建筑物直流供电装置开发与多能源调度策略应用研究
发布时间：2021-11-27 06:28
近年来,能源危机和节能减排的需求使得可再生能源在建筑中的使用增多,引发建筑能源形态的变革。一方面光伏等可再生能源使得建筑中增加了大量直流电源,另一方面建筑中变频设备、电动汽车等在用户侧带来大量直流负荷,交流供电在可再生能源与负荷之间经过复杂的“直-交-直”转换,效率较低。建筑直流供电能够实现光伏等可再生能源的直接利用,相比于交流供电,减少了电压变换环节,提升了系统效率,提升了电能质量,成为当前可再生能源、绿色建筑等领域研究的热点之一。目前国内对于建筑直流供电的研究仍处于理论和试验阶段,在直流供电关键DC/DC变流装置、直流供电系统管理控制等方面缺乏成熟的标准和解决方案,本文以建筑直流供电作为研究内容,主要工作如下:首先,介绍了建筑直流供电系统的优势和国内外研究现状,给出了建筑直流供电的典型拓扑结构,系统主要包括光伏单元、储能单元、并网变换器、直流负荷、保护装置等,直流母线设置380V和48V两种电压等级,并分析了系统的控制方式和工作模式。其次,研究了系统内典型变换器的拓扑结构和控制策略,储能单元双向DC/DC变换器选用两相交错并联Buck-Boost拓扑,研究了一种交错并联双向DC/D...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流供电架构
山东建筑大学硕士学位论文2根据参考文献[7]，假设AC/DC变换器的工作效率为95%，DC/DC变换器的工作效率为98%，总的供电效率为：η1=98%×95%×95%×98%≈87%。直流供电系统中，电能从光伏单元经过MPPT控制器和DC/DC变换器到直流负载，直流供电架构如图1.2所示。图1.2直流供电架构图1.2所示的直流配电架构中，电能转换效率：η2=98%×98%≈96%。理论上直流供电比交流供电提高了9%的效率，如果考虑交流带来的谐波、无功等损坏整体效率提升更明显。（2）直流供电改善电能质量建筑内有大量的非线性负载，交流供电存在电压波动、损耗大、谐波污染加剧、三相不平衡等问题，直流供电系统的电能质量好，不存在无功损耗、三相不平衡、谐波污染等问题[8]，供电可靠性高，对敏感负载或重要设备使用直流供电，能够提高电能质量和系统的稳定性，具有明显的环保优势。（3）能够消纳可再生能源，实现移峰填谷在交流供电架构下，分布式发电需要DC/AC变换实现交流并网，在直流供电架构下，因直流电没有相位及频率等问题，接入和控制则要简单得多，储能、UPS、电动汽车充电设施等逐步在建筑中普及，使得建筑上采用直流供电更加迫切合理。同时由于建筑用电需求的波动，加剧了电力负荷的峰谷差，如果实行建筑直流供电加蓄电，可使得建筑外接的电流成为恒定，这样大大消弱了峰谷差。（4）直流供电提高安全性直流供电相比交流供电的安全性高，发生触电事故时，人们易于摆脱，相同有效值下，人们心脏对交流电的敏感度比直流电大的多，实际应用中直流电发生的触电事故与明显低于交流电，因此在建筑上采用直流供电在安全性方面具有很大的优势[9]。DC/DC变换器作为建筑上直流供电的关键设备，其效率与可靠性对于建筑直流供电系统的运行至关重要，目前对DC/DC变换器?
