CN112636355B - 交直流混合供电系统及交直流混合供电方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种交直流混合供电系统及交直流混合供电方法。所述交直流混合供电系统包括：分布式电源装置和储能交流器，其中，储能交流器包括静态开关和双向交流/直流变换器。该交直流混合供电系统在分布式电源装置发电量较多时，即直流负荷不能完全消纳时，分布式电源装置的电量通过储能变流器进行逆变向交流负荷供电，减少了并网逆变环节，提高了能源利用效率。进一步的，在分布式电源装置发生故障时，交流电网通过储能变流器，将交流电网的交流电整流向直流负荷供电，提高了供电系统向直流负荷供电的可靠性。

Description

交直流混合供电系统及交直流混合供电方法

技术领域

本申请涉及交直流混合供电技术领域，特别是涉及一种交直流混合供电系统及交直流混合供电方法。

背景技术

随着我国工业化和城镇化的持续推进，电力行业需求持续保持增长，且随着新能源产业、高新技术产业的投资明显加快，民用配电智能化需求的加大，对电能的质量要求越来越高。如何提高能源的利用率成为人们日益关注的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高能源的利用率的交直流混合供电系统及交直流混合供电方法。

第一方面，提供一种交直流混合供电系统，包括：分布式电源装置和储能交流器，其中，该储能交流器包括静态开关和双向交流/直流变换器，该静态开关的第一端与交流电网连接，该静态开关的第二端与该双向交流/直流交换器的逆变侧连接，该静态开关的第三端与交流负荷连接，该双向交流/直流变换器的整流侧分别与直流负荷和该分布式电源装置连接，该分布式电源装置与该直流负荷连接；

该分布式电源装置用于在该分布式电源装置运行过强时，向该直流负荷供电，以及通过该双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向该交流负荷供电；

该储能交流器用于在该分布式电源装置发生故障时，控制该交流电网通过静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向该直流负荷供电。

在其中一个实施例中，该储能交流器包括隔离变压器，该隔离变压器一端与静态开关连接，另一端与该双向交流/直流变换器的逆变侧连接，用于隔离该静态开关的电流与该双向交流/直流变换器逆变侧的电流。

在其中一个实施例中，该交直流混合供电系统还包括储能装置，该储能装置与该直流负荷和/或该双向交流/直流变换器的整流侧连接，用于为直流负荷和/或双向交流/直流变换器供电。

在其中一个实施例中，该交直流混合供电系统还包括监控管理系统，该监控管理系统与该储能装置和/或交流电网连接，用于监控该储能装置的电压和/或交流电网的电压。

在其中一个实施例中，该交直流混合供电系统还包括维修旁路，该维修旁路一端与交流电网连接，另一端与该交流负荷连接，用于选择性连通该交流电网与交流负荷，使该交流电网为该交流负荷供电。

在其中一个实施例中，该维修旁路还包括断路器，用于控制该交流电网与该交流负荷的电路导通或关闭。

在其中一个实施例中，该分布式电源装置包括光伏发电单元和光伏变换器，该光伏变换器的输入端与该光伏发电单元连接，输出端与该直流负荷和/或该双向交流/直流变换器连接，其中，

该光伏发电单元用于将光能转变为电能；

该光伏变换器用于将该电能进行处理，向该直流负荷和/或该双向交流/直流变换器供电。

在其中一个实施例中，该光伏变换器包括交错并联boost电路，该交错并联boost电路的输入端与该光伏发电单元连接，该交错并联boost电路的输出端与该直流负荷和/或该双向交流/直流变换器连接，用于使输出至该直流负荷和/或该双向交流/直流变换器的电压高于从该光伏发电单元输入的电压。

第二方面，提供一种交直流混合供电方法，包括：

当分布电源装置运行过强时，该分布式电源装置向直流负荷供电，以及通过双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向交流负荷供电；

