基于直流配電與直流微網的電氣節能研究

張永明 丁 寶 傅衛東 劉 群

（1.同濟大學中德工程學院 上海 201804 2.哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院 哈爾濱 150001 3.蘇州工業園區設計研究院股份有限公司 蘇州 215021）

1 引言

進入21 世紀，能源與環境已成為全球化的問題。2014年11月12日，國際能源署（IEA）發布了《世界能源展望2014》，首次將展望擴展到2040年，報告稱到2040年，化石燃料在一次能源需求結構中的比例下降到3/4 以下，但是這并不足以有效遏制二氧化碳排放量的上升，與這一排放量相對應的是全球平均氣溫將上升3.6℃，嚴重超過國際社會已經達成共識可避免氣候變化帶來最嚴重和最廣泛影響的2℃控制目標，亟需引導能源系統走上一條更安全的發展道路[1]。

面對能源利用引起的氣候變化，可再生能源/清潔能源讓我們看到了曙光，可再生能源技術是低碳全球能源供應的重要支柱[1-2]，到2040年，可再生能源發電量將占全球新增發電量的近一半[1]，但可再生能源存在能量密度低、間歇性、分布分散等特點，也很難適應傳統能源網絡集中統一的體制，能源互聯網作為未來可能的能源可持續發展解決方案正逐漸成為研究的熱點和潮流。而能夠實現可再生能源“就地收集、就地存儲、就地使用”的微電網必將成為有效利用可再生能源的重要方式，微電網也必將成為未來能源互聯網核心的基本單元之一。而可再生能源發電作為一種分布式直流電源，且在物理上易于和直流負載結合，選擇直流配電以及直流微電網變成必然，直流微電網必將成為微電網的重要形式之一。

鑒于直流供電系統較傳統交流供電系統，具有電能變換環節少、傳輸效率高、不需要輸出同步及供電質量更易保證等特點，是電氣節能的新的研究方向和發展趨勢，近年來得到了產學研各界的廣泛關注[3-9]。瑞典、日本、法國和美國等國家的通信公司已于20 世紀90年代開始了300～400V 數據中心直流配電的研究[10]。另外，軍艦、航空和自動化系統的直流區域配電，電力牽引直流供電技術已然成熟[11]，這為直流微網的推廣應用提供了良好的契機。在建筑直流供電方面，歐盟、日本、美國以及近年來我國紛紛開始了相關方面的研究和示范工程[12-15]。此外，我國2009年廣東白色家電產學研創新聯盟成立了直流家電技術工作組和家電集成能源系統技術工作組，啟動了我國在該領域的產業研發。

可以預見，隨著可再生能源的推廣應用以及直流用電終端的普及應用，直流配電/直流微網將逐漸在局部區域獲得應用，并成為交流配電/交流微網的有力補充。交流供電和直流供電將互為補充，交流微網和直流微網共同構成微電網，并作為未來能源互聯網的基本單元。在這種大背景下，本文從擬應用驅動、技術發展角度，提出直流配電/直流微網技術在相關領域的應用方案、描繪應用前景，以期推動可再生能源在相關領域的推廣應用。

2 分布式能源發電與負載特性分析

首先，對可再生能源/清潔能源分布式發電特性做了分析，可再生能源分布式發電具有直流特征；然后，對負載特性和發展趨勢做了闡述，在各種終端用電負載中，直流負載與日俱增，且所占比重也越來越高。迫切需要構建直流配電網絡以及直流微電網，以適應能源發展的新需求，為電氣節能設計應用提供依據和參考，為節能、高效利用可再生能源/清潔能源提供支撐。

2.1 分布式能源發電特性

目前，具有可用性的可再生能源/清潔能源主要有太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等形式能源，分布式發電主要有光伏發電、風力發電、水力發電、燃氣發電、燃料電池等。

光伏發電和燃料電池發電，直接以直流形式產生電能，其為直接直流電源，需要經過DC-AC 變換才能并入傳統的交流配電網。

風力發電和燃氣輪機發出電力是交流電，由于葉輪受力的不同其旋轉頻率不同，其發出交流電力的頻率也不同，無法直接并入頻率50Hz 的交流電網，因此需要經過AC-DC 和DC-AC 兩次變換，才能并入交流配電網。在某種意義上，也可以認為其為間接直流電源。