山东建筑大学硕士学位论文4节约6%的设备投资成本，供电可靠性大大提高[12]。2007年，美国弗吉尼亚理工大学CPES中心计划采用直流配电网为住宅建筑提供电力，包括光伏、风力发电机、锂电池储能和电动汽车充电接口等，系统结构如图1.3所示。图1.3CPES研究中心提出的直流供电系统结构2012年，由欧洲的高校和飞利浦、西门子等企业联合开展了名为“DCComponentsandGrid”(DCC+G)的研究课题，建设了办公建筑的380V直流配用电系统，并且系统集成了先进的半导体器件，系统整体供电效率提升了5%。2018年，三菱电机在日本香川县建成并启用了直流配电示范建筑，系统包括太阳能光伏、风力发电、蓄电池以及直流电器。直流配电母线由6.6kV/210V交流电接入，通过AC/DC变换器转DC380V，除此之外设置了直流48V、直流24V和直流5V三个电压等级。韩国明知大学成立了直流微网研究中心，直流母线只采用380V单母线供电，取消了48V低压供电，重点研究直流微网的控制策略、直流变换设备和通信技术，旨在提高系统的电能质量、经济性和安全性。目前国外已有众多针对建筑直流供电研究的文献，在文献[13]中，对高层建筑的直流配电进行了研究，得出直流配电系统中配电线路的有功损耗比交流系统低4.11%。文献[14]对一座10kW的住宅建筑进行了建模，从输电和配电的角度分别得出直流供电系统可以提高4.7%和1.5%的效率。1.2.2国内建筑直流供电介绍2009年7月，广东白色家电产学研创新联盟展开对直流家电技术的研究，较早开始
本文编号：3521730
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交流供电架构
山东建筑大学硕士学位论文2根据参考文献[7]，假设AC/DC变换器的工作效率为95%，DC/DC变换器的工作效率为98%，总的供电效率为：η1=98%×95%×95%×98%≈87%。直流供电系统中，电能从光伏单元经过MPPT控制器和DC/DC变换器到直流负载，直流供电架构如图1.2所示。图1.2直流供电架构图1.2所示的直流配电架构中，电能转换效率：η2=98%×98%≈96%。理论上直流供电比交流供电提高了9%的效率，如果考虑交流带来的谐波、无功等损坏整体效率提升更明显。（2）直流供电改善电能质量建筑内有大量的非线性负载，交流供电存在电压波动、损耗大、谐波污染加剧、三相不平衡等问题，直流供电系统的电能质量好，不存在无功损耗、三相不平衡、谐波污染等问题[8]，供电可靠性高，对敏感负载或重要设备使用直流供电，能够提高电能质量和系统的稳定性，具有明显的环保优势。（3）能够消纳可再生能源，实现移峰填谷在交流供电架构下，分布式发电需要DC/AC变换实现交流并网，在直流供电架构下，因直流电没有相位及频率等问题，接入和控制则要简单得多，储能、UPS、电动汽车充电设施等逐步在建筑中普及，使得建筑上采用直流供电更加迫切合理。同时由于建筑用电需求的波动，加剧了电力负荷的峰谷差，如果实行建筑直流供电加蓄电，可使得建筑外接的电流成为恒定，这样大大消弱了峰谷差。（4）直流供电提高安全性直流供电相比交流供电的安全性高，发生触电事故时，人们易于摆脱，相同有效值下，人们心脏对交流电的敏感度比直流电大的多，实际应用中直流电发生的触电事故与明显低于交流电，因此在建筑上采用直流供电在安全性方面具有很大的优势[9]。DC/DC变换器作为建筑上直流供电的关键设备，其效率与可靠性对于建筑直流供电系统的运行至关重要，目前对DC/DC变换器?
山东建筑大学硕士学位论文4节约6%的设备投资成本，供电可靠性大大提高[12]。2007年，美国弗吉尼亚理工大学CPES中心计划采用直流配电网为住宅建筑提供电力，包括光伏、风力发电机、锂电池储能和电动汽车充电接口等，系统结构如图1.3所示。图1.3CPES研究中心提出的直流供电系统结构2012年，由欧洲的高校和飞利浦、西门子等企业联合开展了名为“DCComponentsandGrid”(DCC+G)的研究课题，建设了办公建筑的380V直流配用电系统，并且系统集成了先进的半导体器件，系统整体供电效率提升了5%。2018年，三菱电机在日本香川县建成并启用了直流配电示范建筑，系统包括太阳能光伏、风力发电、蓄电池以及直流电器。直流配电母线由6.6kV/210V交流电接入，通过AC/DC变换器转DC380V，除此之外设置了直流48V、直流24V和直流5V三个电压等级。韩国明知大学成立了直流微网研究中心，直流母线只采用380V单母线供电，取消了48V低压供电，重点研究直流微网的控制策略、直流变换设备和通信技术，旨在提高系统的电能质量、经济性和安全性。目前国外已有众多针对建筑直流供电研究的文献，在文献[13]中，对高层建筑的直流配电进行了研究，得出直流配电系统中配电线路的有功损耗比交流系统低4.11%。文献[14]对一座10kW的住宅建筑进行了建模，从输电和配电的角度分别得出直流供电系统可以提高4.7%和1.5%的效率。1.2.2国内建筑直流供电介绍2009年7月，广东白色家电产学研创新联盟展开对直流家电技术的研究，较早开始
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