为实现光伏电站站内用电的本地化和清洁化,本文依托北京京能八达岭太阳能综合试点工程及北京市科技计划课题资助项目(D131104002013003),建立了包含分布式光伏电源、储能及站内负荷的100kW直流微网系统,完成了直流微网系统的设计及运行控制策略的研究。首先,基于对常见直流微网基本拓扑结构优缺点的分析,选择辐射状双母线结构作为光伏站内用直流微网系统的基本拓扑,直流母线电压选为750V。在变流器设计上,选择全桥整流电路、Boost电路、非隔离型双向Buck-Boost电路及全桥逆变电路分别作为并网、光伏、储能和负荷变流器拓扑。在此基础上,设计了各变流器的具体参数,并基于K-means算法给出了直流微网系统中光伏及储能容量的选择依据。在运行控制方面,本文在实现各变流器单元控制的基础上,分析了微网系统的6种基本工作模式及切换条件,建立了以储能单元为控制核心,并网变流器为后备控制单元的系统控制策略。为实现对分布式电源能量的最大化利用,提出了短时能量透支状态及短时能量过剩状态两种典型的附加极限工作状态,通过负荷预测算法给出了极限工作模式判据。此外,还设计了有效的软启动方式、孤岛检测方式及低电压穿越控制方法。在PSCAD中建立了直流微网系统的电磁暂态仿真模型。首先对负荷需求及光伏电源出力的阶跃变化进行了仿真,暂态仿真结果表明:直流微网内各变流器响应迅速,母线电压有微小波动并迅速恢复,所建立的微网系统具有良好的动态响应特性。对微网系统所有工作模式的切换过程进行了详细的电磁暂态仿真,仿真表明:微网系统可实现不同模式的平稳自动切换,验证了本文所提出的系统控制策略及软启动方式的有效性。接地方式直接影响直流微网故障特征及保护系统的设计。本文基于不同接地方式的特点及应用场合,对不同接地方式下直流微网系统的稳态电能质量、系统暂态特征、电气安全及供电连续性进行了全面的理论分析,最终选择IT(Isolation andTerre)方式为系统的接地方式。相应的电磁暂态仿真结果验证了接地方式选择的合理性。