CN113437743B - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种供电系统。所述系统包括：直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；所述新能源装置，用于将新能源转换为电能，并将所述电能经由所述直流母线传输至所述储能装置；所述储能装置，用于存储所述电能；所述控制模块，用于控制所述储能装置通过所述电能对与所述直流母线连接的负载进行供电。采用本方法能够减少电网中的电能损耗。

Description

供电系统

技术领域

本申请涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种供电系统。

背景技术

随着电力系统的不断发展，电力用户的不断增加，用电设备的用电需求也逐渐增大。为了保证用电设备的用电需求，传统技术是电网投资方按照容量最大化选择变压器或线缆。

然而，目前的传统方法，存在电网中的电能损耗大的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减少电网中电能损耗的供电系统。

一种供电系统，该系统包括：

直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；

新能源装置，用于将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线传输至储能装置；

储能装置，用于存储电能；

控制模块，用于控制储能装置通过电能对与直流母线连接的负载进行供电。

在其中一个实施例中，该系统还包括：次级供电装置；次级供电装置与直流母线连接；

次级供电装置，用于存储电能，并通过电能对低压负载进行供电；低压负载的运行电压小于预设电压阈值。

在其中一个实施例中，次级供电装置包括：第一DC-DC电能变换器、次级母线和第一开关；第一DC-DC电能变换器的输入端通过第一开关与直流母线连接，第一DC-DC电能变换器的输出端与次级母线连接；

控制模块，还用于控制第一开关导通直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使第一DC-DC电能变换器将储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由次级母线传输至低压负载。

在其中一个实施例中，次级供电装置还包括第一电池组，第一电池组与第一DC-DC电能变换器并联连接；

第一电池组，用于直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路导通时储存储能装置提供的电能；

控制模块，还用于控制第一开关断开直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，并控制第一电池组通过次级母线对低压负载供电。

在其中一个实施例中，该系统还包括：柔性负载模块；

柔性负载模块，用于将自身的电能经由直流母线传输至储能装置进行存储。

在其中一个实施例中，柔性负载模块包括：柔性负载、第二DC-DC电能变换器和第二开关；第二DC-DC电能变换器的输入端与柔性负载连接，第二DC-DC电能变换器的输出端通过第二开关与直流母线连接；

控制模块，还用于控制第二开关导通第二DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；

第二DC-DC电能变换器，用于将柔性负载自身的电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

在其中一个实施例中，新能源装置包括：新能源发电装置、第三DC-DC电能变换器和第三开关；第三DC-DC电能变换器的输入端与新能源发电装置连接，第三DC-DC电能变换器的输出端通过第三开关与直流母线连接；

新能源发电装置，用于将新能源转换为电能；

控制模块，还用于控制第三开关导通第三DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；

第三DC-DC电能变换器，用于将电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

在其中一个实施例中，储能装置包括：第四DC-DC电能变换器、第二电池组和第四开关；第四DC-DC电能变换器的输入端与第二电池组连接，第四DC-DC电能变换器的输出端通过第四开关与直流母线连接；

控制模块，还用于控制第四开关导通直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路；

第四DC-DC电能变换器，用于在直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路导通的情况下，对新能源装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能传输至第二电池组进行存储。

在其中一个实施例中，第四DC-DC电能变换器，还用于对第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过直流母线对负载供电。

在其中一个实施例中，第四DC-DC电能变换器，还用于对第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过直流母线对负载供电。

在其中一个实施例中，该系统还包括：交流输入模块；交流输入模块包括交流电网、AC/DC转换器和第五开关；

控制模块，用于当储能装置储存的电能小于负载需要的电能时，控制第五开关导通AC/DC变换器与直流母线之间的通路，以使AC/DC变换器将交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号通过直流母线对负载供电。

