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1、 中国光储直柔建筑战略发展路径研究 子课题 4:中国光储直柔建筑中直流关键技术体系研究 Research on Chinas PEDF Building System Development 南京国臣直流配电科技有限公司南京国臣直流配电科技有限公司 20202 22.7.102.7.10 Nanjing Golden Cooperate DC Power Distribution Technology Co.,Ltd.July 10,2022 !#$!#$!#$%&()*+,-./01234&56789%&:;5?.AB+,C.DEFGH:IJK,.LMNOPQRSTUVWL+,XYZ57_E

2、a)b.D34/0 c E&defB ghijk lhjjj)mnopqEr)stuVvwxpqy6z|E !c ABOUT THE AUTHORS (Jianhai Yan,R&D engineer of Nanjing Golden Cooperate DC Power Distribution Technology Co.,Ltd.His main research direction is power electronics and DC microgrid.In recent years,he has presided over the research and developmen

3、t of AC voltage sag protectors,data center high-voltage DC systems,etc.He has completed 3 scientific and technological projects of the State Grid Corporation of China,participated in CIRED and IEEE international academic conferences for many times,published more than 20 papers in core journals and c

4、onferences at home and abroad,and authorized more than 20 patents.(Email:)%&%&“5”()*+,-./01234YE”p I ACKNOWLEDGEMENT This report is a product of Nanjing Golden Cooperate DC Power Distribution Technology Co.,Ltd.and is funded by Energy Foundation China.()*()*-!#$%&()*+,-./0:;-./?:;9AB()*CD

5、EFG-HIJ9KLM6NOB()PQ-RSTUVL?-WXEYZ_Eabc97defghi:;jklmnompqrXE-stuv_Ea?Disclaimer-Unless otherwise specified,the views expressed in this report are those of the authors and do not necessarily represent the views of Energy Foundation China.Energy Foundation China does not guarantee the accuracy of the

6、information and data included in this report and will not be responsible for any liabilities resulting from or related to using this report by any third party.-The mention of specific companies,products and services does not imply that they are endorsed or recommended by Energy Foundation China in p

7、reference to others of a similar nature that are not mentioned.!在“近零能耗建筑”实践过程中，光伏发电无疑成为建筑电力供应的重要手段。传统的光伏发电均采用交流方案，然而随着大量的分布式光伏并网，低压电网的电能质量问题（谐波、不平衡）逐渐显现，导致电网公司对光伏并网做出了严格限制。光储直柔直流系统采用“自发自用，集中并网”的设计运行方式，不仅实现了分布式光伏的有效利用，还极大程度上解决了低压电网的电能质量问题，为规模化推进分布式光伏的发展提供了良好的技术支撑。与交流系统最大的区别在于分布式电源及负荷均通过直流接入，由于处于研究推广阶

8、段，系统中的设备、控制、保护等均未形成系统性的技术方案和标准。针对上述现状，本课题在现有技术的基础上，从实际应用的角度，对建筑光储直柔系统主要技术进行梳理，并就其中部分关键技术展开实用化研究，形成不同场景下的光储直柔系统方案。本课题的主要研究内容包括以下几个方面：（1）建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略 分析了建筑光储直柔系统内关键设备的现状和特性，包括电源、变换器、直流负荷、储能设备以及开关设备等。针对光储直柔内源荷特性，考虑到建筑用电本身特点，对建筑光储直柔系统进行了控制策略的研究，分析了分层控制策略和电压带控制策略，并研究了系统的具体运行模式。（2）建筑光储直柔系统的系统保护与用电

9、安全 考虑到当前直流系统在实际应用中的各类故障问题，首先分析了系统的故障类型和主要特征，包括变换器故障和电缆线路故障等。根据不同故障类型的特点，提出了响应的保护要求并分析了系统不同保护方案的类型。其次，在上述研究的基础上，提出了系统级保护策略，并根据保护策略给出了实际的保护配置方案举例。最后，在具体的保护产品研制方面，研究相应的数字化保护设备，并对成本低、体积小、易于推广的直流灭弧及绝缘检测方法进行研究，实现了直流负荷的无电弧操作以及直流支路多类型漏电流的快速保护，促进直流系统在建筑中的推广应用。（3）建筑光储直柔系统内关键设备选型开发及直流负荷设计 针对市场光储直柔产品缺乏的现状，分析建筑光

10、储直柔系统内电能变换需求，结合理论分析与实验测量，形成系统内变换装置的选型或开发方案，并对常规负荷进行直流化设计或改造。形成了包括电力电子变换设备（柔性双向变换器、整流设备、各类 DC/DC 等）、保护测控装置（母线保护、交直流线路一体化保护、支路保护）、系统监控管理平台以及多类型直流负荷等关键设备，满足了光储直柔系统的推广应用需求。（4）不同场景下建筑光储直柔系统的方案设计 对不同场景下建筑光储直柔系统的电压等级、接地方式等进行研究，并设计合理的系统运行模式。具体形成了包括商业场景、住宅场景以及工业场景等不同类型的设计方案，并对方案系统结构、电压等级选取、核心装置以及运行模式等进行了选取配置

11、。在前述研究的基础上，从拓扑结构选取、接地和接线方式以及容量配置等方面，给出了不同方式的特点对比和选取原则或建议。项目研究内容可为实现能源生产、消费、技术和体制改革提供重要的实践参考，对于新兴产业的发展，实现能源科技和装备水平的全面提升等方面都具有重要的理论和现实意义。对于双碳目标的实现，具有一定的促进作用。Executive Summary In the practice process of near-zero energy consumption building,photovoltaic power generation has undoubtedly become an import

12、ant means of building power supply.The traditional photovoltaic power generation adopts the AC scheme.However,with a large number of distributed photovoltaics connected to the grid,the power quality problems(harmonics,unbalance)of the low-voltage power grid have gradually emerged,resulting in strict

13、 restrictions on the photovoltaic grid connection by the power grid company.The PEDF system adopts the design and operation mode of self-generated and self-used,centralized grid-connected,which not only realizes the effective utilization of distributed photovoltaics,but also solves the power quality

14、 problem of low-voltage power grids to a great extent,and promotes distributed photovoltaics on a large scale.The development of photovoltaics provides a good technical support.The biggest difference from the AC system is that the distributed power and loads are connected through DC.Due to the resea

15、rch and promotion stage,the equipment,control,and protection in the system have not formed systematic technical solutions and standards.In view of the above situation and on the basis of the existing technology,this subject sorts out the main technologies of the building PEDF system,and conducts pra

16、ctical research on some of the key technologies to form PEDF solutions for different scenarios from the perspective of practical application.The main research contents of this topic include the following aspects:(1)Source load characteristics and optimal control strategy The status and characteristi

17、cs of key equipment in the PEDF building are analyzed,including power supply,converters,DC loads,energy storage equipment and switchgear.Aiming at the characteristics of the internal source charge of the PEDF system,and considering the characteristics of building electricity consumption,the control

18、strategy is studied,the layered control strategy and the voltage band control strategy are analyzed,and the specific operation modes of the system are studied.(2)System protection and power safety Considering the various fault problems of the current DC system in practical applications,the fault typ

19、es and main characteristics of the system are firstly analyzed,including converter faults and cable line faults.According to the characteristics of different fault types,the corresponding protection requirements are put forward and the types of different protection schemes of the system are analyzed

20、.Secondly,based on the above research,a system-level protection strategy is proposed,and an example of the actual protection configuration scheme is given according to the protection strategy.Finally,in the development of specific protection products,the corresponding digital protection equipment is

21、 studied,and the DC arc extinguishing and insulation detection methods with low cost,small size,and easy promotion are studied,and the arc-free operation of DC loads and the DC branch are realized.The rapid protection of multiple types of leakage currents promotes the popularization and application

22、of DC systems in buildings.(3)Selection and development of key equipment and design of DC loads Aiming at promoting the current situation of the lack of PEDF products in the market,the electric energy conversion requirements in the building PEDF system is analyzed.Combining theoretical analysis and

23、experimental measurement,the selection or development plan of the conversion device in the system is formed,and DC design for conventional loads or retrofit is carried out.Power electronic conversion equipment(flexible bidirectional converter,rectifier equipment,various types of DC/DC,etc.),protecti

24、on measurement and control devices(busbar protection,integrated protection of AC and DC lines,branch protection,etc.),system monitoring and management platform and multi-type DC loads and other key equipment are formed to meet the needs of the promotion and application of the PEDF system.(4)Scheme d

25、esign of different scenes The voltage level and grounding method of the building PEDF system in different scenarios are studied,and a reasonable system operation mode is designed.Specifically,different types of design schemes including commercial scenarios,residential scenarios and industrial scenar

26、ios have been formed,and the system structure,voltage level selection,core devices and operation modes of the scheme have been selected and configured.On the basis of the aforementioned research,from the aspects of topology selection,grounding and wiring methods,and capacity configuration,the charac

27、teristics comparison and selection principles or suggestions of different methods are given.The research contents of the project can provide important practical reference for the realization of energy production,consumption,technology and system reform,and have important theoretical and practical si

28、gnificance for the development of emerging industries and the overall improvement of energy technology and equipment level.It has a certain role in promoting the realization of the carbon neutralization and carbon peak target.#$1 1研究背景及意义研究背景及意义.12 2建筑光储直柔关键技术发展概述建筑光储直柔关键技术发展概述.32.1 建筑光储直柔系统的源荷特性及优化

29、控制策略.32.2 建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全.52.3 建筑光储直柔系统内关键设备及直流负荷.82.4 不同场景下的建筑直流系统.153 3建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略.213.1 建筑光储直柔系统的源荷特性.213.2 建筑光储直柔系统的优化控制策略.283.3 光储直柔系统运行模式.354 4建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全.384.1 光储直柔系统故障特点及保护要求.384.2 光储直柔系统保护类型.404.3 系统保护策略.415 5建筑光储直柔系统内关键设备选型开发及直流负荷设计建

