共同着手于 可再生能源和本地配电网之间 互联的3个微电网测试平台。 微电网项目选址在八户、青森、 爱知和京都四地，主要的成果 是开发了最佳的运行和控制系 统。
2.2 日本直流微电网发展
日本对直流微电网的研究主要集中于家庭领域。
2004
日本东京工业大学、大阪大学等机构提出了一 种双极结构的直流微电网配电系统构想，并实 现了一套10kW直流配电系统样机。
பைடு நூலகம்
虽然交流微电网是微电 网的主要形式，但其不 足之处逐渐凸显，如电 能转换环节多、网络损 耗大、电网运行控制复 杂，这些都与用户期望 的高效、可靠和高电能 质量的供电服务存在矛 盾。
发展
直流微电网
与交流电网相比，其主 要优势体现在：分布式 电源与直流母线的链接 形式更简便、易于实现 分布式电源间的协调控 制、线路成本和损耗低、 没有无功功率平衡和稳 定问题，电网运行可靠 性更高。
母线结构 运行控制 保护技术
3.1
母线结构
母线结构
单母线结构 双层式母线结构
双母线结构 冗余式母线结构
3.1.1
单母线结构
(a)
(b) 图3.1.1 单母线结构
单母线结构：是指直流微 电网中仅有1个直流母线 电压等级。
特点： ①形式简单 ②组网较容易 ③容易与现有的交流设备 兼容。 ④由于直流用电设备的电 压规格不同，需要设备电 源适配器，即直流电压降 压器（DC/DC）。经转 换为较低电压等级后再为 其供电。
●广东电网已成功完成我国首例直流微网系统测试，这次测试填补了行业内相关领域的空白，为微网技术标准制 定提供了可靠数据和实践依据。
2015
●由浙江省电力公司承担的国家863项目“高密度分布式能源接入交直流混合微电网关键技术”正式启动，项目 主要围绕高密度分布式可再生能源接入，重点攻克交直流混合微电网系统的网架配置优化、稳定控制等理论与技 术难点。
2 国内外直流微电网发展
目前国内外在直流微电网领域的相关技术研究和实 验系统、示范工程已经逐步开展。
美国 日本 欧洲 中国
示范 工程
直流
微电网
发展
研究
现状
机构
2.1 美国直流微电网发展
微电网的概念最早是在2002年由美国电力可靠性 技术解决方案学会（CERTS）提出的。
表2.1.1 CERTS组成
2010
CPES中心将SBI发展为系统直流母线采用DC380V和 DC48V两种电压等级的SBN(Sustainable Building and Nanogrids)。
美国北卡罗来纳大学提出了“The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management(FREEDM)”系统结构， 以直流供电为基础用于构建未来自动灵活 的可再生能源传输和管理网络。
●国家863课题项目--绍兴上虞交直流混合微电网示范工程完成可研评审。该项目研究在国网公司系统内属先例， 其难点在于交直流混合系统的优化协调运行、大型电力电子变压器研发以及微电网高级能量管理技术。
2.5 直流微电网示范工程
2.3 直流微电网示范工程
2.3 直流微电网示范工程
3 直流微电网的关键技术
2006
日本开始了对直流生态住宅的研究，夏普公 司在日本电子展中两次展示“直流生态住宅” 技术和产品。
2008
日本经济产业省宣布开展制定直流生态住 宅（DC eco-house）补贴政策的政策咨询， 正式启动了DC eco-house开发项目。
2.3 欧洲直流微电网发展
●自2008年以来，欧盟开展一 项名为UNIFLEX (Universal and Flexible Power Management)的研究项目， 研究通过新型功率变换技术适 应未来有大量分布式电源接入 的欧洲电网的功率流动管理。