在其中一个实施例中，控制模块，包括：信号采集模块、控制器；

信号采集模块，用于采集新能源装置、储能装置和负载模块的电力数据，并将电力数据传输至控制器；

控制器，用于根据电力数据，控制直流母线分别与新能源装置、储能装置和负载模块之间的导通或断开。

上述供电系统，由于供电系统包括：直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；新能源装置将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线传输至储能装置；储能装置存储电能；控制模块控制储能装置通过电能对与直流母线连接的负载进行供电。由于新能源装置设置于直流用户侧，减少了用户对直流负载进行供电的线缆长度，并且实现在一定地理区域内，由新能源装置作为提供电能的主要承担方，在区域内实现自产自消，减少了交流电网的引入并减少了交流电转换直流电的转换过程，降低了电能的损耗，同时也提高了供电的效率。

附图说明

图1为一个实施例中供电系统的结构图；

图2为另一个实施例中供电系统的结构图；

图3为另一个实施例中供电系统的结构图；

图4为另一个实施例中供电系统的结构图；

图5为另一个实施例中供电系统的结构图；

图6为另一个实施例中供电系统的结构图；

图7为另一个实施例中供电系统的结构图

图8为另一个实施例中供电系统的结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在一个实施例中，图1为供电系统的示意图，如图1所示，提供了一种供电系统，该系统包括：直流母线101、至少一个储能装置102、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置103和控制模块104；

新能源装置102，用于将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线101传输至储能装置；

储能装置102，用于存储电能；

控制模块104，用于控制储能装置通过电能对与直流母线101连接的负载105进行供电。

具体地，供电系统包括直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；其中，新能源装置、储能装置均与直流母线连接。控制模块能够采集新能源装置、储能装置的电力数据，并根据电力数据控制新能源装置、储能装置与直流母线的连接。

直流母线可采用电压制式为双极式架构的直流母线，也可以是电压制式为单极式架构的直流母线，在此不加以限制。其中，采用的双极式架构的直流母线输入电压为±375V的直流电压，采用正(P)、负(N)、中线(M)、保护地(PE)四线制供电；若采用的单极式架构的直流母线，输入电压为750V的直流电压，采用正(P)、负(N)、保护地(PE)三线制供电。

新能源装置可采用光伏发电装置、风能发电装置等，将太阳能、风能等新能源转换为电能，并将电能通过直流母线传输至储能装置进行存储，在需要对负载供电时，通过储能装置放电对负载供电。也可以将新能源装置产生的电能，经由直流母线传输至负载，对负载进行供电。

储能装置可采用与直流母线适配且能够充电和放电的锂电池，存储新能源装置产生的电能，并在需要对负载进行供电时放电。

负载，可以包括从直流母线上获取电能的负载，例如直流空调，其不同于常用的交流空调，其直接从直流母线上以直流电能作为电源，经内置电能变换器转换后供内部压缩机、风扇使用，可减少一级AC/DC变换带来的能量损耗，提高能量利用效率。还可以是其他用电功率较大的一些直流电器，如热水器、电灶具等，其一般采用110V直流供电。

在本实施例中，由于供电系统包括：直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；新能源装置将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线传输至储能装置；储能装置存储电能；控制模块控制储能装置对与直流母线连接的负载进行供电。由于新能源装置设置于直流用户侧，减少了用户对直流负载进行供电的线缆长度，并且实现在一定地理区域内，由新能源装置作为提供电能的主要承担方，在区域内实现自产自消，减少了交流电网的引入并减少了交流电转换直流电的转换过程，降低了电能的损耗，同时也提高了供电的效率。

上述实施例对供电系统进行了说明，该系统可以为运行电压为电网正常输入电压的直流用电装置进行供电，对于所需运行电压较小的直流用电装置，还需要次级供电系统为其供电，现以一个实施例对次级供电系统进行说明，在一个实施例中，如图2所示，供电系统还包括：次级供电装置106；次级供电装置与直流母线连接；

