交流母线电能路由器

目前，交流电能仍是电能的主要利用形式，通过安装交流母线管理分布式电源是一种顺理成章的电能管理方法。分布式电源，尤其是可再生电源，在输出功率、电压水平、频率质量等方面呈现出很大的不稳定性。如果这些分布式能源直接并网，将会对大电网造成不同程度的扰动。与之相应的，不同负荷对电能质量的需求也存在较大差异 。

交流电能路由器的提出是为了在分布式电源和负荷之间进行电能最佳路径的选择，即在保证电力负荷对电能需求的情况下，最大化分布式电源的利用。交流电能路由器可以采用电能分组分配、电能质量感知、智能开关插座等方法实现电源与负荷之间的最优匹配。

直流母线电能路由器

与交流母线相比，直流母线有以下优势[[33]

1)直流母线无需同步，可以连接频率、电压不同的交流系统;

2)直流母线的“定电流控制”能够快速地把短路电流限制在额定电流值，因而可以限制交流系统的短路电流;

3)直流母线可以方便快速地控制直流输电输送的有功功率和换流器吸收的无功功率，从而可以改善交流系统的运行性能;

4)各分布式电源与直流母线间仅存在一级电压变换装置，降低了系统建设成本。

由于直流母线的这些优势，采用直流母线控制分布式可再生能源接入电网，并对其进行有效的管理就成为一种比较理想的选择。直流母线可分为环状直流母线和辐射状直流母线，用于满足各类负荷对电能质量的不同需求环状直流母线

作为交流母线的补充，环状直流母线的应用拓扑。环状直流母线为可再生电能(主要是光伏和风电)、储能装置、直流负荷提供灵活的交互平台。环状直流母线和大电网之间通过双向交直流变换器进行双向能源交互，环状直流母线的电压通过整流器调节，使其维持在稳定值。这种应用拓扑与传统的电网有较好的兼容性，仅在传统电网末端进行了改进，增加了环状直流母线，拓扑结构变得更加灵活。对于直流负荷、储能设备等，该系统通过直流母线减少了低效的逆变环节，提高了整个电网的运行效率，降低了系统的成本。储能系统的引入改善了环状直流母线上间歇性明显的分布式电源的供电电能质量。

2)辐射状直流母线

辐射状直流母线可以为用户提供高质量的电能，但是不能保证供电可靠性[35]。负荷经过换流器连接至直流母线，无需经过变压器即可获得所需电压等级。另外，当电能路由器负荷侧的某一负荷出现过负荷时，并联换流器间的相互调节功能可降低系统的过负荷振荡。

混合交直流母线电能路由器

混合交一直流母线，是为避免分布式电源和负荷接入交流母线或直流母线时所需的多次换流而提出的，混合交直流母线电能路由器的应用。

电能路由器有电源和负荷两类接口，其中电源接口包括一个市电专用接口、一个分布式非可再生电源接口和普通分布式可再生电源(或储能设备)接口。母线包括一条直流母线和两条交流母线，直流母线和交流母线且合称为分布式电源母线，通过交、直流变换器相连，连接分布式电源和储能设备等。开关阵列包括一个单向并网开关和若干双向负荷开关，并网开关用于选择电能路由器的工作模式，负荷开关用于选择负荷的供电来源。另外电能路由器还包括检测模块、通信模块、控制单元。

直流母线的设置无需单独对分布式电源进行同步控制，电能路由器运行在非并网状态下，只需控制直流母线变换器和非可再生电源同步，简化了分布式可再生电源的管理;同时分布式电源经过一级变换就并入直流母线，提高了分布式电源的电能利用率。

开关阵列对用电负荷进行分类管理，一方面保证了重要负荷的供电电能质量;另一方面也更灵活地利用了分布式电源间歇性、供电电能质量差等特点。