CN109995012B - 直流配电***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直流配电技术领域，具体提供了一种直流配电***及其控制方法，旨在解决如何简单便捷地对直流负荷进行高可靠性供电的技术问题。为此目的，本发明提供的直流配电***中第一整流模块分别与一级直流母线和交流电网连接，第二整流模块分别与二级直流母线和和交流电网连接，直流变换模块分别与一级直流母线、二级直流母线和冗余供电***连接。基于上述结构，接入一级直流母线和二级直流母线的直流负载均具备两个供电电源，通过控制相应的整流模块或直流变换模块进行电能转换，即可对直流负载进行单一电源供电或双电源供电，不仅提高了直流供电的便捷性，还极大地提高了直流负载的供电可靠性。

Description

直流配电***及其控制方法

技术领域

本发明涉及直流配电技术领域，具体涉及直流配电***及其控制方法。

背景技术

目前配电网中的负荷供电方式主要是交流供电，但是由于交流供电存在供电可靠性低、电能逆变效率低和***损耗较大等缺陷，无法满足配电网中直流负荷对供电电能质量的高可靠性要求，特别是无法满足互联网数据中心等对供电可靠性要求较高的直流负荷的供电需求。例如，当交流供电发生三相不平衡、电压暂降和电压骤升等电能质量问题时，将会极大影响直流负荷的供电可靠性。同时，交流供电需要对交流电进行多级电能变换才能向直流负荷输出满足其电压等级要求的直流电，在此过程中多级电能变换会带来极大的电力损耗。

当前可以通过交直流混合供电来提供直流负荷的供电可靠性，但是交直流混合供电的拓扑结构和控制方法往往比较复杂，同时构建成本也比较高。

相应地，本领域需要一种新的直流配电***来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何简单便捷地对直流负荷进行高可靠性供电的技术问题。为此目的，本发明提供了直流配电***及其控制方法。

在第一方面，本发明提供的一种直流配电***主要包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***；

所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线连接，所述第一整流模块的交流侧端口与交流电网连接，所述第一整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口与所述交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；

所述直流变换模块分别与所述一级直流母线、所述二级直流母线和所述冗余供电***连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述交流电网包括第一交流电网和第二交流电网，所述第一整流模块包括第一整流器和第二整流器；

所述第一整流器的直流侧端口与所述一级直流母线的一端连接，所述第一整流器的交流侧端口与所述第一交流电网连接，所述第一整流器被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流器的直流侧端口与所述一级直流母线的另一端连接，所述第二整流器的交流侧端口与所述第二交流电网连接，所述第二整流器被配置为将所述第二交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第二交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流模块的交流侧端口与所述第一交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向所述二级直流负载供电。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线之间设置有直流断路器，所述第一整流模块的交流侧端口与所述交流电网之间设置有交流断路器；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线之间设置有直流断路器，所述第二整流模块的交流侧端口与所述交流电网之间设置有交流断路器；

所述直流变换模块与所述一级直流母线和所述二级直流母线之间分别设置有直流断路器。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述冗余供电***包括新能源发电单元和/或电储能单元。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述第一整流模块是可控整流模块或不可控整流模块，所述第二整流模块是可控整流模块。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线之间设置有直流断路器，所述第一整流模块的交流侧端口与所述交流电网之间设置有交流断路器；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线之间设置有直流断路器，所述第二整流模块的交流侧端口与所述交流电网之间设置有交流断路器；

所述直流变换模块与所述一级直流母线和所述二级直流母线之间分别设置有直流断路器。

在第二方面，本发明提供的一种直流配电***主要包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***，所述第一整流模块包括第一整流器和第二整流器，所述冗余供电***包括新能源发电单元和/或电储能单元；

所述第一整流器的直流侧端口通过直流断路器与所述一级直流母线的一端连接，所述第一整流器的交流侧端口通过交流断路器与第一交流电网连接，所述第一整流器被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；所述第二整流器的直流侧端口通过直流断路器与所述一级直流母线的另一端连接，所述第二整流器的交流侧端口通过交流断路器与第二交流电网连接，所述第二整流器被配置为将所述第二交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第二交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流模块的直流侧端口通过直流断路器与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口通过交流断路器与所述第一交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；

