光伏儲能 | 直流供電，未來可期？

交流電在電力高壓傳輸時比直流電更方便，實(shí)際應(yīng)用場景也更為多樣。但在部分場景中，直流電直接給直流負(fù)載供電的應(yīng)用，可以使電路設(shè)計(jì)更簡單，更高效。

在新能源電力系統(tǒng)中，一些直流負(fù)載應(yīng)用，比如太陽能路燈、直流空調(diào)、5G通信基站等，在光伏＋儲能系統(tǒng)中，可以通過光伏或電池直接進(jìn)行直流供電。

直流供電系統(tǒng)連接示意圖

備注

儲能系統(tǒng)中的直流供電通常有兩種實(shí)現(xiàn)方式。第一種是由太陽能組件經(jīng)過MPP追蹤器或者電池經(jīng)過直流轉(zhuǎn)換器的方式來實(shí)現(xiàn)；第二種是由電網(wǎng)經(jīng)過交流直流轉(zhuǎn)換器的方式來實(shí)現(xiàn)。

直流供電系統(tǒng)通常與交流供電系統(tǒng)共存。

直流供電系統(tǒng)在戶用領(lǐng)域潛力很大，比如

電動汽車充電系統(tǒng)

電動汽車有望在不久的將來成為主流。電動汽車充電系統(tǒng)通常利用太陽能發(fā)電或者電池來降低家庭的用電峰值功耗。目前，家用電動車一般采用交流充電。

但實(shí)際上，由于直流充電無需直流交流轉(zhuǎn)換，直流充電的充電速度更快，效率更高。

直流電給電動汽車充電系統(tǒng)圖

在此系統(tǒng)中，太陽能首先用于支持家庭負(fù)載。多余的電力通過DC／DC電路給電動汽車充電。充電可以根據(jù)時間段使用策略或負(fù)載優(yōu)先級進(jìn)行控制。逆變器和電動汽車充電樁之間需要通信，理想的通信方式為無線通信或PLC通信。

V2H系統(tǒng)

電動汽車的電池可以在停電時當(dāng)做應(yīng)急電源使用。

儲能系統(tǒng)重要的應(yīng)用場景之一是，電池只在電網(wǎng)停電時當(dāng)做應(yīng)急電源使用。如果電動汽車的電池能夠?yàn)樽≌╇?，就不需要額外的電池組。

V2H系統(tǒng)連接圖

在此應(yīng)用中，需要一個雙向太陽能逆變器在電網(wǎng)停電時獨(dú)立運(yùn)行，對充放電有特殊的控制功能，并且具有離網(wǎng)輸出的能力。此外，電動汽車的電池必須能夠?qū)ν獠控?fù)載放電。

多個系統(tǒng)集成

以上例子闡述了單個儲能系統(tǒng)中的直流供電應(yīng)用場景。如果我們把多個系統(tǒng)整合起來呢？請看下例，我們姑且稱之為“直流母線共享系統(tǒng)”。

電網(wǎng)系統(tǒng)或虛擬電廠系統(tǒng)通常會在交流端進(jìn)行多種電源的共享。但在某些情況下，直流電的共享或許更適合平衡電力需求。

在一些國家，住宅不允許賣電進(jìn)入電網(wǎng)（防逆流），這導(dǎo)致多個住宅之間無法共享電力。直流母線供電系統(tǒng)可以解決這一問題。

在直流母線供電共享系統(tǒng)中，多個戶用太陽能儲能系統(tǒng)在直流側(cè)并聯(lián)，多余的太陽能或電池能量可以在不同用戶之間進(jìn)行交易。該直流母線供電共享受控于一個中央管理系統(tǒng)，通過通訊指令進(jìn)行控制。

此外，直流母線上多余的太陽能或電池能量還可以為社區(qū)公共直流負(fù)載供電，如直流供電的路燈或社區(qū)電動汽車充電樁等。

這樣的電力共享系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)新能源利用效率最大化。太陽能電力在不同用戶間共享，可以平衡用戶間的電力負(fù)荷，同時也是緩解電力系統(tǒng)在分時電價(jià)策略下供電壓力的有效方法。

如果在系統(tǒng)中加入人工智能算法，通過自學(xué)習(xí)的方式了解和分析每個家庭的電力需求，則可以更加高效智能地完成電力供需之間的控制。

目前，大多數(shù)戶用電動汽車充電樁都是從交流電側(cè)取電，無法支持V2H應(yīng)用，大部分日常家用負(fù)荷也從交流電側(cè)取電。本文中的一些應(yīng)用在未來能否實(shí)現(xiàn)，讓我們一起期待吧。