次级供电装置106，用于存储电能，并通过电能对低压负载进行供电；低压负载的运行电压小于预设电压阈值。

具体地，次级供电装置与直流母线连接，当控制模块控制储能装置对次级供电系统供电时，可以对储能装置放电的电能进行存储，并且能够将储能装置提供的电能传输至低压负载。其中，低压负载的运行电压小于预设电压阈值，该电压阈值可以选取50V左右的电压。优选地，低压负载的运行电压可以为48V。低压负载可以包括众多低压日用电器；如灯具、电脑、充电器等。

其中，次级供电装置可以包括：第一DC-DC电能变换器、次级母线和第一开关；第一DC-DC电能变换器的输入端通过第一开关与直流母线连接，第一DC-DC电能变换器的输出端与次级母线连接；

控制模块，还用于控制第一开关导通直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使第一DC-DC电能变换器将储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由次级母线传输至低压负载。

具体地，第一DC-DC电能变换器可以包括升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器，在此不加以限制。控制模块可以实时采集低压负载的供电需求，并根据低压负载的供电需求控制第一开关闭合，导通直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使第一DC-DC电能变换器将储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由次级母线传输至低压负载。

可选地，次级供电装置还包括第一电池组，第一电池组与第一DC-DC电能变换器并联连接；

第一电池组，用于直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路导通时储存储能装置提供的电能；

控制模块，还用于控制第一开关断开直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，并控制第一电池组通过次级母线对低压负载供电。

其中，当控制模块采集低压负载的供电需求，并控制第一开关闭合，导通直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使第一DC-DC电能变换器将储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由次级母线传输至低压负载的同时，由于第一电池组与第一DC-DC电能转换器并联，也会接入春泥更装置提供电能，并进行存储，当第一电池组的容量存储满后，可以处于热备用状态，当储能装置出现异常无法继续为低压负载供电时，第一电池组进行放电，对低压负载进行供电。其中，第一DC-DC电能转换器具备对所接入的第一电池组完成完善的电压采集、温度采集、SOC估算、电压保护、温度保护、电流保护、SOC保护等全部电池管理系统功能。

在本实施例中，供电系统还包括次级供电装置，次级供电装置与直流母线连接，次级供电装置存储电能，并通过电能对低压负载进行供电。能够实现对一定地理区域内的用电用户的的运行电压小于预设电压阈值的日常低压负载进行供电，进一步提高电能的利用率，不仅满足运行电压较大的负载的用电需求，还能满足低压负载的供电需求，无需按照容量最大化选择变压器或线缆即可实现供电系统中低压负载和直流负载的需求。同时当上级直流母线正常时，第一电池组处于热备用状态，由第一DC-DC电能变换器经电能变换后输出48V电源供设备使用；当上级直流母线故障退出时，由第一电池组输出电能，维持48V次级母线平衡，保证用电不间断。进一步的，用电用户日常常用的电器均可使用48V直流电作为电源，能够避免触电等安全事故，提高了供电的安全性。

上述实施例对次级供电系统进行了说明，现以一个实施例对供电系统进一步说明，在一个实施例中，如图3所示，该供电系统还包括：柔性负载模块107；

柔性负载模块107，用于将自身的电能经由直流母线传输至储能装置进行存储。

具体地，柔性负载模块可以是能够将自身电能经由直流母线传输至储能装置进行存储的负载模块。

进一步地，柔性负载模块包括：柔性负载、第二DC-DC电能变换器和第二开关；第二DC-DC电能变换器的输入端与柔性负载连接，第二DC-DC电能变换器的输出端通过第二开关与直流母线连接；

控制模块，还用于控制第二开关导通第二DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；

第二DC-DC电能变换器，用于将柔性负载自身的电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

其中，柔性负载为不仅可以从供电系统的储能装置经由直流母线获取电能，也可按需通过直流母线向储能装置反馈电能的负载，典型的柔性负载指电动汽车的充电桩。当电动汽车需要在充电桩进行充电时，控制模块控制第二开关导通第二DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路，控制储能装置提供电能至柔性负载，当在某些情况下(如车主签署某项协议，如向电网反送电，将获得额外的收益)，可经由直流充电桩将电动汽车内电池组的能量返送至储能装置。第二DC-DC电能变换器可以包括升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器，在此不加以限制。第二DC-DC电能转换器将柔性负载自身的电能进行电能转换，满足直流母线的接入需求，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

