随着包括风电、光伏等可再生能源在内的新型发电技术的发展，在满足负荷需求的前提下，以光伏发电为主的联合供电日渐成为减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径[1]。
1国内外发展与研究概况
目前，环境污染和能源紧缺是人类生存亟待解决的两大难题。利用新能源发电是实现人类可持续发展的有效措施。各种新能源发电方式各有其优点，但也存在不足之处，例如，太阳能和风能能量密度较低，而且随气候和地区的差异变化较大，电力供应不稳定、不连续。为了解决上述问题，常常将两种或多种新能源结合使用，构成联合供电系统，并且对这些能源进行合理的功率分配，提高系统的稳定性和灵活性，实现能源的优化利用。联合供电系统在这样的背景下应运而生。
将太阳能与燃料电池联合发电的概念最早是由Salfur Rahman和Kwa-sur Tam于1988年提出的[2]。在文中，Salfur Rahman提出了将燃料电池作为光伏发电后备电源的概念，讨论了使用燃料电池与光伏机协调发电的可行性，并描述了联合系统结构和控制方法。文献[3]描述了利用太阳能燃料电池联合系统为同温层的高空平台提供电能的应用研究。P.A. Lehman则在文献[4]中研究了光伏发电厂使用氢能存储和燃料电池技术的性能、安全和维护问题。
而在国内，新能源联合供电技术起步较晚，发展缓慢。文献[5]提出一种光伏燃料电池联合发电系统，并建立了各元件的数学模型和系统成本模型，设计了能源管理策略以协调系统的能源分配，采用高效的蓄电池满足负载短期需求，由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。在此基础上，文献[6]提出了一种风力发电、光伏发电和燃料电池混合供电系统，但该系统结构和控制方式都比较复杂，需要进一步优化与完善。
2主要研究内容
近年来，国内外学者针对新能源联合供电系统进行了大量的研究，主要涉及基本结构，功率变换器以及能量管理策略等方面。
2.1基本结构
新能源联合供电系统通常采用基于直流母线或者交流母线的分布式结构，图2.1(a)给出了一种基于直流母线的新能源联合供电系统，为了协调工作，每种能源形式均需要一个DC/DC 变换器，将各能源转化的电能变为直流输出，并联在公共的直流母线上。此外也可将各能源转化的电能变为交流输出，并联到公共的交流母线上，如图2.1(b)所示。









(a)基于直流母线式










(b)基于交流母线式
图2.1 新能源联合供电系统的基本结构
与交流母线结构相比，直流母线结构主要有以下优点[7]：
1)直流母线电压的稳定是系统稳定与否的唯一标准，因此只需控制直流母线电压的恒定即可，无需考虑母线电压的相位、频率等问题，控制简单可靠；
2)采用直流输电形式传送电能，不需要考虑交流电网中的无功损耗和涡流损耗，使得系统损耗降低；
3)负荷的供电不受三相电压不平衡的影响，供电可靠性有所提高。
综上所述，随着直流输电技术的不断进步以及微电源更加广泛的应用，直流微电网技术将会越来越受到人们的重视，在很多直流负荷集中的地域，直流微电网将会发挥其特有的优势。
2.2 DC/DC变换器
新能源联合供电系统中DC/DC电路使用较多，依据其使用位置和承担的功能作用有三种类型:发电单元端DC/DC电路、储能装置端DC/DC电路以及负荷端DC/DC电路。
本系统发电单元主要为光伏电池，其DC/DC电路根据应用场合不同，主要有升压(Boost)电路和降压(Buck)电路。在DC/DC电路设计时，会依据光伏电池最大功率点电压和电流对DC/DC电路参数作优化匹配，各DC/DC电路一般工作在电感电流连续模式下。传统的DC/DC变换器要求输出电压保持可控，因此闭环控制时，反馈信号一般为输出电压；而在光伏发电系统中，为实现MPPT，DC/DC变换器的控制要求太阳能电池输出电压稳定在最大功率点处，即变换器输入电压稳定在太阳能电池最大输出电压上。当系统采取不同的MPPT算法时，反馈信号可以为变换器的输入电压、输出电流或输入功率、输出功率等。
储能装置端DC/DC电路用来联接储能装置和直流母线，电能可双向流动，需使用双向DC/DC电路：当直流母线电压上升，系统电能供应有盈余时，直流母线通过双向DC/DC电路为蓄电池充电；而当直流母线电压下降，电能供应有缺额时，储能装置放电，补足不足功率。与传统的采用两套单向DC/DC变换器来达到能量双向传输的方案相比，双向DC/DC变换器应用同一个变换器来控制能量的双向传输，使用的总体器件数目小，且可以更加快速地进行两个方向功率变换的切换，具有高效率、体积小、动态性能好和低成本等优势。
双向变换器一般可分为隔离式和非隔离式两种。非隔离式双向变换器结构和控制简单，因此在不需要隔离的场合得到广泛应用，目前采用最多的非隔离双向变换器是Buck/Boost双向变换器。该变换器具有结构简单、可靠性高和效率高的特点。
当负荷供电电压和直流母线电压接近时，负荷可以不经过DC/DC电路而直接从直流母线获取电能，但直流母线电压值和负荷供电电压不匹配时，负荷就需要经过DC/DC电路来获取电能，负荷端DC/DC电路一般和负荷自成一体。负荷类型众多，其所需的供电电压各不相同，根据负荷供电电压和直流母线电压的关系，负荷端DC/DC电路也使用Boost电路或Buck电路。