当该分布式电源装置发生故障时，交流电网通过该静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向直流负荷供电。

在其中一个实施例中，该交直流混合供电方法，还包括：

当该分布式电源装置正常运行时，该分布式电源装置向该直流负荷供电，交流电网通过该静态开关的第一端-静态开关的第三端向该交流负荷供电；和/或，

当该交流电网发生故障时，该分布式电源装置通过该双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向该交流负荷供电。

上述交直流混合供电系统及交直流混合供电方法，在分布式电源装置发电量较多时，即直流负荷不能完全消纳时，分布式电源装置的电量通过储能变流器进行逆变向交流负荷供电，减少了并网逆变环节，提高了能源利用效率。

进一步的，在分布式电源装置发生故障时，交流电网通过储能变流器，将交流电网的交流电整流向直流负荷供电，提高了供电系统向直流负荷供电的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为第一实施例中交直流混合供电系统的结构示意图；

图2为一个实施例中储能交流器的线路结构图；

图3为一个实施例中储能交流器电路原理的拓扑图；

图4为第二实施例中交直流混合供电系统的结构示意图；

图5为第三实施例中交直流混合供电系统的结构示意图；

图6为一个实施例中光伏变换器的系统图；

图7为一个实施例中交错并联boost电路的拓扑图；

图8为一个实施例中交直流混合供电系统的线路结构图；

图9为一个实施例中交直流混合供电方法的流程示意图；

图10为另一个实施例中交直流混合供电方法的流程示意图。

附图标记说明：100-分布式电源装置，102-储能交流器，104-静态开关，106-双向交流/直流变换器，108-交流电网，110-交流负荷，112-直流负荷，202-隔离变压器，204-第一断路器，206-第二断路器，208-第三断路器，210-直流环节，402-储能装置，502-光伏发电单元，504-光伏变换器。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

随着社会经济和科技不断快速发展，对能源需求量不断攀升，造成传统化石能源不断枯竭、环境污染日益严重。如今世界各国都在提倡节能、减排，绿色环保成了时代主体。分布式电源和储能系统利用清洁可再生能源发电，减少化石能源的消耗和有害气体的排放，符合绿色环保的时代主体。但是大规模分布式电源的并网、储能系统的广泛应用，导致配电网面临着功率波动性、随机性和不确定性等一系列问题。并且，传统配电网在兼容性、可控性、可重构性和传输容量等方面难以满足用户需求。

为弥补上述交流配电网的不足，采用一种交直流配电网，该交直流配电网既包含传统交流配电网，又包含直流配电网，将分布式电源和储能系统直接接入直流配电网，省去从直流电到交流电的变换过程，接入灵活。

但是传统的利用分布式电源和/或储能系统为负荷进行供电，需要将分布式电源和/或储能系统的电能通过逆变器逆变到交流电网上，再由交流电网给负荷供电，这样供电的传输环节长，造成能源的利用率低。

有鉴于此，本申请提供一种能够提高能源的利用率的交直流混合供电系统。

在本申请第一实施例中，如图1所示，提供了一种交直流混合供电系统，包括：分布式电源装置100和储能交流器102。具体的，储能交流器102包括静态开关104和双向交流/直流变换器106。具体的。静态开关104的第一端与交流电网108连接，静态开关104的第二端与双向交流/直流变换器106的逆变侧连接，静态开关104的第三端与交流负荷110连接，双向交流/直流变换器106的整流侧分别与直流负荷112和分布式电源装置100连接，分布式电源装置100与直流负荷112连接。