在本实施例中，供电系统还包括柔性负载模块；柔性负载模块将自身的电能经由直流母线传输至储能装置进行存储。能够进一步实现一定地理区域内电能的自产自消，并无需完全由交流电网提供电能至各个柔性负载，减少了交流电转换为直流电的步骤，提高了电能利用率。供电系统中的电能来源由柔性负载提供，无需设置更多的电缆和变压器，提高了电能的利用率。

上述实施例对柔性负载模块进行了说明，在供电系统中，因为有设置于直流用户侧的新能源装置进行供电，才能够使得在进行电缆安装时线路的长度较短，并且在直流用户侧，无需进行交流转直流的电能转换，减少了电能损耗，现以一个实施例对新能源装置进行说明，在一个实施例中，如图4所示，新能源装置103包括：新能源发电装置1031、第三DC-DC电能变换器1032和第三开关1033；第三DC-DC电能变换器的输入端与新能源发电装置连接，第三DC-DC电能变换器的输出端通过第三开关与直流母线连接；

新能源发电装置1031，用于将新能源转换为电能；

控制模块104，还用于控制第三开关1033导通第三DC-DC电能变换器1032的输出端与直流母线101之间的通路；

第三DC-DC电能变换器1032，用于将电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

具体地，新能源发电装置可以由光伏组件(如光伏板)及其配套的线路保护、控制器、电能变换器等部分组成，也可以由或风机及其配套的线路保护、控制器、电能变换器等部分组成，当控制模块控制第三开关导通第三DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路时，实现将太阳能或风能转换为电能接入直流母线，供直流母线内设备使用。第三DC-DC电能变换器可以包括升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器，在此不加以限制。第三DC-DC电能转换器将新能源装置产生的电能进行电能转换，满足直流母线接入需求，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

在本实施例中，新能源装置包括：新能源发电装置、第三DC-DC电能变换器和第三开关；第三DC-DC电能变换器的输入端与新能源发电装置连接，第三DC-DC电能变换器的输出端通过第三开关与直流母线连接；新能源发电装置将新能源转换为电能；控制模块控制第三开关导通第三DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；第三DC-DC电能变换器将电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。能够利用设置于直流用户侧的新能源装置产生电能，并实现一定地理区域内的直流用电设备能够利用新能源装置产生的电能运行，避免利用交流电网供给电能，节省了电缆的长度，提高了电能的利用率，降低了电能的损耗。

上述实施例对新能源装置进行了说明，在新能源装置提供电能后，可以通过储能装置将新能源装置提供的电能进行存储，现以一个实施例对储能装置进行说明，在一个实施例中，如图5所示，储能装置102包括：第四DC-DC电能变换器1021、第二电池组1022和第四开关1023；第四DC-DC电能变换器1021的输入端与第二电池组1022连接，第四DC-DC电能变换器1021的输出端通过第四开关1023与直流母线101连接；

控制模块，还用于控制第四开关导通直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路；

第四DC-DC电能变换器，用于在直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路导通的情况下，对新能源装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能传输至第二电池组进行存储。

具体地，当供电系统正常运行时，控制模块可以控制第四开关导通直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路，当新能源装置产生了电能后，可以将产生的电能通过第四DC-DC电能变换器转换为直流母线可以接收的电能，并通过直流母线传输至第二电池组进行存储。其中，第二电池组可以采用小于60V且小于8kWh低压小容量电池模组；第四DC-DC电能变换器可以具备双向直流变换功能，可将第二电池组的电能转换后输入至375V或750V直流母线，也可自375V或750V直流母线转换电能输入至第二电池组。还需说明的是，第四DC-DC电能变换器可对所接入的第二电池组完成完善的电压采集、温度采集、SOC估算、电压保护、温度保护、电流保护、SOC保护等全部电池管理系统功能。