所述直流变换模块中的两个直流侧端口分别通过直流断路器与所述一级直流母线和所述第二直流母线连接，所述直流变换模块中的一个直流侧端口与所述冗余供电***直接连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电。

在第三方面，本发明提供的一种直流配电***的控制方法主要包括：

根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量；

判断目标负载的可用新能源电量是否满足所述目标负载的负载需求，

当所述可用新能源电量满足所述负载需求时，控制所述新能源发电单元通过所述直流变换模块向所述目标负载供电；

当所述可用新能源电量不满足所述负载需求时，继续判断所述交流电网是否运行正常：若是，则控制所述新能源发电单元通过所述直流变换模块向所述目标负载供电，以及控制所述交流电网通过所述第一整流模块或所述第二整流模块向所述目标负载供电；若否，则控制所述新能源发电单元和所述电储能单元通过所述直流变换模块同时向所述目标负载供电；

其中，所述目标负载是所述一级直流负载或所述二级直流负载。

并且其中，所述直流配电***包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***，所述冗余供电***包括新能源发电单元和电储能单元；所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线连接，所述第一整流模块的交流侧端口与交流电网连接，所述第一整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口与所述交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；所述直流变换模块分别与所述一级直流母线、所述二级直流母线和所述冗余供电***连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

“根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量”的步骤具体包括：

判断所述新能源发电单元的发电量是否满足所述二级直流负载的负载需求，

当所述新能源发电单元的发电量不满足所述二级直流负载的负载需求时，将所述发电量全部分配为所述二级直流负载的可用新能源电量；

当所述新能源发电单元的发电量满足所述二级直流负载的负载需求时，根据所述负载需求向所述二级直流负载分配相应的可用新能源电量，

并且继续判断所述新能源发电单元的剩余发电量是否满足所述一级直流负载的负载需求：若否，则将所述剩余发电量全部分配为所述一级直流负载的可用新能源电量；若是，则根据所述剩余发电量和所述负载需求向所述一级直流负载分配相应的可用新能源电量，并且将所述新能源发电单元的最终剩余发电量存储至所述电储能单元。

进一步地，本发明提供的一个可选技术方案是：

在“根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量”的步骤之前，所述方法还包括：

判断当前时段的所述交流电网的电价是否为低电价，

若所述电价是低电价，则控制所述交流电网向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电；

若所述电价不是低电价，则执行步骤“根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量”。

与最接近的现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：

1、本发明提供的直流配电***主要包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***。具体地，第一整流模块的直流侧端口与一级直流母线连接，第一整流模块的交流侧端口与交流电网连接。第二整流模块的直流侧端口与二级直流母线连接，第二整流模块的交流侧端口与交流电网连接。直流变换模块分别与一级直流母线、二级直流母线和冗余供电***连接。

在本发明中，第一整流模块可以将交流电网输出的交流电转换为一级直流负载所需的直流电来向其供电，直流变换模块可以将冗余供电***输出的直流电转换为一级直流负载所需的直流电来向其供电，从而为一级直流负载提供了双重冗余供电机制，保证了在任一个供电源发生故障时仍可以利用另一个供电源向一级直流负载正常供电。同时，在本发明中，第二整流模块可以将交流电网输出的交流电转换为二级直流负载所需的直流电来向其供电，直流变换模块还可以将冗余供电***输出的直流电转换为二级直流负载所需的直流电来向其供电，从而为二级直流负载提供了双重冗余供电机制，保证了在任一个供电源发生故障时仍可以利用另一个供电源向二级直流负载正常供电。可选的，本发明提供的直流配电***还可以通过两个交流电网同时向一级直流母线供电来进一步提高一级直流负载和二级直流复杂的供电可靠性。