应说明的，双向交流/直流变换器106包括逆变侧和整流侧，其中，逆变侧为双向交流/直流变换器106进行逆变处理的输出侧，整流侧为双向交流/直流变换器106进行整形处理的输出侧。可选的，分布式电源装置100可以包括风力、太阳能、潮汐、生物质或小水电发电仪等其中的一个或多个，以及可以包括整流器和升压变换器等中的一个或多个。在本申请一个可选的实施例中，分布式电源装置100包括风力发电仪、整流器和升压变换器。具体的，由于风能不稳定，风力发电仪的输出量为变化的交流电，通过整流器将风力发电仪产生的电量进行整流，再通过升压变换器，对整流后的直流电进行升压提供给直流负荷112。可选的，交流电网108可以为AC220V或AC380V。在本申请一个可选实施例中，交流电网108为AC220V。在实际生活中，我国大部分的交流负荷110的额定电压为AC220V，交流电网108选用AC220V可以与交流负荷110更好的匹配，减少系统所需的变换器，如直流/直流(DC/DC)变换器。可选的，分布式电源装置100输出至直流负荷112的电压为DC220V。可选的，交流负荷110可以包括冰箱、电视、电脑和手机等中的一个或多个。如图1所示，在本申请一个可选实施例中，交流负荷110包括冰箱和电视。可选的，直流负荷112可以包括直流空调、直流LED灯等中的一个或多个。如图1所示，在本申请一个可选实施例中，直流负荷包括直流空调和直流LED灯。

具体的，分布式电源装置100用于在分布式电源装置100运行过强时，向直流负荷112供电，以及以双向交流/直流变换器106的整流侧-静态开关104的第二端-静态开关104的第三端的电流路径向交流负荷110供电。

应解释的，分布式电源装置100运行过强指的是分布式电源装置100的发电量大于直流负荷112的消耗量的情况。具体的，在分布式电源装置100运行过强时，分布式电源装置100产生的部分电量会提供给直流负荷112，静态开关104选通其第二端和第三端。多余的电量输送至双向交流/直流变换器106的整流侧，经过双向交流/直流变换器106逆变处理，产生交流电，该交流电从静态开关104的第二端输入，从静态开关104的第三端输出，向交流负荷110供电。上述实施例在分布式电源装置100发电量较多时，即直流负荷112不能完全消纳分布式电源装置100的发电量时，分布式电源装置100产生的多余的电量通过储能交流器102进行逆变并传输至交流负荷110，向交流负荷110供电。上述实施例中优先消纳新能源(分布式电源装置100产生的电量)，实现了新能源的最大化消纳，提高经济性。同时，上述实施例提供的交直流混合供电系统，在分布式电源装置100向交流负荷110进行供电时，省去了交流并网的环节，即分布式电源装置100不再需要向交流电网108馈电，消除了对并网逆变器的需求，并且减少了供电的传输环节，提高了能源的利用率，使得交直流混合供电系统的经济性和可靠性都得到了较大的提升。

具体的，储能交流器102用于在分布式电源装置100发生故障时，控制交流电网108以静态开关104的第一端-静态开关104的第二端-双向交流/直流变换器106的逆变侧的电流路径向直流负荷110供电。

应解释的，分布式电源装置100发生故障指的是分布式电源装置100的发电量小于直流负荷112的消耗量的情况，包括但不限于分布式电源装置100损坏，导致无法发电或者在用电高峰期时，直流负荷112的使用量过大的情况，分布式电源装置100的发电量无法满足用户的需求量。

具体的，在分布式电源装置100发生故障时，分布式电源装置100无法保障直流负荷112的正常运行，此时储能交流器102选通静态开关104的第一端和第二端，交流电网108的交流电从静态开关104的第一端输入，从静态开关104的第二端输出至双向交流/直流变换器106的逆变侧，经双向交流/直流变换器106整流后向直流负荷112供电，保证直流负荷112的正常运行。

进一步的，在分布式电源装置100发生故障时，交流电网108通过储能变流器102将交流电网108的交流进行整流向直流负荷112供电，提高了向直流负荷112供电的可靠性。

更进一步的，静态开关104的使用提高了交流电网108与储能交流器102之间切换的快速性。在本申请一个可选实施例中，切换时间<2ms，保证了交流负荷110和/或直流负荷112在静态开关102切换时的仍能正常运行，即实现交流电网108、分布式电源装置100向交流负荷110和/或直流负荷112的不间断供电。