可选地，第四DC-DC电能变换器，还用于对第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过直流母线对负载供电。

在本实施例中，储能装置包括：第四DC-DC电能变换器、第二电池组和第四开关；第四DC-DC电能变换器的输入端与第二电池组连接，第四DC-DC电能变换器的输出端通过第四开关与直流母线连接；控制模块，还用于控制第四开关导通直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路；第四DC-DC电能变换器，用于在直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路导通的情况下，对新能源装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能传输至第二电池组进行存储。第四DC-DC电能变换器，还可以对第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过直流母线对负载供电。能够实现供电系统的储能和放电。

上述实施例对储能装置进行了说明，在储能装置能够提供的电能不能满足负载的电能需求时，可以从交流输入模块中获取电能，现以一个实施例对交流输入模块进行说明，在一个实施例中，如图6所示，该系统还包括：交流输入模块108；交流输入模块108包括交流电网1081、AC/DC转换器1082和第五开关1083；

控制模块，用于当储能装置储存的电能小于负载需要的电能时，控制第五开关导通AC/DC变换器与直流母线之间的通路，以使AC/DC变换器将交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号通过直流母线对负载供电。

具体地，控制模块可以实时采集供电系统中各个模块的电力数据，当储能装置无法满足负载所需的电能需求，即可控制第五开关闭合，导通AC/DC变换器与直流母线之间的通路，以使AC/DC变换器将交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号通过直流母线对负载供电。其中，AC/DC变换器可以采用三电平全控器件型电力电子四象限变换器，其交流侧接入低压交流电网，直流侧接入直流母线，按照控制系统指令运行在整流或逆变工况，实现直流母线与交流电网的双向能量流动。

在本实施例中，供电系统还包括：交流输入模块；交流输入模块包括交流电网、AC/DC转换器和第五开关；控制模块当储能装置储存的电能小于负载需要的电能时，控制第五开关导通AC/DC变换器与直流母线之间的通路，以使AC/DC变换器将交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号通过直流母线对负载供电。能够确保负载的正常运行。

上述实施例对供电系统进行了说明，现以一个实施例对供电系统中的控制模块进行说明，在一个实施例中，如图7所示，控制模块104，包括：信号采集模块1041、控制器1042；

信号采集模块1041，用于采集新能源装置、储能装置和负载模块的电力数据，并将电力数据传输至控制器；

控制器1042，用于根据电力数据，控制直流母线分别与新能源装置、储能装置和负载模块之间的导通或断开。

具体地，信号采集模块可以包括I/O信号检测装置、通讯链路、计量表计。其中，传感器主要包括电流霍尔或互感器，其配合计量表计使用，可监测供电系统内各模块支路电量、电压、电流、功率等电力数据，并经通讯链路(如RS485)传至系统控制器。控制器可以为由嵌入式系统控制板作为硬件载体，内置算法，用于对供电系统的启停、功率分配、保护等功能。控制器可以在接收到信号采集模块传输的电力数据后，进行计算，并控制直流母线分别与新能源装置、储能装置和负载模块之间的导通或断开。

可选地，控制模块还可以包括监控平台，监控平台可以通过通讯链路读取控制器数据，使用大屏或桌面显示器显示系统整体运行数据及状态，也可下发系统控制指令，是供电系统的人机交互界面。

在本实施例中，控制模块，包括：信号采集模块、控制器；信号采集模块采集新能源装置、储能装置和负载模块的电力数据，并将电力数据传输至控制器；控制器根据电力数据，控制直流母线分别与新能源装置、储能装置和负载模块之间的导通或断开。能够实现对供电系统的控制，进而保证供电系统的正常运行和停止，并通过控制各个开关的闭合和断开，实现直流母线与各个模块的连接与断开，进而可被动保护当模块过热、过载、短路脱扣或漏电流超限脱扣时，实现供电系统解列、故障部分切除等功能，确保系统安全运行。