在本发明中二级直流负载可以是对供电可靠性要求较高的负载(如互联网数据中心)，一级直流负载可以是对供电可靠性要求较低的负载(如电动汽车和变频器等)。相比于现有技术中交流电能经过多级电能变换向二级直流负载供电的方式，本发明通过对交流电能进行一级电能变换(即控制第二整流模块将交流电网的交流电直接转换为二级直流负载所需的直流电)向二级直流负载供电，可以显著降低电能变换引起的电能损耗，进而提高了直流配电***的运行效率。

2、本发明提供的直流配电***中第一整流模块的直流侧端口与一级直流母线之间设置有直流断路器，第一整流模块的交流侧端口与交流电网之间设置有交流断路器，第二整流模块的直流侧端口与二级直流母线之间设置有直流断路器，第二整流模块的交流侧端口与交流电网之间设置有交流断路器，直流变换模块与一级直流母线和二级直流母线之间分别设置有直流断路器。基于上述结构，本发明可以在直流配电***发生不同故障的情况下合理配置各直流断路器/交流断路器的导通与关断，来保证直流配电***向直流负载正常供电。

例如，当第一整流模块或第二整流模块发生故障时，可以控制第一整流模块与交流电网之间的交流断路器，或者第二整流模块与交流电网之间的交流断路器关断，控制各直流断路器正常导通。

当一级直流母线发生短路故障时，可以控制第一整流模块的直流侧端口与一级直流母线之间的直流断路器，以及直流变换模块与一级直流母线之间的直流断路器关断，控制其他直流断路器正常导通。

当二级直流母线发生短路故障时，可以控制第二整流模块的直流侧端口与二级直流母线之间的直流断路器，以及直流变换模块与二级直流母线之间的直流断路器关断，控制其他直流断路器正常导通。

当第二整流器和直流变换模块发生故障时，可以第二整流模块与交流电网之间的交流断路器关断，控制第二整流模块的直流侧端口与二级直流母线之间的直流断路器，以及直流变换模块与一级直流母线和二级直流母线之间的直流断路器均关断，控制第一整流模块的直流侧端口与一级直流母线之间的直流断路器正常导通。

3、本发明提供的直流配电***中第一整流模块可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控整流模块，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse WidthModulation，PWM)等任何能够改变第一整流模块1输出功率的信号。同时，第一整流模块还可以是输出固定功率的不可控整流模块，例如，第一整流模块可以是二极管，二极管的阳极与交流电网连接，二极管的阴极通过直流断路器与一级直流母线连接。当第一整流模块采用二极管时，不仅可以提高第一整流模块的工作可靠性，还可以降低直流配电***的构建成本，也无需对第一整流模块进行额外控制，降低了直流配电***的控制复杂程度。

4、本发明提供的直流配电***中冗余供电***主要包括新能源发电单元和/或电储能单元，通过新能源发电单元和电储能单元向负载供电，不仅可以提高新能源发电的消纳能力，还可以降低一级直流负载和二级直流负载对交流电网的电力消耗，从而降低了直流配电***的电力经济成本。

附图说明

图1是本发明实施例中一种直流配电***的主要结构示意图；

图2是本发明实施例中另一种直流配电***的主要结构示意图；

图3是本发明实施例中一种直流配电***的控制方法的主要步骤示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明提供的直流配电***进行具体说明。

参阅附图1，图1示例性示出了本实施例中直流配电***的主要结构。如图1所示，本实施例中直流配电***主要包括第一整流模块1、第二整流模块2、直流变换模块3、冗余供电***4、交流电网5、直流断路器61-64、一级直流母线7、二级直流母线8、一级直流负载71和二级直流负载81。

具体地，冗余供电控制***4主要包括新能源发电单元41和电储能单元42。新能源发电单元41指的是基于太阳能、风能或地热能等非常规能源进行发电的装置，电储能单元42指的是能够存储和输出电能的装置，如蓄电池或锂电池等。