根据上述实施例可知储能交流器选择性连通直流环节和交流环节，当直流环节或交流环节发生故障时，如果没有保护装置，容易造成整个供电系统均受到影响，不能正常工作。那么下述实施例将针对上述问题，提供一种储能交流器，可以实现保护交流环节和直流环节。

在本申请一个可选的实施例中，储能交流器线路结构如图2所示。储能交流器102包括静态开关104、双向交流/直流变换器106和隔离变压器202。具体的，隔离变压器202一端与静态开关104连接，另一端与双向交流/直流变换器106的逆变侧连接。当交直流混合供电系统产生短路电流时，隔离变压器202会产生反向电动势，延缓短路电流对交流负荷110以及双向交流/直流变换器106的冲击破坏，并且隔离了静态开关104的电流与双向交流/直流变换器106逆变侧的电流，达到保护交流环节和直流环节210的目的。

在本申请一个可选实施例中，储能交流器电路原理拓扑图如图3所示。具体的，储能交流器电路结构包括全桥结构、隔离变压器结构、电容和电感。具体的，当交流电网经过储能交流器向直流负荷供电时，交流电网的交流电通过隔离变压器，经全桥结构进行整流，将直流电输出至直流负荷。当分布式电源装置经过储能交流器向交流负荷供电时，分布式电源装置输出的直流电经过全桥结构逆变成交流电输出至隔离变压器，最后输出至交流负荷，为交流负荷供电。储能交流器可以实现双向变换，保证了向交流负荷和直流负荷供电的可靠性。

具体的，如图2所示，静态开关104包括第一半导体开关和第二半导体开关。双向交流/直流变换器106的逆变侧通过隔离变压器202与第二半导体开关连接，交流电网108与第一开关半导体连接，静态开关104将双向交流/直流变换器106和交流电网108的电能输出至交流负荷110。其中，第一半导体开关和第二半导体开关按照控制策略选通。具体的，对于直流负荷，优先选用分布式电源装置供电，若分布式电源装置的发电量无法满足直流负荷的消耗量，则通过交流电网108为直流负荷供电。上述实施例优先使用分布式电源装置对直流负荷进行供电，提高了新能源的转换效率，最后才使用交流电网108供电，减少了对交流电网108的电能需求，提高了经济性。对于交流负荷108，优先采用交流电网108供电，当交流电网108发生故障时，采用分布式电源装置供电。该控制策略将分布式电源装置作为后备供电，提高了对交流负荷的供电可靠性。

进一步的，如图3所示，储能交流器还包括电感L和电容C，电感L和电容C组成无源滤波电路，可以滤除整流后的杂波，消除干扰，提高设备的电磁兼容性。在本申请一个可选实施例中，隔离变压器为工频隔离变压器。应解释的工频即工作频率为50Hz。一般的，整流器和逆变器的工作频率均为50Hz，经逆变器输出的交流电为工频交流电，采用工频隔离变压器，能提高系统的匹配性。

如图2所示，在本申请一个可选实施例中，储能交流器102还包括断路器。可选的，储能交流器102可以包括第一断路器204、第二断路器206和第三断路器208中的一个或多个。可选的，第一断路器204、第二断路器206和第三断路器208可以采用电路控制，也可以手动控制。具体的，第一断路器204一端与交流电网108连接，另一端与第一开关半导体连接，用于选择性导通交流电网108与第一开关半导体。第二断路器206一端与直流环节210连接，另一端与双向交流/直流变换器106的整流侧连接，用于选择性导通直流环节和双向交流/直流变换器106的整流侧。第三断路器208一端与静态开关104的第三端连接，另一端与交流负荷110连接，用于选择性导通静态开关104和交流负荷110。