为了便于本领域技术人员的理解，现以一个实施例进一步对供电系统进行说明，在一个实施例中，如图8所示，供电系统包括：直流母线101、至少一个储能装置102、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置103、控制模块104、次级供电装置106、柔性负载模块107和交流输入模块108；储能装置102包括：第四DC-DC电能变换器1021、第二电池组1022和第四开关1023；第四DC-DC电能变换器的输入端与第二电池组连接，第四DC-DC电能变换器的输出端通过第四开关与直流母线连接；新能源装置103包括：新能源发电装1031、第三DC-DC电能变换器1032和第三开关1033；第三DC-DC电能变换器的输入端与新能源发电装置连接，第三DC-DC电能变换器的输出端通过第三开关与直流母线连接；控制模块104，包括：信号采集模块1041、控制器1042；次级供电装置与直流母线连接；次级供电装置包括：第一DC-DC电能变换器1061、次级母线1062和第一开关1063；第一DC-DC电能变换器的输入端通过第一开关与直流母线连接，第一DC-DC电能变换器的输出端与次级母线连接；次级供电装置还包括第一电池组，第一电池组与第一DC-DC电能变换器并联连接；柔性负载模块107包括：柔性负载1071、第二DC-DC电能变换器1072和第二开关1073；第二DC-DC电能变换器的输入端与柔性负载连接，第二DC-DC电能变换器的输出端通过第二开关与直流母线连接；交流输入模块108包括交流电网1081、AC/DC转换器1082和第五开关1083；

新能源装置，用于将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线传输至储能装置；

储能装置，用于存储电能；

控制模块，用于控制储能装置通过电能对与直流母线连接的负载进行供电。

次级供电装置，用于存储电能，并通过电能对低压负载进行供电；低压负载的运行电压小于预设电压阈值。

控制模块，还用于控制第一开关导通直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使第一DC-DC电能变换器将储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由次级母线传输至低压负载。

第一电池组，用于直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路导通时储存储能装置提供的电能；

控制模块，还用于控制第一开关断开直流母线与第一DC-DC电能变换器之间的通路，并控制第一电池组通过次级母线对低压负载供电。

柔性负载模块，用于将自身的电能经由直流母线传输至储能装置进行存储。

控制模块，还用于控制第二开关导通第二DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；

第二DC-DC电能变换器，用于将柔性负载自身的电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

新能源发电装置，用于将新能源转换为电能；

控制模块，还用于控制第三开关导通第三DC-DC电能变换器的输出端与直流母线之间的通路；

第三DC-DC电能变换器，用于将电能进行电能转换，并将转换后的电能经由直流母线传输至储能装置。

控制模块，还用于控制第四开关导通直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路；

第四DC-DC电能变换器，用于在直流母线与第四DC-DC电能变换器之间的通路导通的情况下，对新能源装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能传输至第二电池组进行存储。

第四DC-DC电能变换器，还用于对第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过直流母线对负载供电。

控制模块，用于当储能装置储存的电能小于负载需要的电能时，控制第五开关导通AC/DC变换器与直流母线之间的通路，以使AC/DC变换器将交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将直流电信号通过直流母线对负载供电。