第一整流模块1的直流侧端口通过直流断路器61与一级直流母线7的一端连接，第一整流模块1的交流侧端口通过交流断路器(未示出)与交流电网5连接。第二整流模块2的直流侧端口通过直流断路器62与二级直流母线8的一端连接，第二整流模块2的交流侧端口通过交流断路器(未示出)与交流电网5连接。直流变换模块3是包括多个直流侧端口的多端口直流变换模块，该多端口直流变换模块中的一个直流侧端口通过直流断路器63接入一级直流母线7，一个直流侧端口通过直流断路器64接入二级直流母线8，一个直流侧端口与冗余供电***4连接。可选的，本实施例中冗余供电***4中的新能源发电单元41可以与直流变换模块3的直流侧端口直接连接，电储能单元可以通过直流断路器与直流变换模块3的直流侧端口连接。可选的，本实施例中直流断路器61-64均是快速响应断路器，当直流配电***发生故障时能够在预设的较短时间内快速断开，保证***的安全性。

在本实施例中，第一整流模块1可以被配置为将交流电网5输出的交流电转换为直流电，以便通过交流电网5向接入一级直流母线7的一级直流负载71供电，即交流电网5输出的交流电经第一整流模块1转换后输出至一级直流母线7上，进而向一级直流负载71供电。可选的，本实施例中第一整流模块1可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控整流模块，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)等任何能够改变第一整流模块1输出功率的信号。同时，第一整流模块1还可以是输出固定功率的不可控整流模块，例如，第一整流模块1可以是二极管，二极管的阳极与交流电网5连接，二极管的阴极通过直流断路器61与一级直流母线7连接。

在本实施例中，第二整流模块2可以被配置为将交流电网5输出的交流电转换为直流电，以便通过交流电网5向接入二级直流母线8的二级直流负载8供电，即交流电网5输出的交流电经第二整流模块2转换后输出至二级直流母线8上，进而向二级直流负载81供电。本实施例中第二整流模块2可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控整流模块，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)等任何能够改变第二整流模块2输出功率的信号。

在本实施例中，直流变换模块3可以被配置为对冗余供电***4输出的直流电进行电能转换，以便通过冗余供电***4向一级直流负载71和/或二级直流负载81供电，即冗余供电***4输出的直流电可以经直流变换模块3转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电，同时冗余供电***4输出的直流电还可以经直流变换模块3转换为符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。可选的，本实施例中直流变换模块3可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控直流变换模块，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)等任何能够改变直流变换模块3中输出功率的信号。

本实施例中交流电网5和冗余供电***4均可以向二级直流负载81供电，为二级直流负载81提供了双重冗余供电机制，保证了在任一个供电源发生故障时仍可以利用另一个供电源向二级直流负载81正常供电。同时，交流电网5和冗余供电***4均还可以向一级直流负载71供电，也为一级直流负载71提供了双重冗余供电机制，保证了在任一个供电源发生故障时仍可以利用另一个供电源向一级直流负载71正常供电。可选的，本实施例中二级直流负载81可以是对供电可靠性要求较高的负载(如互联网数据中心)，一级直流负载71可以是对供电可靠性要求较低的负载(如电动汽车)。

进一步地，在本发明的一个可选实施例中，直流配电***还可以通过两个交流电网同时向一级直流母线供电来进一步提高一级直流负载和二级直流负载的供电可靠性，下面结合附图2对该直流配电***进行具体说明。

参阅附图2可知，本实施例中直流配电***主要包括第一整流器11、第二整流器12、第二整流模块2、直流变换模块3、冗余供电***4、第一交流电网51、第二交流电网52、直流断路器61-65、一级直流母线7、二级直流母线8、一级直流负载71和二级直流负载81。

具体地，第一整流器11的直流侧端口通过直流断路器61与一级直流母线71的一端连接，第一整流器11的交流侧端口通过交流断路器(未示出)与第一交流电网51连接。第二整流器12的直流侧端口通过直流断路器65与一级直流母线71的另一端连接，第二整流器12的交流侧端口通过交流断路器(未示出)与第二交流电网52连接。第二整流模块2的交流侧端口通过交流断路器(未示出)与第一交流电网51连接，第二整流模块2的直流侧端口通过直流断路器62与二级直流母线8连接。图2所示直流配电***中直流变换模块3、冗余供电***4、直流断路器61-64、一级直流负载71和二级直流负载81等结构，分别与图1所示直流配电***中直流变换模块3、冗余供电***4、直流断路器61-64、一级直流负载71和二级直流负载81等结构的功能、拓扑和连接关系均相同，为了描述简洁，在此不再赘述。