30、筑光储直柔系统内关键设备选型开发及直流负荷设计.445.1 电力电子变换设备.445.2 保护测控装置.525.3 系统监控管理平台.605.4 直流负荷.656 6不同场景下建筑光储直柔系统的方案设计不同场景下建筑光储直柔系统的方案设计.736.1 商业办公.736.2 居民住宅.776.3 工业场景.806.4 方案设计建议.817 7总结与展望总结与展望.8411 1 研研究背景及意义究背景及意义 光储直柔系统是在直流配电网的基础上，融合了光伏、储能、直流配电系统和柔性用电负荷，其核心目的是实现建筑刚性负载柔性化，增加建筑灵活调节能力，强化电力系统“荷随源动”的负荷响应调控。建筑作为城市

31、电力消费的主体，肩负“节能降碳”的历史重任。发展光储直柔建筑，不仅可以促进自身节能、提高建筑用能体验，还可有效缓解城市电网负荷峰值、电网增容和可靠性提升等压力。此外，光储直柔建筑配备分布式能源、储能和需求响应等技术，实现用能的灵活性调节，减小建筑对外的能源需求，同时削峰填谷平滑负荷曲线，增强设备的运行能效，延缓甚至避免配电基础设施的升级改造。发展光储直柔建筑，构建“荷随源动”的调控模式，减小了大规模可再生能源接入导致的峰谷差，很大程度上解决电网灵活调节能力下降和生成水平下降的问题，符合电网的未来发展方向。在电网逐渐增加的扩容成本的当下，光储直柔技术的发展展现出它更经济的特性。在建筑侧配备分布式

32、光伏电源和储能，利用直流微电网接入简单、调控灵活的优势，能够有效地提升用电的可靠性，并且配合峰谷电价、需求响应等激励政策，还能够降低用户的用电成本。国外对直流配电网的拓扑结构研究起步较早。美国弗吉尼亚理工大学CPES(Center for Power Electronics Systems)提出一种未来家庭直流配电系统；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，用于构建未来自动灵活的配电网络；韩国成均馆大学和三星电子公司面向家庭应用提出一种低压直流配电网方案，并进行

33、了应用试验；日本大阪大学提出170V 双极直流母线供电方案，并通过电力电子设备进行电能形式转换和升降压以满足负荷需求；日本大阪大学的 Kakigano H.等从人体安全和设备安全角度论证了民用住宅低压直流配电系统的电压等级，提出了 400V 的直流配电电压；意大利米兰理工大学于 2004 年提出了一种与大阪大学的双极结构类似的直流配电系统结构。国内方面，国家电网公司、各大高校、电气设备供应商都积极开展了对直流配电网的研究。国家电网有限公司及中国电力企业联合会根据现有研究成果，组织各方面专家给出了不同应用场景下直流配电网的典型电网结构，对工程建设中电网结构的选择具有借鉴意义；浙江大学对直流配电网

34、的特点、优势及其网络的整体概念进2行了较为详细地综述，提出了直流配电网的拓扑结构环状、放射状与两端配电。但整体而言，当前光储直柔技术仍处于起步阶段，缺乏统一设计规范标准，相关的设备配套亦不成熟，缺少不同应用场景、商业模式下的适应性评价体系，以及亟需发展节能低碳的运行调控技术。要想实现工程大规模的推广运行，需要更广泛的、跨学科的研究和大量的实践经验积累和产业链的。据此，从光储直柔建筑的优化设计、设备配套、运行调控、安全防护等四个方面，开展光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略研究、建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全研究、建筑光储直柔系统内关键设备选型开发及直流负荷设计、不同场景下建筑光储直柔系统

35、的方案设计的研究工作。3 2 2 建筑光储直柔关键技术发展概述建筑光储直柔关键技术发展概述 低碳建筑“光储直柔”系统的推广应用与其技术发展水平密切相关，其拓扑结构设计方法、设备及控制策略发展水平关系到光储直柔系统从设计到运行的实施；另外，光储直柔系统中的柔性应用强调与电网侧的互动作用，因此与电网的互动模式成为其关键点所在。以下就低碳建筑的光储直柔系统的拓扑结构设计、设备协同互动、运行调控策略、与电网交互模式及示范应用等五个方面的研究水平进行介绍。2.12.1 建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略 建筑负荷柔性化可以促进建筑自身的节能和经济用电，效缓解

36、城市电网负荷峰值，针对未来建筑领域将有大量分布式储能、充电桩以及空调等设备接入电网，有必要对现有设备的功率变换特点、控制策略等进行分析研究，为进一步提高现有负荷柔性化程度具有重要意义。在电动汽车充电桩能量变换方面：目前国内外电动汽车充电桩的功率变换部分一般采用两级变换方式，即 AC/DCDC/DC，前级 AC/DC 较为成熟的拓扑是三相 PFC VIENNA，后级 DC/DC 拓扑一般根据电平不同分为两电平变换方式和三电平变换方式。整流器作为电动汽车充电桩重要部分，受到国内外广泛关注研究。例如基于自抗扰控制算法的电压型 PWM 整流器，增强了 EVCP 充电时的抗干扰能力，然而整流器消耗来自电

37、网的恒定功率，在电网参量变化较大时只能“切负荷”运行，不能主动响应电网需求。采用负荷侧虚拟同步机技术的充电桩具备惯量模拟、有功调整、无功支撑等能力，能够满足电动汽车有序并网、安全充换电的实际需求。基于 LVSM 的三相电压型 PWM 整流器控制策略，在电网参量变化时，可使负荷从“切负荷”变为“降功率”运行，提升了整流器故障穿越能力。将虚拟同步机技术应用在充电桩中，通过变换器的自主降额运行，则可实现了对弱电网的支撑作用。在分布式储能能量交换方面：储能装置能实现动态调节和稳定母线电压目的，因此，需在母线和蓄电池、超级电容等储能装置间使用高效大功率、快响应双向变换器跨接。目前国内外主要在直流变换器拓

38、扑和控制策略方面开展理论研究，但均用以提高功率密度和效率。由于高频变压器的存在，隔离型双向4DC/DC 变换器还具有体积较大，设计成本高，设计过程复杂目前大多分布式储能系统中采用非隔离型双向 DC/DC 变换器。分布式储能功率单元控制策略有下垂控制法、主从设置法、平均电流均流法、最大电流均流法等，均可实现对各模块输出电流的控制。自适应动态下垂控制通过在不同的工作状态下动态调节下垂系数的大小，改善系统在受到功率波动时的动态响应速度。而传统下垂控制中的下垂系数固定，使得储能模块间的充放电功率比值不变，鉴于各储能模块的 SOC 存在差异，长期以相同的输出功率比值运行，会导致储能模块因过充或过放而退出

39、运行，影响直流微电网运行的稳定性。在建筑用电设备能量交换技术方面，建筑内部用电设备能耗在社会总耗电量中占比大，并有持续增加的趋势，其中空调负荷、电热水器等柔性负荷在建筑楼宇中占据了重要地位。目前过国内外大多采用控制制冷热温度的方式，利用集中式控制通过设立中心控制单元，实时处理汇总所有的信息后由调控中心直接向每个负荷发布调控命令，实现空调等负荷降功率运行，以加热、通风和空调以及热水器等恒温控制负荷为例，常通过以下 2 种方式实现：1）切换开、关状态速率和比值；2）改变设定温度。但该方式功率调节响应时间较长，在紧急功率调节需求下效果不明显。综上所述，目前分布式储能、充电桩、建筑用电设备内部功率变换

40、器及控制策略的种类众多，存在功率调节响应时间、交互通信方式以及功能用途等方面存在诸多差异，所对应的互动响应需求也不一样，需要进一步根据换流拓扑类型、控制方式、响应时间以及功能用途对不同类型负荷进行分类研究，在此基础上，充分挖掘各类负荷柔性化潜力，有针对性开展负荷柔性功率调节接口定制化装备样机研究。随着多种类型直流负荷的应用，直流配电系统呈现多电压等级的特点，多个电压等级的直流母线的互联实现了电压匹配和功率交换，更好的满足用户需求。直流配电系统中集成了分布式电源、储能、并网逆变器、以及各类负荷，考虑分布式电源的间歇性、波动性，系统的稳定运行与各供电的协调控制密切相关。针对多电压等级直流母线的直流

41、配电系统，国内外学者均开展了不同电压等级的直流配用电控制理论研究，提出多种协调控制策略，可分为集中式与分散式两类。美国弗吉尼亚理工大学构建的直流混合配电网分层控制架构，为直5流配电过渡性发展从控制上提供了可实施方案。集中式控制策略，将上层管理系统需要与各模块单元保持联系，确定其工作模式与出力大小，从而维持系统的功率平衡，实现最优运行；但集中式控制策略对通信的依赖程度较高，系统的稳定性、可靠性完全依赖于该控制单元，该单元一旦出现故障，将有可能导致直流系统崩溃。因此，分散式控制策略应运而生，系统中各模块单元根据直流母线电压信号(DC bus voltage signal,DBS)调整工作模式，共同

42、维持直流母线稳定，控制简单，但是系统级控制中的大部分目标均无法通过基于 DBS 的直流系统协调控制方法来实现，储能单元缺乏有效管理，无法实现储能单元的最优充放电控制，更无法实现直流微电网全局的最优经济运行。另外，直流母线电压波动范围较大、无法实现最优运行。为了解决这个问题，基于互联通信的直流系统分层运行控制策略将分散式控制与上层管理相结合，在不同时间尺度上分别实现设备级控制和系统级控制，完成电气量控制、电能质量调节以及经济运行控制，旨在实现直流微电网控制系统的标准化、可扩展性以及提高直流系统整体运行性能，极大提升了系统的可靠性与经济性。同时，适用于中低压直流配电系统的分散式统一控制策略结合 D