信号采集模块，用于采集新能源装置、储能装置和负载模块的电力数据，并将电力数据传输至控制器；

控制器，用于根据电力数据，控制直流母线分别与新能源装置、储能装置和负载模块之间的导通或断开。

本实施例中的供电系统的具体限定，可参见上述图1-图7对应实施例中供电系统的限定，在此不再赘述。在供电系统的运行过程中，可以根据以下运行步骤进行运行：

控制器接收到系统启动指令后向供电系统中的其他各个模块发送启动指令；储能装置接收到启动指令，经自检确认可以工作后，储能装置起机。多个电能变换器具备端电压下垂并联运行功能，各台电能变换器工作在电压源模式，根据连接点端口电压、所连接的电池组SOC及允充允放功率等状态，根据内部PU功率电压曲线自行计算工作模式(充放电)及功率。多台自适应并联建立稳定的直流母线电压(375V或750V)后，置允许系统投入标志位传输至控制器；控制器接收到系统投入标志位，向新能源装置、次级供电系统的第一DC-DC电能变换器、第二DC-DC电能变换器下发允许工作指令，并闭合负载支路开关，设备自行起机。新能源装置一般运行在最大功率点跟踪模式，尽可能将清洁能源转换为电能，送入直流母线供负载使用。第一DC-DC电能变换器启动后，输出稳定的48V直流母线，供低压负载使用。在直流母线范围内，储能装置实时依靠下垂控制方法稳定直流母线电压，如稳定直流电压所需功率或能量超出储能装置能力时，直流电压会产生波动，当储能装置可吸收功率小于实际需要吸收功率时，直流母线电压会偏离上限；当储能装置可释放功率小于实际需要释放功率时，直流母线电压会偏离下限；其中，上限、下限均可人为设定。控制器通过信号采集模块获知电力数据，若偏离上限，即新能源装置发电功率大于储能装置吸收功率限值及实际负载所需功率之和，向新能源发电装置电能变换器下发限功率指令，限制新能源发电，直到触发条件解除后恢复。若偏离下限，即负载所需功率大于新能源发电装置发电功率及储能装置可提供功率，控制器向AC/DC电能变换器下发启动指令，AC/DC电能变换器启动，运行在电流源模式，功率由系统控制器给定。即AC/DC变换器投入后，交流电网一方面供负载供电使用，一方面向储能装置充电。当储能装置电池组SOC达到一定限制(可人为设定)并且直流母线电压位于允许范围时，控制器下发停止命令至AC/DC变换器，AC/DC变换器退出系统运行。若出现储能装置全部故障退出运行的工况，48V直流母线由次级系统电能变换器中的电池组暂时提供电能，保证48V直流母线供电不间断，但上级375或750V的直流母线所连接的新能源装置、负载、柔性负载退出运行。控制器向AC/DC变换器下发启动指令，AC/DC变换器运行在电压源模式，通过交流电网提供的电能维持直流母线电压稳定，待直流母线电压稳定后，控制器启动新能源发电装置、负载支路开关、第二DC-DC电能变换器，上述设备自行恢复运行。次级供电系统电能变换器检测到直流母线电压恢复，自动切回常规模式，使用直流母线电能为低压负载供电，同时为第一电池组充电。若出现系统内部分支路故障或需检修，控制器断开所属支路开关，该支路退出运行。控制器接收到停机指令，新能源装置退出、负载断开、各个电能变换器退出，最后储能装置停机，系统内部所有开关断开，系统停止工作。

在本实施例中，供电系统包括：直流母线、至少一个储能装置、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；新能源装置将新能源转换为电能，并将电能经由直流母线传输至储能装置；储能装置存储电能；控制模块控制储能装置通过电能对与直流母线连接的负载进行供电。能够实现新能源装置设置于直流用户侧，减少了用户对直流负载进行供电的线缆长度，并且实现在一定地理区域内，由新能源装置作为提供电能的主要承担方，在区域内实现自产自消，减少了交流电网的引入并减少了交流电转换直流电的转换过程，降低了电能的损耗，同时也提高了供电的效率。

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)

1.一种供电系统，其特征在于，所述系统包括：直流母线，与所述直流母线连接的至少一个储能装置、次级供电装置、交流输入模块、至少一个设置于直流用户侧的新能源装置和控制模块；所述新能源装置包括新能源发电装置、第三DC-DC电能变换器和第三开关；所述第三DC-DC电能变换器的输入端与所述新能源发电装置连接，所述第三DC-DC电能变换器的输出端通过所述第三开关与所述直流母线连接；