在本实施例中，第一整流器11可以被配置为将第一交流电网51输出的交流电转换为直流电，以便通过第一交流电网51向接入一级直流母线7的一级直流负载71供电，即第一交流电网51输出的交流电经第一整流器11转换后输出至一级直流母线7上，进而向一级直流负载71供电。可选的，本实施例中第一整流器11可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控整流器，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)等任何能够改变第一整流器11输出功率的信号。同时，第一整流器11还可以是输出固定功率的不可控整流器，例如，第一整流器11可以是二极管，二极管的阳极与第一交流电网51连接，二极管的阴极通过直流断路器61与一级直流母线7连接。

在本实施例中，第二整流器12可以被配置为将第二交流电网52输出的交流电转换为直流电，以便通过第二交流电网52向接入一级直流母线7的一级直流负载71供电，即第二交流电网52输出的交流电经第二整流器12转换后输出至一级直流母线7上，进而向一级直流负载71供电。可选的，本实施例中第二整流器12可以是能够根据控制信号灵活调整输出功率的可控整流器，其中，控制信号可以是脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)等任何能够改变第二整流器12输出功率的信号。同时，第二整流器12还可以是输出固定功率的不可控整流器，例如，第二整流器12可以是二极管，二极管的阳极与第一交流电网51连接，二极管的阴极通过直流断路器61与一级直流母线7连接。

下面以图1所示的直流配电***为例，对本发明提供的直流配电***的控制方法进行具体说明。

参阅附图3，图3示例性地示出了本实施例中图1所示直流配电***的控制方法的主要步骤。在本实施例中，当交流电网的电价在每个时段均是固定电价时，根据步骤S102至步骤S107所示的方法对直流配电***进行配电控制。当交流电网的电价是时变电价(即一部分时段为低电价，另一部分时段为高电价)时，根据步骤S101至步骤S108所示的方法对直流配电***进行配电控制。

下面以交流电网的电价是时变电价的直流配电***为例，对该直流配电***的控制方法进行说明。具体地，本实施例中可以按照以下步骤对直流配电***进行配电控制：

步骤S101：判断当前时段的交流电网的电价是否为低电价。具体地，若当前时段的交流电网的电价是低电价，则转至步骤S105。若当前时段的交流电网的电价不是低电价，则转至步骤S102。

步骤S102：根据新能源发电单元的发电量以及一级直流负载和二级直流负载的负载需求，分别为一级直流负载和二级直流负载分配可用新能源电量。

具体地，本实施例中可以按照以下步骤分配一级直流负载和二级直流负载的可用新能源电量：

步骤1：判断新能源发电单元41的发电量是否满足二级直流负载81的负载需求：若不满足二级直流负载81的负载需求，则转至步骤2。若满足二级直流负载81的负载需求，则转至步骤3。

步骤2：将新能源发电单元41的发电量全部分配为二级直流负载81的可用新能源电量。

步骤3：根据新能源发电单元41的发电量和二级直流负载81的负载需求向二级直流负载81分配相应的可用新能源电量。其中，二级直流负载81分配到的可用新能源电量可以大于等于其负载需求。

步骤4：判断向二级直流负载81分配可用新能源电量后，新能源发电单元41的剩余发电量是否满足一级直流负载71的负载需求：若不满足一级直流负载71的负载需求，则转至步骤5。若满足一级直流负载71的负载需求，则转至步骤6。

步骤5：将新能源发电单元41的剩余发电量全部分配为一级直流负载71的可用新能源电量。

步骤6：根据新能源发电单元41的剩余发电量和一级直流负载71的负载需求向一级直流负载71分配相应的可用新能源电量。其中，一级直流负载71分配到的可用新能源电量可以大于等于其负载需求。