43、BS 的分散式控制策略与直流变压器的统一控制策略，也可实现系统的全局功率平衡。目前，直流配电系统的协调控制策略主要针对单一母线结构的直流配电网，对于多个电压等级的直流配电系统的运行模式多样，切换流程复杂，对协调控制策略提出了更高的要求。同时，直流负荷类型多样化也阻碍了自适应协调控制的研究。因此，对多直流母线的光储直柔系统的统一的自适应协调控制策略亟待研究，对不同类型负荷的自适应调节亟待解决。2.22.2 建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全建筑光储直柔系统的系统保护与用电安全 保护的完善是直流系统安全稳定运行的必要条件之一，国内外专家学者一直关注和研究直流系统的各类保护，直流系统的保护自上世纪

44、九十年代得到了较为快速的发展。（1）短路保护 目前对于短路保护主要采取断路器和熔断器解决。直流断路器的主要作用是改变直流系统的运行方式，用来清除直流侧出现的故障，实现直流系统的保护。早在 1994 年，Komastu 就已指出，通过使用真空断路器和混合固态真空灭弧室，在较短的时间内断开故障电流；2005 年，Meyer 等人探讨通过外部谐振6电路和混合固态方法，为电弧电流提供一个旁路通道或者熄灭电弧的方法；2007 年，针对传统的、低成本的断路器无法用在较高电压等级直流系统的问题，Krstic 等人提出伸展、分裂的方法，但考虑到直流断路器受电缆的电感、电阻限制和直流电压水平以及线间电容的影响，

45、电弧具有不稳定性与暂态特性复杂。2002 年，西安交通大学电气工程学院赵登福、董继民、王东等对直流系统短路故障的快速识别与短路保护进行研究，提出了利用霍尔传感器测量直流系统回路电流、母线电压，以电流、电压综合判据快速识别直流系统短路故障的方法。采用可控直流断路器替代传统的熔断器法,将交流系统三段式微机电流保护原理应用于直流系统的短路保护,设计了辐射式、段直流供电回路,同时为防止在切除故障支路时因、段开关同时拒动，而由段开关切除故障引起的其他供电支路电源消失问题，对段直流供电回路采用了备用开关自投方案,并研制了直流系统三段式微机电流保护装置。天津大学副教授薛士敏指出采用保护、控制集成方案可以降低

46、保护系统的复杂性，降低系统成本，也可大大减少保护动作时间，是未来直流系统保护技术的发展方向之一。2014年，为了克服熔断器和直流断路器的缺点，结合变换器中全控型电力电子器件 IGBT 可快速关断的特点，国网电科院提出了基于电力电子技术的主动式短路保护，保护时间和效果都优于传统的断路器。ABB、上海良信、常熟开关、人民电器等企业均研发了相应的直流断路器产品，用来保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路等的危害。但该类产品存在保护功能单一且无数字化功能的问题，不能满足多场景需求。（2）接地保护 直流系统是不接地系统，整个网络的直流电压偏移量是同一个，因此，定位接地故障是一个比较棘手的问题。Karl

47、sson 针对直流不接地系统，利用在换流器节点安装电流测量装置实现接地故障检测，该方案可同时在直流和交流两侧对接地故障进行检测，对短路故障也起到一定的保护作用。采用这种检测方案，需要故障线路两端之间进行通信。早在 80 年代初，我国就已开始了对直流系统绝缘自动监测仪器的开发研制，到了 80 年代末 90 年代初，随着葛洲坝、三峡水利发电工程的进展以及我国内陆火力发电厂规模的发展，研制出一套寻检速度快、检测精度高的直流系统绝缘监测仪器越来越成为我国电力事业发展的迫切需要。在 1988 年，按7电力部下达的科研项目要求，长江水利委员会与武汉市琴台电子研制所合作研制成功“WZJ-4 型微机直流系统绝

48、缘监测仪”，并通过技术鉴定，在当时填补了国内该领域的技术空白。近年来，该所也对监测仪器进行过多次技术改进。目前国内专业从事直流系统绝缘监测仪器开发生产的公司不多，主要有武汉市琴台电器有限公司、北京思达星电力自动化有限公司、浙江星炬电力电子有限公司、大连旅顺电力电子设备有限公司等厂家。但就产品总体性能而言，我国现有直流绝缘监测仪器的实际现场监测效果不甚理想，主要存在以下一些问题：仪器的检测精度低，尤其在干扰严重的工业现场检测精度很难达到仪器技术参数所规定的精度要求；仪器的寻检速度慢，在一些挂接负载较多的直流系统，仪器对全部支路寻检所需时间过长；仪器电路结构复杂，成本高。在直流系统绝缘监测研究领域

49、，国内科研人员对检测方法进行了广泛深入的探索，取得了一些成果，有些方法已经在电力系统和通信系统的绝缘监测中得到了应用，有些方法还有待于进一步的试验和完善。从国内目前的研究现状来看，主要有以下几种方法：平衡电阻法、低频探测法、变频探测法、霍尔磁式平衡法、振荡频率探测法、相位差磁调制检测法等。对于接地和绝缘下降采取如下措施：查看绝缘监察装置报警信号，瞬时停电查找接地点；直流熔丝、空开的上下级配合，定期进行蓄电池组核对性放电试验；在微弱信号处理方法上，采用正交矢量锁相放大的方法；在信号处理电路设计方面，采用了多路并行处理模式；对变频信号法进行改进，提出采样交流信号波形后，进行频谱分析以计算接地电阻来

50、判断故障支路。但投入应用的直流系统接地故障监测装置只能发出接地故障告警信号，无法及时、全面隔离或切除接地故障，此方面的研究仍存在不足，有待进一步改进与完善。（3）交直流窜入 交直流窜入故障是近年来才受到特别的关注的问题。目前行业内的绝缘监测系统具备基本的母线和支路绝缘下降监测功能，但普遍不具备交流窜入监测、蓄电池接地监测等，而且母线与支路之间不隔离，任何支路发生故障都可能引起其他支路保护不正确动作，所以目前的监测和保护装置无法满足直流电源系统安全运行的要求。除了上述故障类型保护以外，光储直柔系统中也存在一些直流系统所具备的安全隐患，如灭弧问题、剩余电流保护问题等。8在直流灭弧问题上，与交流系统

51、相比，直流系统最显著的特点是不存在电流过零点。因此，在直流系统发生电弧故障的情况下，高温等离子弧放电很容易发展和维持。根据电流路径，电弧放电可分为并联电弧和串联电弧两种。并联电弧通常是由电线或老化设备的介质击穿引起的短路引起的。如果电气连接松动或由于断线，耦合器，插座和插头等原因导致负载和电源断开，则会产生串联电弧。在两个铜或青铜电极之间产生的电弧放电伴随着强光和巨大的热量。电弧产生时，通过流过诸如空气或气体的介质的电流来维持两个导电电极之间的导电性。由于非熟练电气用户即使在常规环境中操作也可能发生串联电弧，因此应制定适当的措施，例如抑制或灭弧，以保护人员或财产免受电弧故障的影响。除了常用的物

52、理灭弧方法以外，在灭弧产品方面，天水二一三电器集团有限集团提出一种提高直流接触器灭弧能力的灭弧系统方案和有效缩小产品体积的设计方案；广西大学王巨丰等人提出一种自能式多断口灭弧装置，可在3ms 内时间内全概率熄灭直流电弧，并阻断电弧重燃。直流剩余电流保护方面，Siemens、Doepke 等公司最早展开 B 型剩余电流检测装置的研制，之后 ABB、Sehneider 等代表企业相继推出带平滑直流检测功能的 B 型产品；美国国家电气规范（national electrical code,NEC）第690.11 号文件提出了直流母线大于 80V 的光伏并网系统要配备故障电弧检测装置和断路器，以解决光

53、伏直流电弧故障导致的安全问题；西班牙加泰罗尼亚理工大学提出基于通信的直流配电系统保护方案；英国思克莱德大学在低压直流环网中应用电流差动保护实现故障隔离。国内方面，常熟开关，正泰电器等典型企业已经陆续推出 B 型漏电保护产品。该类 B 型剩余电流保护装置虽然可以实现直流剩余电流保护，但其价格较高，不易推广。综上所述，无论是直流灭弧还是直流漏电保护，集约化，模块化、小型化都将是电力工程直流电源设备未来的发展方向。2.32.3 建筑光建筑光储直柔系统内关键设备及直流负荷储直柔系统内关键设备及直流负荷 光储直柔系统示意如图 2-1 所示：9 图图 2 2-1 1 光储直柔系统示意光储直柔系统示意 可见

54、，光储直柔系统本质上属于低压直流配电网，其中包含的主要元素基本可以分为以下几类：2.3.12.3.1 电源电源 常见的电源有光伏、风电等新能源发电，也可以是交流电网（AC/DC 转换）及其他各种应急电源等。对于多数市内建筑而言，风机不适合与建筑结合，交流电网是常规配电电源，此处不再赘述。重点介绍光伏电源。当前的光伏电源主要是太阳能电池，主要包括以下几类：1）单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池的光电转换效率为 15%左右，最高的达到 24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以至于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此

55、其坚固耐用，使用寿命一般可达 15 年，最高可达 25 年。2）多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约 12%左右(2004 年 7 月1 日日本夏普上市效率为 14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。103）非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳电池是 1976 年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和

56、多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为 10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。4）多元化合物太阳电池 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)硫化镉太阳能电池 b)砷化镓太阳能电池 c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度 Cu(In,Ga)Se2 薄膜太阳能电池)太阳能电池目前和建筑结合主要有两种形式，结合式光伏建筑（Building-Attached Pho