所述新能源发电装置，用于将新能源转换为所述电能；

所述第三DC-DC电能变换器，用于将所述电能进行电能转换，并将转换后的电能经由所述直流母线传输至所述储能装置；

所述储能装置，用于存储所述电能；

所述次级供电装置，用于存储所述电能，并通过所述电能对低压负载进行供电；所述低压负载的运行电压小于预设电压阈值；

所述次级供电装置包括第一DC-DC电能变换器、次级母线、第一开关和第一电池组；所述第一DC-DC电能变换器的输入端通过所述第一开关与所述直流母线连接，所述第一DC-DC电能变换器的输出端与所述次级母线连接；所述第一电池组与所述第一DC-DC电能变换器并联连接；

所述第一电池组，用于所述直流母线与所述第一DC-DC电能变换器之间的通路导通时储存所述储能装置提供的电能；

所述控制模块，用于控制所述储能装置通过所述电能对与所述直流母线连接的负载进行供电；其中，所述负载包括从所述直流母线上获取电能的负载；

所述交流输入模块包括交流电网、AC/DC转换器和第五开关；

所述控制模块，包括信号采集模块、控制器；

所述信号采集模块，用于采集所述新能源装置、所述储能装置和所述负载模块的电力数据，并将所述电力数据传输至所述控制器；

所述控制器，用于根据所述电力数据，控制所述直流母线分别与所述新能源装置、所述储能装置和所述负载模块之间的导通或断开；

所述控制器，还用于控制所述第三开关导通所述第三DC-DC电能变换器的输出端与所述直流母线之间的通路；

所述控制器，还用于根据所述低压负载的供电需求控制所述第一开关导通所述直流母线与所述第一DC-DC电能变换器之间的通路，以使所述第一DC-DC电能变换器将所述储能装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能经由所述次级母线传输至低压负载；

所述控制器，还用于控制所述第一开关断开所述直流母线与所述第一DC-DC电能变换器之间的通路，并控制所述第一电池组通过所述次级母线对所述低压负载供电；

所述控制器，还用于当所述储能装置储存的电能小于所述负载需要的电能时，控制所述第五开关导通所述AC/DC变换器与所述直流母线之间的通路，以使所述AC/DC变换器将所述交流电网提供的交流电信号转换为直流电信号，并将所述直流电信号通过所述直流母线对所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：柔性负载模块；

所述柔性负载模块，用于将自身的电能经由所述直流母线传输至所述储能装置进行存储。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述柔性负载模块包括：柔性负载、第二DC-DC电能变换器和第二开关；所述第二DC-DC电能变换器的输入端与所述柔性负载连接，所述第二DC-DC电能变换器的输出端通过所述第二开关与所述直流母线连接；

所述控制模块，还用于控制所述第二开关导通所述第二DC-DC电能变换器的输出端与所述直流母线之间的通路；

所述第二DC-DC电能变换器，用于将所述柔性负载自身的电能进行电能转换，并将转换后的电能经由所述直流母线传输至所述储能装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能装置包括：第四DC-DC电能变换器、第二电池组和第四开关；所述第四DC-DC电能变换器的输入端与所述第二电池组连接，所述第四DC-DC电能变换器的输出端通过所述第四开关与所述直流母线连接；

所述控制模块，还用于控制所述第四开关导通所述直流母线与所述第四DC-DC电能变换器之间的通路；

所述第四DC-DC电能变换器，用于在所述直流母线与所述第四DC-DC电能变换器之间的通路导通的情况下，对所述新能源装置提供的电能进行转换，并将转换后的电能传输至所述第二电池组进行存储。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第四DC-DC电能变换器，还用于对所述第二电池组提供的电能进行转换，并将转换后的电能通过所述直流母线对所述负载供电。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一DC-DC电能变换器包括升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器或者升降压型DC/DC转换器中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流母线为电压制式为双极式架构的直流母线，或者为电压制式为单极式架构的直流母线。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载包括直流空调、热水器、以及电灶具。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压负载包括灯具、电脑、以及充电器。

10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述柔性负载包括电动汽车的充电桩。