步骤7：判断向一级直流负载71和二级直流负载81分配可用新能源电量后，是否还有未分配的发电量：若还有未分配的发电量，则将最终剩余发电量存储至电储能单元42。

步骤S103：判断目标负载的可用新能源电量是否满足目标负载的负载需求。具体地，若目标负载的可用新能源电量满足其负载需求，则转至步骤S105。若目标负载的可用新能源电量不满足其负载需求，则转至步骤S104。

步骤S104：判断交流电网是否运行正常。具体地，若交流电网运行正常，则转至步骤S106。若电网运行不正常，则转至步骤S107。

步骤S105：控制新能源发电单元向目标负载供电。

具体地，当目标负载是一级直流负载71时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41输出的直流电转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电。当目标负载是二级直流负载81时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41输出的直流电转换为符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。

步骤S106：控制新能源发电单元和交流电网同时向目标负载供电。可选的，本实施例中根据目标负载的可用新能源电量与负载需求的差值来控制第一整流模块1或第二整流模块2的输出功率。

具体地，当目标负载是一级直流负载71时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41输出的直流电转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电。同时，控制第一整流模块1将交流电网5输出的交流电转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电。

当目标负载是二级直流负载81时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41输出的直流电转换为符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。同时，控制第二整流模块2将交流电网5输出的交流电符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。

步骤S107：控制新能源发电单元和电储能单元同时向目标负载供电。

具体地，当目标负载是一级直流负载71时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41和电储能单元42输出的直流电转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电。

当目标负载是二级直流负载81时，控制直流变换模块3将新能源发电单元41和电储能单元42输出的直流电转换为符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。

步骤S108：控制交流电网向一级直流负载和/或二级直流负载供电。具体地，控制第一整流模块1将交流电网5输出的交流电转换为符合一级直流负载71的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至一级直流母线7，进而向一级直流负载71供电。控制第二整流模块2将交流电网5输出的交流电符合二级直流负载81的电压等级要求的直流电后，将该直流电输出至二级直流母线8，进而向二级直流负载81供电。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员可以理解，上述直流配电***还包括一些其他公知结构，例如处理器、控制器、存储器等，其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等，为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在图1和2中示出。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，PC程序和PC程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在PC可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一和第二的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流配电***，其特征在于包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***，其中，所述第一整流模块包括第一整流器和第二整流器；

所述第一整流器的直流侧端口与所述一级直流母线连接，所述第一整流器的交流侧端口与第一交流电网连接，所述第一整流器被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；所述第二整流器的直流侧端口与所述一级直流母线的另一端连接，所述第二整流器的交流侧端口与第二交流电网连接，所述第二整流器被配置为将所述第二交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第二交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口与所述第一交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；

所述直流变换模块分别与所述一级直流母线、所述二级直流母线和所述冗余供电***连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电。

2.根据权利要求1所述的直流配电***，其特征在于，所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线之间设置有直流断路器，所述第一整流模块的交流侧端口与所述第一交流电网之间以及所述第一整流模块的交流侧端口与所述第二交流电网之间分别设置有交流断路器；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线之间设置有直流断路器，所述第二整流模块的交流侧端口与所述第一交流电网之间设置有交流断路器；

所述直流变换模块与所述一级直流母线和所述二级直流母线之间分别设置有直流断路器。

3.根据权利要求1所述的直流配电***，其特征在于，所述冗余供电***包括新能源发电单元和/或电储能单元。

4.根据权利要求1所述的直流配电***，其特征在于，所述第一整流模块是可控整流模块或不可控整流模块，所述第二整流模块是可控整流模块。

5.一种直流配电***，其特征在于包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***，所述第一整流模块包括第一整流器和第二整流器，所述冗余供电***包括新能源发电单元和/或电储能单元；

所述第一整流器的直流侧端口通过直流断路器与所述一级直流母线的一端连接，所述第一整流器的交流侧端口通过交流断路器与第一交流电网连接，所述第一整流器被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；所述第二整流器的直流侧端口通过直流断路器与所述一级直流母线的另一端连接，所述第二整流器的交流侧端口通过交流断路器与第二交流电网连接，所述第二整流器被配置为将所述第二交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第二交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流模块的直流侧端口通过直流断路器与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口通过交流断路器与所述第一交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；