57、tovoltaic，以下简称 BAPV）和集成式光伏建筑（Building-Integrated Photovoltaic，以下简称 BIPV）。BAPV 采用简单的支撑系统将太阳能光伏组件固定在建筑物外表面，从而形成发电系统，这使得分布式光伏发电系统的拆卸和维护简单易行，而且不会削弱或破坏建筑物的各项功能。BIPV通过设计和施工安装将光伏发电组件集成到建筑物上，使分布式光伏发电系统和建筑物的安全防护、节能等功能有机融合，从而提升建筑物的使用性能和绿色指标，具体见图 2-2。图图 2 2-2 2 典型典型 BIPVBIPV 建筑体系建筑体系 除具备发电功能外，BIPV 还具有抗风压性能、水密性

58、能、气密性能、隔音性能、保温和遮阳性能等建筑外围护所必需的性能和独特的装饰功能，达到建11筑围护、建筑节能、太阳能利用和建筑装饰多种功能的完美结合。其优越性主要表现为：表表 2 2-1 BIPV1 BIPV 优越性优越性 序号 优点介绍 1 光伏打点是无污染的绿色可再生资源，能够减少一般化石燃料发电带来的环境污染，有利于环境保护；2 光伏阵列一般安装在屋顶和墙面上，直接洗手太阳能，避免墙面温度和屋顶温度过高，降低空调负荷，改善室内环境；3 原地发电，原地使用，减少电力输送产生的损耗；4 由于日照处于高压电网用电高峰期，BIPV 系统除保证自身简主任用电外，还可以向电网供电，从而舒缓高峰电力需求

59、，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益；5 可以有效利用维护结构表面（屋顶和墙面），无需额外用地或加建其他设施，这对于土地昂贵的城市建设尤为重要；6 维护保养简单，维护费用低，运行可靠性、稳定性好；7 大尺度新型彩色光伏模块节约了昂贵的外装饰材料，使建筑物更加美观。分布光伏建筑主要包括光伏幕墙和光伏采光顶两大关键部分。光伏幕墙是将分布式光伏发电组件与玻璃幕墙相结合，在满足建筑工程装饰功能的基础上，提升建筑的发电能力。设计时，需科学调整幕墙的角度，以提高光伏发电的效果。光伏采光顶是实现分布式光伏发电在建筑工程中高效利用的关键部分。采用光伏采光顶可克服光伏幕墙受日照角度影响的局限性，保证最大限

60、度地利用日照时间，提高光伏发电的能力和效率。此外，还可遮阳板、底板等部位采用光伏组件，具体见表 2-2。表表 2 2-2 2 典型典型 BIPVBIPV 形式形式 BIPV 形式 光伏组件 光伏类型 应用场景 采光顶 光伏屋顶 光伏玻璃 光伏屋面瓦 集成 建筑采光顶 建筑屋顶 光伏幕墙 透明 光伏透光玻璃 集成 建筑外层幕墙 非透明 光伏玻璃（普通）集成 建筑外层幕墙 遮阳板 采光 不采光 光伏遮光板（透光）光伏遮光板（非透光）集成 集成 建筑遮阳板 建筑遮阳板 光伏地板 光伏石板 集成 庭院石板路 而 BAPV 主要应用于屋顶，通过支架等将普通光伏组件固定在彩钢瓦或者水泥屋顶上。是将组件固定

61、（外挂）在现有建材之外，需要先有屋顶，再铺组件，通常已有建筑上装的光伏都为 BAPV，如图 2-3 所示。BAPV 的巨大的痛点来自于通常安装之前认为它不会漏水，但是安装了光伏之后可能就会漏水。因为传统12工业级的 BAPV 用支架和厂房屋顶的镀铝锌钢板之间，一个是铝合金的材料，一个是镀铝锌的材料，它们会天然的发生变化学的反应，加速它的老化，加速它的腐蚀，可能就会产生非常多的漏水点，这个隐患是不得不考虑的。如果是业主的厂房不需要有那么多的防水的要求，那么传统的 BAPV 还可以进行一定的安装，尤其是可能也不会坚持那么久的厂房。但是如果是高质量发展的企业，非常关心自己的厂房漏水，防火抗风阶，甚至

62、于有更多的一些绿电需求的企业，可能更多的要去考虑 BIPV 的一些解决方案。现在光伏企业都在往产品化方向走，进而实现规模化。而建筑与其他的产品不同，它是定制化的，建筑老板一般不倾向于建一个和旁边建筑一模一样的建筑。但是光伏又希望一个产品可以适应不同的建筑。这就是建筑的定制化和光伏规模化之间的矛盾。图图 2 2-3 3 典型的典型的 BAPVBAPV 示意示意 光伏在房屋建筑中的应用不仅是单独地在屋顶或公共设施上安装光伏组件，而且光伏与建筑的深度融合，兼顾设计、安全、节能、美观等问题。分布光伏建筑将太阳能发电与建筑相结合，使得未来的建筑实现电力自给，是未来建筑建设的主要发展方向之一。2.3.22

63、.3.2 变换器变换器 变换器是直流配电网中的核心设备，承载着电能形式的变换功能，把不同形式、不同电压等级的元件联系成真正的直流配电网络。按照电能转换形式，变换器可分为交流-直流、直流-直流型变换器；按照电能传递方向，变换器可分为单向变换器、双向变换器；按照电气隔离特性，变换器可分为隔离型、非隔离型变换器；按照直流侧极性，变换器又可分为单极性变换器、双极性变换13器。光储直柔系统中的变换器按变换类型主要分为 AC/DC 变换器、DC/DC 变换器两大类。按功能类型分为光伏变换器、储能变换器、升降压变换器、整流变换器、逆变器以及双向整流-逆变器等。目前市场上的光伏变换器以光伏逆变器为主，例如华为

64、推出的智能光伏控制器和阳光电源的光伏逆变器，输入直流，输出交流，均具备 MPPT 功能，如图2-4 所示；光伏 DC/DC 变换器仅限于为小功率负荷直接供电的电源模块，例如爱浦电力推出的太阳能 DC/DC 模块电源，输入为 300-1200VDC，输出为 5、12、15、24VDC，但其不具备 MPPT 功能。图图 2 2-4 4 华为光伏逆变器华为光伏逆变器 储能变换器 PCS（储能变流器，英译：Power Conversion System）可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。华为、阳光电

65、源等厂家均开发了相应的储能变流器。图 2-5 所示为阳光电源的储能变流器，直流侧电压等级 800-1500V，三相并网。图图 2 2-5 5 阳光电源储能变流器阳光电源储能变流器 整流变换器类型较多，配电系统中出于成本考虑，常采用整流变压器实现电网整流，整流变压器内单方向的脉动电流经滤波装置变为直流电。典型的整14流变压器的外形如图 2-6 所示。充电桩电源、储能充电机等多采用全控型开关器件，如麦格米特的整流电源以及石家庄通合的整流充电机等。图图 2 2-6 6 典型的整流变压器典型的整流变压器 双向整流-逆变器主要有三种主要应用。在混合动力电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)中，车内将有车载

66、充电器为汽车蓄电池充电。充电电源从电网流向车辆，也称为 G2V；在一些新的 HEV 或 EV 设计中，要求车辆允许从电池回流到电网(也称为 V2G)；或在孤岛状态下向交流设备供电，具有 V2G 要求的 HEV 或 EV需要大功率双向 AC-DC 电源作为其车载充电器。深圳市拓沃得科技有限公司的双向整流-逆变器如图 2-7 所示。图图 2 2-7 7 双向整流双向整流-逆变器逆变器 2.3.32.3.3 直流负荷直流负荷 同交流网一样，直流负荷是电能传递的终点。直流负荷形式也比较复杂多样，如大功率的充电桩、空调、计算机群等负荷，也有小功率的照明等电器设备。日本夏普公司在 2007 和 2008

67、年的日本电子展中两次展示了该公司开发的15“直流生态住宅”技术和产品；日本 TDK 公司在 2008 年也在展览会中展示了该公司的“全直流生态住宅”技术和产品；在 2009 年日本电子展中，夏普、TDK和日本松下公司分别展示了各自开发的住宅直流技术和相关产品；松下电工公司在 2010 年开始批量销售交直流混合供电的住宅配电产品。广东白色家电产学研创新联盟于 2009 年 7 月成立了直流家电技术工作组，2018 年 1 月 18 日,深圳市建筑科学研究院股份有限公司与清华大学、住房和城乡建设部科技与产业化发展中心、住房和城乡建设部标准定额研究所、深圳市供电局有限公司、珠海格力电器股份有限公司、

68、南京国臣信息自动化技术有限公司、深圳桑达国际电源科技有限公司、北京交通大学、北京四方继保自动化有限公司、厦门大学、兴业太阳能等十七家中外科研机构、企业代表聚集在深圳国际低碳城,共同发起成立直流建筑联盟，为直流技术的产业化推进做准备。2.2.3 3.4.4 储能设备储能设备 储能设备是一种比较特殊的设备，它既可工作组负荷状态，又可以工作在电源状态。目前市场上主要的储能类型包括物理储能和电化学储能。根据能量转换方式的不同可以将储能分为物理储能、电化学储能和其他储能方式：1)物理储能包括抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能等，其中抽水蓄能容量大、度电成本低，是目前物理蓄能中应用最多的储能方式。2)电化学

69、储能是近年来发展迅速的储能类型，主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能;其中锂离子电池具有循环特性好、响应速度快的特点，是目前电化学储能中主要的储能方式。3)其他储能方式包括超导储能和超级电容器储能等，目前因制造成本较高等原因应用较少，仅建设有示范性工程。2.2.3 3.5.5 开关设备开关设备 直流开关一直是直流配电系统关注的重点。由于直流电弧没有过零点，因此开关必须具有较强的灭弧能力。目前在中压侧已经有采用电力电子器件和机械结构的混合式开关问世，但价格仍偏高没法大规模商业推广。直流低压侧目前以塑壳式空气断路器为主，其开断能力达数十千安，断开速度在 10ms 左右，能够满足实际使