通过第一断路器204、第二断路器206和第三断路器208可以选择性接入交流电网108、直流环节210和交流负荷110，提高交直流混合供电系统的灵活性。同时，在某一端(交流电网108、直流环节210和交流负荷110)发生故障时，通过断路器切断该路，减小故障的影响范围，提高供电系统的安全性。

应说明的，在上述实施例中，交流环节包括交流电网108和交流负荷110，直流环节210包括分布式电源装置和直流负荷。

在上述实施例中提及分布式电源装置可以用于向交流负荷和直流负荷供电，提高了交直流混合供电系统的经济性以及提高了向交流负荷供电的可靠性，为了进一步提高供电系统的经济性，提供下述实施例。

在本申请第二实施例中，如图4所示，交直流混合供电系统还包括储能装置402。具体的，储能装置402与直流负荷112和/或双向交流/直流变换器106的整流侧连接。具体的，储能装置402包括储能单元和储能变换器。具体的，储能变换器的输入端与储能单元连接，储能变换器的输出端与直流负荷112和/或双向交流/直流变换器106的整流侧连接。具体的，储能单元存储有电能，储能变换器用于将储能单元的电能进行处理后向直流负荷112和/或双向交流/直流变换器106供电。可选的，储能单元包括蓄电池。可选的，储能变换器包括推挽移相全桥双向DC/DC变换器。

具体的，分布式电源装置106在分布式电源装置106运行过强时，向直流负荷112供电，多余部分电量以双向交流/直流变换器106的整流侧-静态开关104的第二端-静态开关104的第三端的电流路径向交流负荷110供电，若直流负荷112和交流负荷110的消耗量之和小于分布式电源装置106的发电量，那么剩余部分电量通过储能装置402进行存储。上述实施例，将分布式电源装置106多余的电量优先用于为交流负荷110供电，避免分布式电源装置100为储能装置402充电后，再对负荷进行放电，造成电能变换环节增多，提高了供电系统的经济性。储能交流器102用于在分布式电源装置100的发电量和储能装置402的供电量均不足以向直流负荷112供电量时，控制交流电网108以静态开关104的第一端-静态开关104的第二端-双向交流/直流变换器106的逆变侧的电流路径向所述直流负荷112供电。上述实施例，在分布式电源装置100不足以提供足够的电量给直流负荷112时，优先通过储能装置402向直流负荷112供电，减少了交流电网108向直流负荷112供电所需的整流环节，即减少了供电环节，提高了供电效率。

由上述分析可知，储能装置402除了可以用于向直流负荷112和/或交流/直流变换器116供电外，还能存储电能，避免电能的浪费。

根据上述实施例描述可知，在储能装置不足以给直流负荷供电时，交流电网通过储能变流器整流给直流负荷供电，由此可知，需要对储能装置的电压进行监控，以判断储能装置是否足以向直流负荷供电。

在本申请一个可选实施例中，监控管理系统与储能装置连接，用于监控储能装置的电压。当储能装置的电压表征储能装置不足以向直流负荷供电时，供电系统切换成交流电网为直流负荷进行供电，保证直流负荷的正常运行。在本申请一个可选实施例中，监控管理系统还可以与交流电网连接，用于监控交流电网的电压。同理，在交流电网的电压表征交流电网电压暂降或中断时，系统切换分布式电源装置或储能装置为交流负荷供电，保证交流负荷的正常运行。

正如上述描述，分布式电源利用清洁可再生能源发电，减少化石能源的消耗和有害气体的排放，符合绿色环保的时代主体，下述实施例将提供一种分布式电源装置，利用可再生能源发电，并向直流负荷和/或交流负荷供电。

在本申请第三实施例中，如图5所示，分布式电源装置100包括光伏发电单元502和光伏变换器504。具体的，光伏变换器504的输入端与光伏发电单元502连接，光伏变换器504的输出端与直流负荷112和/或所述双向交流/直流变换器106连接。

