光伏储能｜直流供电，未来可期？

交流电在电力高压传输时比直流电更方便，实际应用场景也更为多样。但在部分场景中，直流电直接给直流负载供电的应用，可以使电路设计更简单，更高效。

在新能源电力系统中，一些直流负载应用，比如太阳能路灯、直流空调、5G通信基站等，在光伏+储能系统中，可以通过光伏或电池直接进行直流供电。

直流供电系统连接示意图

备注

储能系统中的直流供电通常有两种实现方式。第一种是由太阳能组件经过MPP追踪器或者电池经过直流转换器的方式来实现；第二种是由电网经过交流直流转换器的方式来实现。

直流供电系统通常与交流供电系统共存。

直流供电系统在户用领域潜力很大，比如：

电动汽车充电系统

电动汽车有望在不久的将来成为主流。电动汽车充电系统通常利用太阳能发电或者电池来降低家庭的用电峰值功耗。目前，家用电动车一般采用交流充电。

但实际上，由于直流充电无需直流交流转换，直流充电的充电速度更快，效率更高。

直流电给电动汽车充电系统图

在此系统中，太阳能首先用于支持家庭负载。多余的电力通过DC/DC电路给电动汽车充电。充电可以根据时间段使用策略或负载优先级进行控制。逆变器和电动汽车充电桩之间需要通信，理想的通信方式为无线通信或PLC通信。

V2H系统

电动汽车的电池可以在停电时当做应急电源使用。

储能系统重要的应用场景之一是，电池只在电网停电时当做应急电源使用。如果电动汽车的电池能够为住宅供电，就不需要额外的电池组。

V2H系统连接图

在此应用中，需要一个双向太阳能逆变器在电网停电时独立运行，对充放电有特殊的控制功能，并且具有离网输出的能力。此外，电动汽车的电池必须能够对外部负载放电。

多个系统集成

以上例子阐述了单个储能系统中的直流供电应用场景。如果我们把多个系统整合起来呢?请看下例，我们姑且称之为“直流母线共享系统”。

电网系统或虚拟电厂系统通常会在交流端进行多种电源的共享。但在某些情况下，直流电的共享或许更适合平衡电力需求。

在一些国家，住宅不允许卖电进入电网（防逆流），这导致多个住宅之间无法共享电力。直流母线供电系统可以解决这一问题。

在直流母线供电共享系统中，多个户用太阳能储能系统在直流侧并联，多余的太阳能或电池能量可以在不同用户之间进行交易。该直流母线供电共享受控于一个中央管理系统，通过通讯指令进行控制。

此外，直流母线上多余的太阳能或电池能量还可以为社区公共直流负载供电，如直流供电的路灯或社区电动汽车充电桩等。

这样的电力共享系统可以轻松实现新能源利用效率最大化。太阳能电力在不同用户间共享，可以平衡用户间的电力负荷，同时也是缓解电力系统在分时电价策略下供电压力的有效方法。

如果在系统中加入人工智能算法，通过自学习的方式了解和分析每个家庭的电力需求，则可以更加高效智能地完成电力供需之间的控制。

目前，大多数户用电动汽车充电桩都是从交流电侧取电，无法支持V2H应用，大部分日常家用负荷也从交流电侧取电。本文中的一些应用在未来能否实现，让我们一起期待吧。