70、用，但无法满足系统主保护的需求。2.42.4 不同场景下的建筑直流系统不同场景下的建筑直流系统 我国的分布光伏建筑也已经获得了广泛的应用。根据建筑物的分类和屋顶的具体情况，分布式光伏发电有以下几种使用场景：16（1）工业厂房。工业厂房具有屋顶面积大、平整开阔的特点，可充分利用屋顶空间安装分布式光伏发电系统，减少工业生产的电能计费，降低工业生产的用电成本支出，有效缓解工业用电的紧张局面。（2）商业建筑。商业建筑多为钢筋混凝土屋顶，有利于安装光伏阵列。商业大厦、写字楼等建筑用户的用电负荷特性一般表现为白天较高、夜间较低，这能够较好地匹配光伏发电特性。但是，商业建筑的外观设计要求较高，在建筑设计阶段

71、应同步考虑光伏发电系统的布置位置及安装方式。（3）公共建筑。学校宿舍等公共建筑具有明显的分时用电特征，因此白天可利用分布式光伏发电并进行储能，晚上利用储能进行供电。（4）通信基站用电。偏远山区的通信基站一般较为分散，用电负荷较小，且供电线路铺设环境较差，易产生供电不稳定。分布式光伏发电能够有效地提高通信基站用电的可靠性。首都机场采用铝合金支架将光伏板固定在屋面，且光伏板与屋面之间形成架空层，保证光伏组件在发电的同时还能起到屋面隔热层的作用。此外，为了解决电动车辆充电问题，首都机场新建了一批集光伏、储能、充电和停车为一体的充电车棚。具体方案见图 2-8。但是，已有光伏建筑大都只考虑了分布光伏的发

72、电能力，尚未将电能存储、配电及柔性调节进行一体化考虑。（a）光伏板屋面 （b）光伏充电车棚 图图 2 2-8 8 首都机场光伏设备首都机场光伏设备 “光储直柔”的出现，为解决建筑结构与分布光伏发电的一体化问题提出了新思路。“光储直柔”是在建筑领域应用太阳能光伏（Photovoltaic）、储能（Energy storage）、直流配电（Direct current）和柔性交互（Flexibility）四项技术的简称。其中“光”和“储”分别指分布式电源和储能会越来越多地应用于建筑场景，作为建筑配用电系统重要组成部分；“直”17指建筑配用电网的形式发生改变，从传统的中低压交流配电网改为采用中低压直

73、流配电网；“柔”则是指建筑用电设备应具备可中断、可调节的能力，使建筑用电需求从刚性转变为柔性。近几年，国内外陆续开展了直流建筑示范工程建设。国内外实际运行的直流建筑项目电压等级多在 DC350V400V。国内外的示范工程主要集中在直流建筑、数据中心、数据中心、海岛供电等低压、小范围等特点特定供电场景，但系统结构各不相同，供电可靠性等方面有所差异。从系统结构上而言，博恩霍尔姆岛工程、日本仙台工程、巨次岛工程、深圳未来大厦等均采用辐射形结构，在母线故障情况下会极大影响供电情况。博恩霍尔姆岛的供电系统由传统能源和可再生能源发电组成，交流系统分为 60、10、0.4kV 这 3 个电压等级。该直流系统

74、内部分别通过专用母线连接 60kW 的光伏系统、192kWh 的电池储能系统 BESS（Battery Energy Storage System）、2kW 的风力涡轮机和 50kW 的电动汽车快速充电器，并通过一个三相 30kW 的直流变换器与外部 400V 交流电网进行电能交换。ESS 可通过不同数量的蓄电池组串联输出不同等级的直流电压，省略了不同电压等级互联时的直流变压器设备，但由于目前蓄电池组占地范围大且造价较高，实际上并未减少系统的占地面积，不利于家用或商业推广，且 BESS 的投切对开关的要求较高，增加了系统成本；日本电报电话株式会社仙台工程（NTT）在日本仙台市启动了日本首个直流

75、配电系统的示范工程40，该工程采用两极三线制母线结，交流侧电压为 400V，直流侧母线电压为 430V，ESS 和光伏电池通过 DC/DC 变换器与直流母线相连，再经过 DC/DC 变换器连接 300V 直流母线，可直接向数据中心的高压直流输电服务器供电。负荷单元电压等级为 48V，由 300V 直流母线通过 5kW DC/DC 变换器供电。该工程在 300V 直流系统安装了带有保险丝和塑壳开关的配电装置 PDU（Power Distribution Unit），对负荷的电力分配可以在互联状态和孤岛运行状态之间无缝接续；深圳未来大厦交直流混合配用电项目整体架构设计遵循简单、灵活的原则，力求通过

76、最简洁的架构达到分布式能源灵活接入、灵活调度和安全供电的目的。系统架构采用正负双极直流母线形式，实现了建筑内 1 个配电等级提供 2 种电压等级的灵活配电方式，相应的电压等级在高压侧采用极间电压DC750V，中压采用 DC375V。充电桩、空调机组等大功率设备接入 DC750V 母线，DC375V 母线负责建筑内电力传输，楼层内采用 DC+375V 或 DC-375V 单极18供电，并且针对建筑室内用电安全要求高的特点，在人员活动区域采用了DC48V 特低安全电压，以保障直流配电系统的安全性。FREEDM 工程和 City of Tomorrow 工程则采用环状供电，供电可靠性较高。2011

77、年，美国北卡大学站在对船舰直流配电系统进行分析与研究的基础上，提出未来可再生能源传输管理 FREEDM（Future Renewable Electric Energy Delivery and Management）系统，采用 12kV 交流作为系统母线，实现交直流配电和即插即用功能。FREEDM 系统包含 3 个关键技术：（1）即插即用接口。系统含 1 个 400V 直流和 1 个 120V 交流总线接口，可以实现含分布式发电和 ESS交直流系统的并网。（2）智能能量管理 IEM（Intelligent Energy Management）装置。系统的 12kV 母线通过 3 个 IEM

78、装置分别连接 69kV 外部电网、120V 交流系统和 400V 直流系统，在电压转换和交直流变换的基础上实现能量控制，并具有局部电源管理功能，例如低压交流和直流电压的调节、电网侧电压暂降穿越、负荷侧故障电流限制等。（3）标准操作系统 DGI。该系统嵌入 IEM 设备中，利用通信网络协调系统管理与其他能源路由器。此外，FREEDM 系统安装了智能故障管理 IFM（Intelligent Fault Management）设备以隔离电路中的潜在故障，从而提高用户侧的故障恢复能力和电能质量；德国亚琛工业大学提出 City of Tomorrow 城市供电方案，并在亚琛工业大学内建造了5kV 直流配

79、电示范工程，城市配电系统采用中压直流环网供电，通过大功率 AC/DC 换流器 DC/DC 变换器进行电能转换与传输。中压直流配电系统由外部 20kV 交流变电站供电，经AC/DC 变换后为亚琛工业大学新校区的几个大功率试验台提供电能，总功率为15.5MW。该直流配电系统采用电缆双极环网方式供电，每台试验装置通过DC/DC 变换器或 DC/AC 换流器连接到直流母线上。其中，双向 AC/DC 换流器连接直流配电系统和外部交流系统，在正常工作时以整流方式为直流配电系统供电，必要时反转潮流方向，以逆变模式运行为外部交流系统供电。国内，南京国臣在办公楼内构建了建筑光储直柔系统，采用辐射式 IT 不接地

80、拓扑和DC600V+DC220V 两级配电方案，为办公楼内多类型直流负荷供电；深圳宝龙工业城设计了柔性直流配电工程设计方案，采用双电源手拉手式的网络拓扑，使用电压源换流器换流器从 2 个变电站的 10kV 母线侧吸纳功率，为直流系统提供能量支撑，满足直流系统供电负荷的用电需求。厦门大学的光伏建筑一体化直流微网工程，母线采用 380V 单极接线，给包括空调、充电站、阻性负荷、LED19照明在内的直流负荷供电。张北构建的500kV 四端环形柔性直流示范工程，可大规模消纳及输送风电、光伏等可再生能源。据不完全统计，国内外实际运行的直流建筑项目已建成数十个个，建筑类型涵盖了办公、校园、住宅和厂房多个种

81、类，直流配电容量在 10300kW 之间，如表 2-3 所示。虽然建筑类型和规模上有差异，直流供电的负载也有不同，但整体来说建筑直流系统的电压等级都选择在 DC350400V 之间，在小功率电器供电方面也都采用的 24V 或 48V 特低安全电压供电。综上，国内外的直流建筑还局限于示范工程，许多研究成果没有得到长期应用的检验，商业化实践几乎还是空白。尤其是我国起步较晚，因此需加快针对直流建筑研究的步伐，在总结以上国内外相关示范工程的经验，深入研究直流配电系统的规划设计、调度运行、经济分析等问题，同时需加快相关标准制定、完善电力市场机制、加大政策推广力度。表表 2 2-3 3 国内外直流建筑案例

82、介绍国内外直流建筑案例介绍 项目名称 城市 建筑类型 时间 规模/kW 电压等级/V 直流源荷 国内 深圳建科院未来大厦直流配电系统 深圳 办公 2019 200 DC375/48 双极 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、全直流建筑 苏州同里综合能源服务中心 苏州 工业 2018 4600 DC750/540/220 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、照明、空调、充电桩、数据中心等 吴江同里湖嘉苑直流建筑群 苏州 居民 2019 620 DC375/48 光伏、蓄电池、充电桩、照明、空调、直流家电 南京国臣办公楼 南京 办公 2018 74 DC600/220 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池

