国臣 ENERGY FOUNDATION -ist. GOLDENCOOPERATE 能源基金会 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 China's PEDF Building SystemDevelopment 南京国臣直流配电科技有限公司 2022.7.10 NanjingGoldenCooperateDCPower DistributionTechnologyCo. Ltd. July 10 2022
关于作者 （严建海，南京国臣直流配电科技有限公司研发工程师，主要研究方向为电力 电子与直流微电网，近年来主持了交流电压暂降保护器、数据中心高压直流系 统等项目的研制工作，完成国家电网公司科技项目3项，多次参与CIRED和 IEEE的国际学术会议，在国内外核心期刊及会议上发表论文20余篇，授权专 利20余项.
（邮箱：@）） ABOUTTHEAUTHORS （Jianhai Yan R&DengineerofNanjingGoldenCooperateDCPower Distribution Technology Co. Ltd.His mainresearch direction is power electronics and DC microgrid.In recent years he has presidedovertheresearchanddevelopmentofACvoltagesag protectors data center high-voltage DC systems etc.He has pleted3scientificandtechnologicalprojectsoftheStateGrid Corporationof China participatedinCIREDandIEEEinternational academic conferencesfor many times published more than 20 papersincorejournalsandconferencesathomeandabroad and authorizedmore 20patents. (Email: @)) 致谢 本研究由【南京国臣直流配电科技有限公司】统筹撰写，由能源基金会提供资 金支持.
ACKNOWLEDGEMENT Thisreport isaproduct of[Nanjing Golden Cooperate DC Power DistributionTechnology Co. Ltd.]and isfunded by Energy Foundation China. 免责声明 若无特别声明，报告中陈述的观点仅代表作者个人意见，不代表能源基金会的观点.
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摘要 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.
光储直柔直流系统来用“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 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.
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.