具体的，光伏发电单元502用于将光能转变为电能。光伏变换器504用于将电能进行处理，向直流负荷112和/或所述双向交流/直流变换器106供电。

可选的，光伏变换器包括boost升压电路。在本申请一个可选实施例中，光伏变换器包括交错并联boost电路。具体的，交错并联boost电路的输入端与光伏发电单元连接，交错并联boost电路的输出端与直流负荷和/或双向交流/直流变换器连接。交错并联boost电路使输出至直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器的电压高于从所述光伏发电单元输入的电压。在本申请一个可选实施例中，光伏变换器的系统图如图6所示。具体的，光伏变换器包括交错并联boost电路结构、装置控制芯片、显示面板控制芯片。可选的，装置控制芯片可以采用PIC单片机，集成常规信号检测与保护、通信功能。可选的，显示面板控制芯片可以采用STM32单片机。主电路采用交错并联boost电路结构，可以减小输出电流纹波、提高升压比以及增加功率。如图7所示，为交错并联boost电路的拓扑图，应说明的，Ui为光伏发电单元输入，与光伏发电单元连接，Uo为电压输出，与直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器连接。在本申请一个可选实施例中，光伏变换器采用最大功率点跟踪控制方式，可以得到最大输出功率，提高光伏发电单元的发电效率，提高供电系统的经济性。

根据上述实施例可知，分布式电源装置、储能装置和交流电网向交流负荷供电均需要通过储能变流器，当储能交流器进行维修或发生故障时，交流负荷无法正常运行，针对上述问题，提供下述实施例以解决当储能装置进行维修或发生故障时，交流负荷无法正常运行的问题。

在本申请一个可选的实施例中，如图8所示，交直流混合供电系统还包括维修旁路802。具体的，维修旁路802一端与交流电网108连接，另一端与交流负荷110连接，用于选择性连通交流电网108和交流负荷110，使交流电网108向交流负荷110供电，保证交流负荷110正常运行。

在本申请一个可选的实施例中，如图8所示，维修旁路802包括断路器804。具体的，断路器804用于控制交流电网108与交流负荷110的电路导通或关闭。可选的，断路器804通过手动控制其闭合或开启，使维修人员在对储能交流器102进行维修时，通过手动即可操作断路器804，方便快捷。同时，实现在储能交流器102进行维修或发生故障期间，交流负荷110也能正常运行。

在本申请一个实施例中，如图9所示，提供了一种交直流混合供电方法，该方法包括：

S902：当分布式电源装置运行过强时，分布式电源装置向直流负荷供电，以及通过双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向交流负荷供电。

应说明的，分布式电源装置运行过强指的是分布式电源装置的发电量大于直流负荷的消耗量的情况。具体的，分布式电源装置、直流负荷、交流负荷、双向交流/直流变换器和静态开关的定义与前一实施例的定义相同，此处不再赘述。

S904：当分布式电源装置发生故障时，交流电网以静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧的供电路径向直流负荷供电。

应解释的，分布式电源发生故障指的是分布式电源装置的发电量小于直流负荷的消耗量的情况，包括但不限于分布式电源装置损坏，导致无法发电或者在用电高峰期时，直流负荷的使用量过大的情况，分布式电源装置的发电量无法满足用户的需求量。具体的，交流电网的定义与前一实施例的定义相同，此处不再赘述。

本申请提供的实施例，在分布式电源装置发电量较多时，即直流负荷不能完全消纳时，分布式电源装置的电量通过储能变流器(包括静态开关和双向交流/直流变换器)进行逆变向交流负荷供电，保证了供电系统向交流负荷供电的可靠性，并且减少了并网逆变环节，提高了能源利用效率。