83、、充电桩、照明、直流家电 大同市国际能源革命科技创创新园 大同 办公 2019 500 DC750 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、照明、空调、计算机 CIGS-BIPV 建筑能源集控与实验平台 北京 办公 2019 125 DC750/220 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、农业电源、照明、直流家电 虹桥基金小镇直流微网 上海 办公 2019 210 DC532/220 AC/DC 变换器、光伏、空调、电脑、照明 20格力直流小屋 珠海 办公 2018 100 DC400/48 AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、充电桩、照明、空调、直流家电 国外 东北福祉大学直流微电网 日本仙台 办公

84、2008 218 DC400 住宅电器、集中式能量路由器、光伏 FREEDM 美国北卡罗来纳州 展示实验 2011 100 DC400V AC/DC 变换器、光伏、储能、隔离型 DC/DC 变换器、直流负荷 NextEnergy Center budling in Detroit 美国底特律 厂房 2013 250 DC380/24 LED 照明、通风机、AC/DC 变换器、光伏 Intelligent DC Microgrid Living Lab Aalborg University 丹麦奥尔堡 展示实验 2015 20 DC380/48 直流家用电器、AC/DC 变换器、光伏、水平风机、

85、燃料电池 City of Tomorrow 德国亚琛工业大学 学校 2011 15500 DC5kV 为新校区的几个大功率试验台供电 弗劳恩霍夫 IISB building 德国埃尔朗根 办公 2016 200 DC380/48 照明、空调、USB C、直流插座直流家电、AC/DC 变换器、光伏、蓄电池、氢燃料电池 DC Lofts Strijp S Eindhoven 荷兰阿姆斯特丹 住宅 2017 50 住宅电器、户式能量路由器 Etratech Inc headquarter 加拿大 伯灵顿 厂房 2017 46 DC380 AC/DC 变 换 器（双极）、光伏、蓄电池、燃气发电机 21

86、3 3 建筑光储直柔系统的源荷建筑光储直柔系统的源荷特性及优化控制策略特性及优化控制策略 3.13.1 建筑光储直柔系统的源荷特性建筑光储直柔系统的源荷特性 3.1.13.1.1 光伏发电光伏发电 光伏发电系统的运行性能取决于多种因素。尤其是环境因素，例如太阳辐射能、环境温度、风速等。为了使一个光伏发电系统运行可靠、高效、经济，我们必须充分考虑本地负荷需求、当地气象资料、电站各部件参数性能。然而，太阳组件及其它部件的性能通常是由生产厂家按照平均标准生产的，这就使得系统的总性能不可能刚好满足当地实际需要，对于一个容量配置过大的光伏发电系统，系统不会满负荷运转，这就造成系统寿命降低和安装费增高：对

87、于一个容量配置过小的光伏发电系统来说，系统无法提供足够多的能量，同时也减少了系统的运行寿命。因此建立光伏系统动态仿真模型，就要对随机性分布的太阳辐射能进行概率建模。太阳能和常规能源的最大不同是它的随机分布性，某个时刻的光伏阵列的出力却不是人为所能控制的，这是由该时刻的太阳辐射能、地理位置、环境、转换效率等诸多因素共同决定的。太阳辐射的大小与太阳本身辐射性质有关。太阳表面有黑子和光斑，对太阳能的影响只有 0.5%。一般来讲，我们可以忽略太阳表面辐射的变化，而同时考虑与太阳地球的相互空间位置以及它们的运动规律。而到达地表的太阳辐射又随安装地点的季节、时刻、纬度的不同而变化。因此，一天中的太阳辐射是

88、不断变化的，影响太阳辐射的因素相当多。参考当地气象资料，对影响光伏出力的影响进行分析计算。在光伏发电系统规划中，通常是采用统计全年的太阳辐射量，进而得到整个电池阵列的转换出力，或者得到各月份组件的理论出力。研究表明在某一时刻 的太阳能光照强度满足 Beta 分布：(3-1)式中，为时刻 的最大光照强度；为 Gamma 函数；和为 Beta分布形状参数。光伏系统发电出力可表达为：(3-2)t()r t11maxmax()()()()1()()()()r tr tf r trtrtababab-G+=-GGmax()rtt()G ab()()sP tr t Ah=22式中，为太阳能方阵总面积；为光

89、电转换效率。光伏出力概率密度函数为：(3-3)式中，光伏发电机组在时刻 的最大出力为：(3-4)结合式(2-15)可得到光伏发电系统出力的期望值、方差和二阶原点矩为：(3-5)(3-6)(3-7)光伏发电出力波动受光照强度变化影响，有很大的随机性。光伏出力的波动情况分为两种，第一种为受太阳运行影响产生光伏发电日出力变化，这种变化情况时间跨度大，变化幅度大，但是变化速度较为缓慢，一般为小时为变化单位，主要影响电力系统的日调度；第二种为有浮云或飞行物掠过时，阴影影响产生的光伏发电出力瞬时变化，实验指出，光伏发电出力可在一秒内降至额定出力的 30%，这种变化可能会对电力系统的暂态稳定性产生影响。光伏

90、发电的出力随光照强度的变化而变化，在四种不同天气模式（晴天，少云，多云，阴天）下，光伏电源的典型日出力曲线如图 3-1 所示。Ah11maxmax()()()()1()()()()sssssP tP tf P tPtPtababab-G+=-GGtmax()sPtmaxmax()()sPtArth=()sE P t()sD P t2()sE Ptmax()()ssE P tPtaab=+()()2max2()()1ssD P tPtababab=+()()()22max1()()1ssE PtPta aabab+=+23图图 3 3-1 1 四种天气的光伏发电出力四种天气的光伏发电出力 由上图

91、可以看出，光伏出力具有以下几个特点：（a）光伏出力集中在白天，在夜间无出力；（b）光伏的有功出力随天气变化波动较大，受气象因素影响明显。不同的天气，其出力规律不同。以多云和少云天气波动最大、最剧烈，晴天和阴天波动较缓慢；（c）光伏出力因为光伏发电的原理与传统发电机原理不同，在受到气象因素变化影响时，发电出力的变化几乎不存在调节特性，瞬时发生变化，对电力系统的冲击较大。因此，储能系统对于平抑光伏出力的波动是必须的。另外，光伏在白天出力比较大。但是一般情况下风力发电夜间发电量比较多。将风力和光伏发电结合起来，通过风光互补，可以改善系统运行。3.1.23.1.2 储能装置储能装置 储能装置在新能源发

92、电领域中有着较为广泛的应用。将储能系统应用于电力系统，可以减少系统振荡,提高系统稳定性，可以减少电力系统负荷峰谷差，提高电能质量。随着微电网的发展，分布式发电技术和储能装置形成的分散电源将成为电力系统的重要组成部分，与此同时，电力系统的调控方法也将有所改变。目前，常见的储能方式有超导储能技术、超级电容储能技术、飞轮储能、压缩空气储能、抽水蓄能、蓄电池储能。表 3-1 和表 3-2 分别列举了不同储能方式的性能比较和优缺点比较。表表 3 3-1 1 不同储能方式的性能比较不同储能方式的性能比较 储能方式 能量转化效率（%）储能容量（MWh）响应时间 功率 抽水蓄能 70 2000 10 秒4 分

93、 3001800 压缩空气 70 5100000 110 分 0.527000 超导储能 95 0.0002100 1 秒 0.0012 飞轮储能 9093 0.0002500 1 秒 0.0011 燃料电池 59 0.00022 1 秒 0.013 高效电池 85 0.00011 0.99 2 最大总谐波失真 3%（额定功率）功率因数可调范围 超前 0.9滞后 0.9 3 允许电网电压范围 AC310450V 允许电网频率范围 4555Hz 保护及其他参数保护及其他参数 1 直流侧保护 过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、极性反接保护 2 交流保护 过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护

94、 3 模块温度保护 具备 5.1.1.25.1.1.2 整流设备整流设备 直流侧和交流侧通过 AC/DC 整流变换器连接，可实现交流侧向直流侧的整流供电，当前的充电机也多采用整流方式进行电池组充电。整流采用维也纳整流变换器，整流器电路结构简单，开关管数量少，同等输出电压情况下，能有效地降低开关管的电压应力，如图 5-4 所示。46 图图 5 5-4 4 维也纳整流拓扑维也纳整流拓扑 当前部分整流装置的关键技术参数如表 5-2 所示。表表 5 5-2 2 整流器关键参数整流器关键参数 序号 项 目 参数指标 直流输出直流输出 1 额定输出电压 DC220V DC375V DC540V DC750

95、V 2 额定输出电流 50A 30A 20A 15A 3 输出电压范围 DC198V242V DC350V400V DC500V600V DC720V780V 4 限流可调范围 10%110%可调 5 稳压精度 0.5%6 均流不平衡度 5%（额定电压额定负载下）7 效率 93%交流输入交流输入 1 额定输入电压 AC380V 2 输入电压范围 AC304437V 3 输入电流 Q158的波动情况及变化趋势来判断直流系统是否发生非正常的电压连接。不平衡电桥接地监测原理图如图 1 所示。其中、分别为支路正、负极对地电阻，、为检测电阻，。图图 5 5-1717 支路的不平衡电桥接地监测原理图支路的

96、不平衡电桥接地监测原理图 闭合开关，断开开关，设置一定的时间延时，待测量值稳定后再进行测量，支路正、负极对地电压的测量值分别为、，则：（5-2）断开开关，闭合开关，设置一定的时间延时，待测量值稳定后再进行测量，支路正、负极对地电压的测量值分别为、，则：（5-3）联立式(1)和(2)可得：（5-4）（5-5）当、其中的一个值偏离正常值时，即可判定出相应的绝缘下降的极性以及绝缘下降电阻的大小。5.2.5.2.4 4.2.2 直流漏电保护直流漏电保护 目前的 RCD 大都以检测交流剩余电流为主，常见的包括 AC 型、A 型、F 型和 B 型，其中 B 型具备相关直流分量检测功能，但是受限于较高的技术