所述直流变换模块中的两个直流侧端口分别通过直流断路器与所述一级直流母线和所述二级直流母线连接，所述直流变换模块中的一个直流侧端口与所述冗余供电***直接连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电。

6.一种直流配电***的控制方法，其特征在于，所述直流配电***包括一级直流母线、二级直流母线、第一整流模块、第二整流模块、直流变换模块和冗余供电***，所述冗余供电***包括新能源发电单元和电储能单元；

所述第一整流模块的直流侧端口与所述一级直流母线连接，所述第一整流模块的交流侧端口与交流电网连接，所述第一整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述一级直流母线的一级直流负载供电；

所述第二整流模块的直流侧端口与所述二级直流母线连接，所述第二整流模块的交流侧端口与所述交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述交流电网向接入所述二级直流母线的二级直流负载供电；

所述直流变换模块分别与所述一级直流母线、所述二级直流母线和所述冗余供电***连接，所述直流变换模块被配置为对所述冗余供电***输出的直流电进行电能转换，以便通过所述冗余供电***向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电；

所述控制方法包括：

判断当前时段的所述交流电网的电价是否为低电价；

若所述交流电网的电价是低电价，则控制所述交流电网向所述一级直流负载和/或所述二级直流负载供电；

若所述交流电网的电价不是低电价，则执行下列步骤S1-步骤S2：

步骤S1：根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量；

步骤S2：判断目标负载的可用新能源电量是否满足所述目标负载的负载需求，

当所述可用新能源电量满足所述负载需求时，控制所述新能源发电单元通过所述直流变换模块向所述目标负载供电；

当所述可用新能源电量不满足所述负载需求时，继续判断所述交流电网是否运行正常：若是，则控制所述新能源发电单元通过所述直流变换模块向所述目标负载供电，以及控制所述交流电网通过所述第一整流模块或所述第二整流模块向所述目标负载供电；若否，则控制所述新能源发电单元和所述电储能单元通过所述直流变换模块同时向所述目标负载供电；

其中，所述目标负载是所述一级直流负载或所述二级直流负载；

其中，所述交流电网包括第一交流电网和第二交流电网，所述第一整流模块包括第一整流器和第二整流器；

所述第一整流器的直流侧端口与所述一级直流母线的一端连接，所述第一整流器的交流侧端口与所述第一交流电网连接，所述第一整流器被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流器的直流侧端口与所述一级直流母线的另一端连接，所述第二整流器的交流侧端口与所述第二交流电网连接，所述第二整流器被配置为将所述第二交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第二交流电网向所述一级直流负载供电；

所述第二整流模块的交流侧端口与所述第一交流电网连接，所述第二整流模块被配置为将所述第一交流电网输出的交流电转换为直流电，以便通过所述第一交流电网向所述二级直流负载供电。

7.根据权利要求6所述的直流配电***的控制方法，其特征在于，“根据所述新能源发电单元的发电量以及所述一级直流负载和所述二级直流负载的负载需求，分别为所述一级直流负载和所述二级直流负载分配可用新能源电量”的步骤具体包括：

判断所述新能源发电单元的发电量是否满足所述二级直流负载的负载需求，

当所述新能源发电单元的发电量不满足所述二级直流负载的负载需求时，将所述发电量全部分配为所述二级直流负载的可用新能源电量；

当所述新能源发电单元的发电量满足所述二级直流负载的负载需求时，根据所述二级直流负载的负载需求向所述二级直流负载分配相应的可用新能源电量，

并且继续判断所述新能源发电单元的剩余发电量是否满足所述一级直流负载的负载需求：若否，则将所述剩余发电量全部分配为所述一级直流负载的可用新能源电量；若是，则根据所述剩余发电量和所述一级直流负载的负载需求向所述一级直流负载分配相应的可用新能源电量，并且将所述新能源发电单元的最终剩余发电量存储至所述电储能单元。

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