进一步的，在分布式电源装置发生故障时，交流电网通过储能变流器，将交流电网的交流电整流向直流负荷供电，提高了供电系统向直流负荷供电的可靠性。

在本申请一个可选实施例中，交直流混合供电方法还包括：当分布式电源装置正常运行时，分布式电源装置向直流负荷供电，交流电网以静态开关的第一端-静态开关的电流路径第三端向交流负荷供电。

应解释的，分布式电源装置正常运行指分布式电源装置的发电量与直流负荷的消耗量相等。

在本申请一个可选实施例中，交直流混合供电方法还包括：当交流电网发生故障时，分布式电源装置以双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端的电流路径向交流负荷供电。

应解释的，交流电网发生故障包括交流电网发生电压暂降或是中断的情况。分布式电源装置在交流电网发生故障时，通过双向交流/直流变换器和静态开关向交流负荷供电，提高了供电系统向交流负荷供电的可靠性。

在本申请一个可选实施例中，如图10所示，提供了一种交直流混合供电方法：

S1002：当分布式电源装置正常运行时，分布式电源装置发电给直流负荷供电，交流电网通过静态开关的第一半导体开关给交流负荷供电。

S1004：当分布式电源装置运行过强时，多余电量通过储能变流器逆变，经静态开关的第二半导体开关给交流负荷供电。

具体的，储能装置的定义与前一实施例的定义相同，此处不再赘述。

S1006：当分布式电源装置发生故障时，储能装置给直流负荷供电，当储能装置供电也不足以满足直流负荷正常运行的需求时，交流电网通过储能变流器整流给直流负荷供电。

S1008：当交流电网发生故障时，直流环节通过双向交流/直流变换器逆变后，经静态开关的第二半导体开关给交流负荷供电。

应解释的，直流环节包括分布式电源装置和储能装置。

在本申请一个可选实施例中，光伏变换器具有电压检测功能。分布式电源装置包括光伏变换器和光伏发电单元。具体的，光伏变换器设定最高电压为260V，正常运行电压为240V，储能变流器整流输出电压为220V。当光伏变换器检测到的电压为220V-240V之间时，判定分布式电源装置正常运行；当光伏变换器检测到的电压为240V-260V之间时，判定分布式电源装置运行过强；当光伏变换器检测到的电压小于220V时，判定分布式电源装置发生故障。

本申请实施例在分布式电源装置发电较多，即直流负荷不能完全消纳时，通过储能变流器进行逆变，供给交流负荷，减少了并网逆变环节，提高了能源利用率，且避免了分布式电源装置并网对于交流电网的不利影响。此外，当交流电网出现电压暂降或是中断时，也可以通过分布式电源装置或储能装置向交流负荷进行供电，有效提高传统交流系统的电能质量和供电可靠性。

应该理解的是，虽然图9-图10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图9-图10中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种交直流混合供电系统，其特征在于，包括：分布式电源装置、储能交流器、储能装置和监控管理系统，其中，所述储能交流器包括静态开关和双向交流/直流变换器，所述静态开关的第一端与交流电网连接，所述静态开关的第二端与所述双向交流/直流交换器的逆变侧连接，所述静态开关的第三端与交流负荷连接，所述静态开关的切换时间小于2ms，所述双向交流/直流变换器的整流侧分别与直流负荷和所述分布式电源装置连接，所述分布式电源装置与所述直流负荷连接，所述监控管理系统与所述储能装置和所述交流电网连接；

所述分布式电源装置用于在所述分布式电源装置运行过强时，向所述直流负荷供电，以及通过所述双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向所述交流负荷供电；

所述储能装置用于将所述分布式电源装置对所述直流负荷和所述交流负荷供电后的剩余电量进行存储；还用于在所述分布式电源装置发生故障时，为所述直流负荷供电；

所述储能交流器用于在所述分布式电源装置和所述储能装置发生故障时，控制所述交流电网通过所述静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向所述直流负荷供电；