97、门槛和价格因素，在直流系统中应用推广难度较大。因此亟需开发一种适应直流系统的剩余电流保护器。+RR-1R2R12RR=1S接地保护单元1R2R2SU+U-DC-220V+RR-负荷DC+220V1S2S1U+1U-111/UURRR+-+-=1S2S2U+2U-222/UURRR+-+-=112121212()R U UU URU UU U-+-+-=+()()RUU UU URUU UU U-+-+-+-=+RR-59本项目提出一种直流剩余电流保护技术方案，采用绝缘监测配合漏电保护的方式实现直流漏电保护，绝缘监测装置安装于母线侧，直流剩余断路器安装于各条支路14。根据上

98、述方案设计研制的装置如图 5-18 所示，其技术参数如表 5-7 所示。图图 5 5-1818 直流剩余电流保护技术方案直流剩余电流保护技术方案 表表 5 5-7 7 直流剩余电流保护技术方案直流剩余电流保护技术方案 项 目 参数指标 断路器类型 RCD-401/YA RCD-402/YA 额定电压 DC400V 额定电流 6A63A 保护剩余电流 30mA 保护动作 跳闸 告警 保护时间 0.1s RCD-401/YA系列断路器：由剩余电流检测驱动部分及断路器本体组成，在剩余电流保护动作时，驱动断路器跳闸，达到隔离故障的目的；RCD-402/YA系列断路器：由剩余电流检测驱动部分、辅件及断路

99、器本体组成，在剩余电流保护动作时，驱动辅件动作，输出告警辅助触点，断路器本体依然处于合闸状态。该直流漏电保护器覆盖传统漏保所有漏电保护类型，如表5-8所示。可实现的漏电流保护范围在30mA150mA之间，保护时间应负荷 光伏给负荷供电同时给储能单元充电 充电 MPPT 跟踪 PV负荷 光伏和储能单元给负荷供电 放电 MPPT 跟踪 PV 故障 储能单元给负荷供电 放电 停机 只有当光伏、储能同时无法满足系统负荷需求时，才投入大电网，从而极大的提高了系统运行的经济性。系统通过对直流电压的监测来判断系统当前状态，并进行合理切换，运行结果表明此种控制策略可以实现对光伏的充分利用及对电压的有效控制。6

100、.26.2 居民住宅居民住宅 6.2.16.2.1 系统结构选取系统结构选取 结构选取方面，居民住宅一般配电容量较小，多采用单电压等级或不超过2 个电压等级，拓扑结构一般为单极辐射型。当多个住宅形成统一系统时，可通过台区间的柔性互联形成双端或多端连接的拓扑结构，如图 6-3 所示。台区互联装置参考 5.1.1.1 节中的设备介绍，此处不再赘述。78 图图 6 6-3 3 分散式台区互联拓扑分散式台区互联拓扑 接地方式方面，与建筑类似，宜选择为 IT 不接地或高阻接地系统，即电源侧悬浮或高阻接地，设备侧外壳接地。配置漏电保护装置。6.2.26.2.2 电压等级选取电压等级选取 可参照 6.1.2

101、 节中关于电压等级的选取原则，配电系统电压选择 DC750V，居民用电电压选择 DC220V。6.2.36.2.3 核心装置介绍核心装置介绍 6.2.3.16.2.3.1 电力电子变换装置电力电子变换装置 针对住宅场景，可采用分体式或壁挂式光伏电力电子变换装置。本项目中针对于独立住宅或规模较小的住宅互联系统，可采用配用电一体式 5kW 直来电装置，光伏发电经升压后直接输出直流负荷使用的电压等级，5kW 直来电装置的技术参数如表 6-2 所示25。表表 6 6-2 5kW2 5kW 直来电装置技术参数表直来电装置技术参数表 序号 项目 参数 1 额定功率 5kW 2 光伏额定输入电压 180V

102、3 光伏输入电压范围 150240V 794 额定输出电压 DC250V 5 额定输出电流 20A 6 通讯接口 RS485 7 通讯协议 Modbus 协议 8 使用环境温度-25C+50C 9 使用环境湿度 095%，无凝霜 针对于台区互联或多住宅互联系统，可采用 10kW 配电式直来电装置，光伏发电经升压后汇入 DC750V 直流母线，再经降压后供直流负荷使用，10kW 直来电装置的技术参数如表 6-3 所示。表表 6 6-3 10kW3 10kW 直来电装置技术参数表直来电装置技术参数表 序号 项目 参数 1 额定功率 10kW 2 最大功率点电压 550V 3 MPPT 电压范围 3

103、00800V 4 额定输出电压 DC750V 5 额定输出电流 15A 6 通讯接口 RS485 7 通讯协议 Modbus 协议 8 使用环境温度-25C+50 9 使用环境湿度 095%，无凝霜 降压变换器及储能变换器等详见 5.1.2 节中关于 DC/DC 变换器的介绍。6.2.3.26.2.3.2 储能及光伏储能及光伏 通常情况下，光伏发电采用就地消纳原则，按照实际的负荷需求和现场条件确定，储能单元可根据需求进行选配，也可采用集中式储能的方式，并通过台区之间的互联实现储能共享。6.2.3.36.2.3.3 系统保护系统保护 在直流配网侧进行保护配置，具体如下：（1）电网进线、储能回路及

104、其它重要出线装设保护装置。直流环节配置绝缘监测装置和 750V 直流断路器并配置绝缘监测，宜配置低压直流母线保护。光伏支路、柔性双向变换器支路以及柔性互联装置均具备双向限流功能。80（2）保护配置应充分考虑并网变换器控制灵活多变及非线性工作特点，为提高保护性能，可以与并网变换器控制进行配合。（3）用户端配置直流漏电保护装置，负荷进行无弧化处理。6.36.3 工业场景工业场景 6.2.16.2.1 系统结构选取系统结构选取 结构选取方面，考虑到工业现场的实际情况，一般工业生产现场的拓扑结构为单极辐射型，如图 6-4 所示。对于数据中心等可靠性要求更高的领域，则可以考虑环形或多端型网架结构。图图

105、6 6-4 4 工业拓扑工业拓扑 接地方式方面，考虑到变频器的接地保护特性和系统供电可靠性需求，选择为 IT 不接地方式，即直流电源侧悬浮，设备侧外壳接地。6.2.26.2.2 电压等级选取电压等级选取 考虑到交流变频器的特性，AC380V 经整流后约为 513V532V，故主供电电压选择 DC600V 以匹配变频器需求，部分仪表及插座等用电电压选择 DC220V。M变频器光伏就地消纳交直流混合供电光储一体化电压暂降治理装置储能电池组变频器主回路DC/DC转换器光伏组件电网AC380V负载照明插座控制AC220V控制电源AC380V动力电源DC600VDC220V816.2.36.2.3 核心

106、装置介绍核心装置介绍 6.2.3.16.2.3.1 电力电子变换器电力电子变换器 工业现场除电压等级外，变换器与建筑领域类似，可参照 6.1.3.1 节中关于变换器的配置介绍。6.2.3.26.2.3.2 储能及光伏储能及光伏 对于工业光储直柔建筑，光伏发电采用就地消纳原则，按照实际的负荷需求和现场条件确定；由于工业负荷的电压敏感性，如十几毫秒的电压暂降就可能造成变频器或继电器等设备停机，储能配置时要综合控制策略考虑，满足电源切换时敏感负荷的不间断运行需求。6.2.3.36.2.3.3 系统保护系统保护 除断路器和熔芯外，对储能等重要负荷可配置一体化保护，直流母线配置绝缘监察，用电端配置直流漏

107、电保护。6.46.4 方案设计建议方案设计建议 6.4.16.4.1 拓扑结构拓扑结构 各类拓扑结构的特点如表 6-4 所示。表表 6 6-4 4 拓扑结构特点对比拓扑结构特点对比 类别 优点 缺点 放射式结构 1、拓扑结构简单，经济性高；2、单向供电，潮流路径相对确定，对保护控制要求不高；3、系统运行操作简便。1、近电源端发生故障，会导致系统大面积停电，系统可靠性较低 双端或多端结构 1、便于光伏、风机等分布式电源并网；2、系统故障时，能够实现负荷转供，可靠性较高；1、双端供电，结构较复杂，对保护控制功能要求较高；2、建设成本较高 环式结构 1、便于光伏、风机等分布式电源并网；2、系统合环时

108、，实现故障条件下无缝转供，可靠性高；1、结构复杂，对保护控制功能要求高；2、建设成本高 826.4.26.4.2 接地方式接地方式 不同接地方式的特点如表 6-5 所示26。表表 6 6-5 5 不同接地方式的特点不同接地方式的特点 接地方式接地方式 安全性评估安全性评估 安全性保障（依重要性安全性保障（依重要性排序）排序）应用难度应用难度 TTTT 接地接地 接地故障电流相对较小，有利于开断并保证线路安全，但故障识别和选线困难 直流剩余电流检测装置；直流剩余电流分级辨识和选线保护。对直流 RCD 依赖最大，应用难度最大 ITIT 接地接地 单点故障时仍具有较高安全性，两点故障危险性较高，对断

109、路器开断电压要求较高 绝缘监测装置和 750V直流断路器；故障定位和分区选线；直流剩余电流检测装置。应用难度最小 TNTN 接地接地 接地故障电流及对线路威胁较大，故障特征明显，易于识别和分级选线保护 直流断路器寿命和可靠性；直流剩余电流检测装置。对直流 RCD 有一定依赖，断路器短期面临成本压力，应用难度中等 6.4.36.4.3 接线方式接线方式 不同接线方式的特点如表 6-6 所示。表表 6 6-6 6 不同接线方式的特点不同接线方式的特点 接线方式接线方式 优势优势 缺点缺点 单极性单极性 1、结构接单，投资成本低 1、对绝缘水平要求高；2、同等电压等级下容量较小，适用于低压直流配电。

110、真双极真双极 1、运行方式灵活，输送容量大；2、在直流侧故障或检修时只影响故障极，对另一极没有影响。1、投资成本高；2、保护控制较伪双极接线要复杂。伪双极伪双极 1、相比于真双极系统，结构较为简单，投资较少 1、可靠性比真双极系统要低，只能对称方式下运行 6.4.46.4.4 容量配置容量配置 容量配置方面，主要针对光伏、储能以及电网接口变换器进行讨论。根据商业模式的不同，容量配置原则也有所差异。配置原则如表 6-7 所示。83表表 6 6-7 7 工业拓扑工业拓扑 系统商业模系统商业模式式 容量配置类型容量配置类型 光伏 储能 电网接口变换器 自发自用 满足负荷需求即可 综合考虑储能首要用途

111、及配置成本 整流型，满足负荷需求即可 全部上网 满足空间约束和经济性约束，容量尽可能大 考虑集中储能，单个用户不配置 逆变型，满足光伏发电逆变需求 自发自用，余电上网 满足空间约束和经济性约束，容量尽可能大 综合考虑储能首要用途及配置成本 AC/DC 双向，逆变满足光伏发电的逆变需求；整流满足负荷用电需求 综上，对于建筑、住宅、工业现场等不同场景，推荐的拓扑结构及接线形式如表 6-8 所示。表表 6 6-8 8 工业拓扑工业拓扑 场景场景 常用拓扑常用拓扑 主接线形式主接线形式 其他关注点其他关注点 建筑直流建筑直流 辐射型 IT 不接地或高阻接地系统，可采用单极或真双极结构。经济性及电压等级

112、 居民住宅居民住宅 辐射型 IT 不接地或高阻接地系统，多采用单极 经济性及电压等级 工业直流工业直流 推荐辐射型以及两端供电型 宜采用单极悬浮系统以提高可靠性 交直流混合供电情况下，故障时交流侧接地方式对直流侧的影响。数据中心直流数据中心直流 环形或多端型 单极性悬浮系统 系统运行效率及运行安全性 84 7 7 总结与展望总结与展望 光储直柔概念的提出赋予了建筑“柔性”的特点，为适应不同的应用场景提供了可能性，因此亟需构建适应不同应用场景的建筑光储直柔理论体系，并形成统一的工程技术规范和标准。（1 1）光储直柔系统目前亟需相关标准和规范，为系统的建设、运行提供）光储直柔系统目前亟需相关标准和

113、规范，为系统的建设、运行提供指导和依据。指导和依据。首先，从系统建设层面考虑，光储直柔系统的建设是一项系统工程，其规划设计、配电设备、电气设备、物理接口、运行监控等方面没有相应的标准，需要根据实际逐步推进。其次，从系统实际运行的角度来看，各建设单位在进行系统运维时，需要相关的规范来明确实际的配电环境下需要哪些措施用来确保光储直柔系统的安全稳定运行。因而目前应在系统研究的基础上，抓紧制定相关的标准和规范来指导实践工作。（2 2）需要从系统的角度考虑新能源、直流负荷以及直流配电网合理布局、）需要从系统的角度考虑新能源、直流负荷以及直流配电网合理布局、有序发展。有序发展。长远来看，对新能源的利用会逐

114、步增多，因而直流配电有其固有优势；就负荷而言，其总体的直流化趋势不会改变，少部分交流负荷的存在，不影响整个系统的直流配电属性。目前影响直流配电的主要是电力电子器件的高成本以及现有的交流配电网主体架构，电力电子器件成本会随着技术的推进和市场规模的扩大而逐步降低，直流配电网则需根据实际的需求合理布局、稳步推进。（3 3）直流配电系统的控制保护目前仍处于实践和探索阶段，仍具有很大）直流配电系统的控制保护目前仍处于实践和探索阶段，仍具有很大的研究空间。的研究空间。直流配电系统的保护技术还有很大的研究空间，主要包括以下几个方面：1）低成本、大容量、可商业应用的直流断路器技术。2）故障电流限流装置与小容量

115、直流断路器配合保护技术。3）具有故障电流限制或切断能力的换流器。4）快速的故障检测及实时通信技术。采用具有故障限流能力的换流器和限流装置的发展给直流配电系统的保护设计提供了新思路，低成本、大容量的直流断路器未来的商用或限流装置与小容量断路器的配合使用是直流配电系统保护配置85的两个方向。另外，与交流系统相比，直流配电系统多变流器互联的协调优化控制更为复杂，通过调整控制策略或增加设备可以解决其自身的问题。参考文献：参考文献：1 李津,曹晓波,李忠,严建海,刘向东.低压直流系统潮流协调控制器及其应用J.电工电气,2020(04):44-47.2 秦文军,陈文波,房建军,李忠,严建海.低压直流配电在

116、建筑中的应用研究J.建筑节能,2020,48(07):108-112.3 严建海,张保,邹学毅,仝浩,刘向东,余学文,王强,刘嘉杰,苏国庆,赵振昊,李忠,陈文波.一种集成有分布式新能源发电的供电系统P.江苏省：CN213753996U,2021-07-20.4 吴鸣,刘海涛,陈文波,苏剑,季宇,孙丽敬,王丽.中低压直流配电系统的主动保护研究J.中国电机工程学报,2016,36(04):891-899.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.04.001.5 Zhong Li,Yuming Zhao,Jianhai Yan,et.al.Research and P

117、ractice of Relay Protection in LVDC Distribution Network.IEEE,ICDCM2019 Confenrece,Jun,2019.6 陈文波.具有精确限压限流及最大功率点跟踪的变换器的控制方法P.江苏省：CN102843035B,2014-10-22.7 张保,邹学毅,严建海,武远征.柔性直流双向变换器及其控制策略研究J.电工电气,2020(08):12-16+36.8 陈文波,邹学毅,张保.一种应用于直流微电网的直流双向变换装置P.江苏省：CN209217956U,2019-08-06.9 陈文波,邹学毅,张保.一种直流双向变换装置对蓄电

118、池充放电的控制方法P.江苏省：CN109193842A,2019-01-11.10 李忠,余学文,吴鸣,陈文波,刘向东,仝浩,李永恒.低压直流配电网继电保护研究与实践J.供用电,2018,35(08):40-44+60.DOI:10.19421/ki.1006-6357.2018.08.007.11 陈文波,李忠,仝浩,邹学毅,刘向东,余学文.一种抽屉式中低压直流配电保护装置P.江苏：CN207053168U,2018-02-27.8612 Zou Xueyi,CHEN Wenbo,Zhu Xuezhong,et.al.Research and application of active pr

119、otection technology in LVDC system.CIRED2019.13 陈文波.一种用于直流配电的主动式短路保护设备P.江苏：CN203415947U,2014-01-29.14 刘向东,陈文波,李忠,张保,邹学毅,严建海,余学文,仝浩,梅中华,朱礼建.一种直流漏电保护方法P.江苏省：CN111487560A,2020-08-04.15 刘向东,王强,王菲菲,严建海.交直流混合配电系统的运行管理系统设计J.电工技术,2021(16):140-142+154.DOI:10.19768/ki.dgjs.2021.16.049.16 汤向华,李秋实,侯丽钢,严建海,李忠,陈文

120、波.楼宇交直流混合配电系统及其运行管理J.电子设计工程,2020,28(13):184-188+193.DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2020.13.039.17 Xiangdong Liu,Wei Zhang,Jianhai Yan,et.al.Research on electric arc and practice in building LVDC distribution system.IEEE,ICDCM2019 Confenrece,Jun,2019.18 王新想,严建海,王静,熊天龙,李浩.直流系统中直流电弧的研究与实践J.河南科技,2020(19):

121、132-134.19 张保,严建海,邹学毅,仝浩,刘向东,余学文,苏国庆,赵振昊,李忠,陈文波.一种直流系统柔性安全供电装置P.江苏省：CN212751794U,2021-03-19.20 张保,严建海,李忠,陈文波,邹学毅,仝浩,刘向东,余学文,王强,刘嘉杰,梅中华,朱礼建.一种直流过零主动灭弧装置及灭弧方法P.江苏省：CN111463044A,2020-07-28.21 张保,严建海,邹学毅,仝浩,刘向东,余学文,苏国庆,赵振昊,李忠,陈文波.一种直流系统柔性安全供电方法P.江苏省：CN111952955A,2020-11-17.22 张保,严建海,李忠,陈文波,邹学毅,仝浩,刘向东,余学

122、文,王强,刘嘉杰,梅中华,朱礼建.一种直流过零主动灭弧装置P.江苏省：CN211788720U,2020-10-27.23 Bao Zhang,Yutong Li,Jianhai Yan,et.al.Demonstration application of LVDC distribution system in building.IEEE,ICDCM2019 Confenrece,Jun,2019.8724 李忠,严建海,王福林,李雨桐,李秋实,汤向华,袁晓冬,陈文波.楼宇低压直流配电系统示范应用J.供用电,2018,35(06):33-40.DOI:10.19421/ki.1006-6357.2018.06.005.25 刘永岗,严建海,韩肖清,王金浩,杨光辉,张保,李惠斌,陈文波.低压直流配电系统在农村地区的应用研究J.供用电,2021,38(01):17-24.DOI:10.19421/ki.1006-6357.2021.01.003.26 T/CABEE 0302022，民用建筑直流配电设计标准S.北京：中国建筑工业出版社，2022.-