所述监控管理系统用于监控所述储能装置和所述交流电网的电压；

所述储能交流器还用于当所述监控管理系统监控的所述储能装置的电压表征所述储能装置不足以向直流负荷供电时，控制所述交流电网通过所述静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向所述直流负荷供电，以及，当所述监控管理系统监控的所述交流电网的电压表征所述交流电网电压暂降或中断时，控制所述分布式电源装置或所述储能装置通过所述双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向所述交流负荷供电；

所述储能交流器包括隔离变压器，所述隔离变压器一端与所述静态开关连接，另一端与所述双向交流/直流变换器的逆变侧连接，用于隔离所述静态开关的电流与所述双向交流/直流变换器逆变侧的电流。

2.根据权利要求1所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述静态开关包括第一半导体开关和第二半导体开关，所述第二半导体开关通过所述隔离变压器与所述双向交流/直流变换器连接，所述第一半导体开关与所述交流电网连接。

3.根据权利要求1所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述储能装置与所述直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器的整流侧连接，用于为所述直流负荷和/或双向交流/直流变换器供电。

4.根据权利要求1所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述储能交流器还包括电感和电容，所述电感和所述电容组成无源滤波电路，所述无源滤波电路用于滤除整流后的杂波。

5.根据权利要求1所述的交直流混合供电系统，其特征在于，还包括维修旁路，所述维修旁路一端与交流电网连接，另一端与所述交流负荷连接，用于选择性连通所述交流电网和交流负荷，使所述交流电网为所述交流负荷供电。

6.根据权利要求5所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述维修旁路还包括断路器，用于控制所述交流电网与所述交流负荷的电路导通或关闭。

7.根据权利要求1所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述分布式电源装置包括光伏发电单元和光伏变换器，所述光伏变换器的输入端与所述光伏发电单元连接，输出端与所述直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器连接，其中，

所述光伏发电单元用于将光能转变为电能；

所述光伏变换器用于将所述电能进行处理，向所述直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器供电。

8.根据权利要求7所述的交直流混合供电系统，其特征在于，所述光伏变换器包括交错并联boost电路，所述交错并联boost电路的输入端与所述光伏发电单元连接，所述交错并联boost电路的输出端与所述直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器连接，用于使输出至所述直流负荷和/或所述双向交流/直流变换器的电压高于从所述光伏发电单元输入的电压。

9.一种交直流混合供电方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的系统，所述方法包括：

当分布式电源装置运行过强时，所述分布式电源装置向直流负荷供电，以及通过双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向交流负荷供电；

所述储能装置将所述分布式电源装置对所述直流负荷和所述交流负荷供电后的剩余电量进行存储；在所述分布式电源装置发生故障时，所述储能装置为所述直流负荷供电；

当所述分布式电源装置和所述储能装置发生故障时，交流电网通过所述静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向直流负荷供电；

所述监控管理系统监控所述储能装置和所述交流电网的电压，当所述监控管理系统监控的所述储能装置的电压表征所述储能装置不足以向直流负荷供电时，所述储能交流器控制所述交流电网通过所述静态开关的第一端-静态开关的第二端-双向交流/直流变换器的逆变侧向所述直流负荷供电，以及，当所述监控管理系统监控的所述交流电网的电压表征所述交流电网电压暂降或中断时，所述储能交流器控制所述分布式电源装置或所述储能装置通过所述双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向所述交流负荷供电；

当交直流混合供电系统产生短路电流时，隔离变压器产生反向电动势并隔离静态开关的电流与双向交流/直流变换器逆变侧的电流。

10.根据权利要求9所述的交直流混合供电方法，其特征在于，还包括：

当所述分布式电源装置正常运行时，所述分布式电源装置向所述直流负荷供电，所述交流电网通过所述静态开关的第一端-静态开关的第三端向所述交流负荷供电；和/或，

当所述交流电网发生故障时，所述分布式电源装置通过所述双向交流/直流变换器的整流侧-静态开关的第二端-静态开关的第三端向所述交流负荷供电。