因此，若使用直流配電系統，可以大量減少配電環節中DC-AC 變換器的使用，既降低了電網的構建成本、提高了電網的可靠性，同時也降低了電能變換、傳輸過程中的損耗。

隨著可再生能源/清潔能源分布式發電的快速、全面推廣應用，直流配電的優勢凸顯，迫切需要發展直流配電/直流微電網以適應能源發展的需求。

2.2 直流負載的比重日益增加

近年來，隨著電力電子技術的進步、網絡通信技術的發展，電能終端用戶的用電形式發生了很大變化，國外研究結果表明，某些類型建筑中直流負荷所占比重甚至達90%以上[9]，這些變化主要表現在兩個方面。

一是，含直流環節的電器增多。最普遍、最具代表性的就是變頻電器。近年來，隨著變頻技術的不斷成熟及產品成本的不斷降低，大量變頻電器被研發、生產、推廣應用，如電梯、空調、冰箱、洗衣機等變頻設備。

二是，本質上使用直流的電器/電子產品增多。目前越來越多的電氣設備本質上都是直流驅動電器，其需要將傳統交流電變換為直流電再送給電器使用。如生活中常見的電動汽車、電動自行車、液晶電視、LED 照明燈、電腦及網絡設備、手機等移動通信設備，等等。

用戶終端直流負載的與日俱增，是發展直流配電/直流微電網的內在驅動力之所在。

3 從直流配電到直流微網

為了應對能源危機和氣候變化，世界各國積極探尋新能源技術，特別是可再生能源/清潔能源受到世界各國的高度重視。但可再生能源存在地理上分散、規模小、生產不連續、存在隨機性和波動性等特點，也很難適應傳統能源網絡集中統一的體制。能源互聯網作為未來可能的能源可持續發展解決方案正逐漸成為研究的熱點和潮流。

根據美國知名學者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）歸納，“第三次工業革命”的五大支柱/特征：

（1）利用可再生能源；

（2）將建筑轉化為微型發電廠；

（3）在建筑及基礎設施中使用氫和其他儲能技術；

（4）利用能源互聯網技術將分散的電力網轉化為能源共享網絡；

（5）運輸工具轉向插電式及燃料電池動力車輛。

該論述清楚地指出了未來低碳能源系統的技術路線，即產能、供能、用能、蓄能和節能相互協調統一，像信息互聯網一樣把分散的用能和分布式的產能互相連通、實現共享。涉及“就地收集、就地存儲、就地使用”微電網技術，必將成為有效利用可再生能源的重要方式，必將成為未來能源互聯網的關鍵技術之一，也必將成為五大支柱的關鍵支撐技術之一。

鑒于可再生能源發電作為一種分布式直流電源，且在特性上和物理上易于和直流負載結合，選擇直流配電以及直流微電網變成必然，用發展的觀點來看，直流微電網必將成為微電網的重要形式之一，加之傳統交流微電網，共同構成微電網，即交直流混合微電網。

現實中，直流配電以及直流微電網，在有些領域已有典型應用案例，有些領域已現應用倪端。筆者將分析數據中心、電動車、智能樓宇、光伏泵站/風光互補泵站、LED 照明等領域的直流配電應用，有些是案例，有些是愿景。希望通過總結分析相關技術的應用狀況和發展趨勢，拋磚引玉進一步推動直流配電技術的發展成熟與應用，為電氣節能提供技術支撐。

4 建筑直流配電及電動車充電

現代建筑與能源的關系密切而復雜。針對建筑光伏并網難、電梯發電去處難，電動車直流充電的需要，以及分布式能源發出的是直流電力，提出了計及電動車充電、電梯發電、建筑光伏等發電的高、低壓雙母線的直流微電網，該類建筑直流配電系統屬微電網技術范疇，是現有建筑交流配電系統的有益補充和完善，是分布式能源在建筑節能中應用以及電動車充電技術的最新發展趨勢。

4.1 應用需求驅動建筑直流配電

自1997年，荷蘭能源研究中心（ECN）系統地提出了“建筑直流配電技術”實施方案，隨后歐洲和日本等地陸續進行了相關開發和驗證。其中，在歐洲已經出現采用直流350V 住宅供電試驗項目；日本自2009年多家日本大型家電企業和建筑企業先后推出了部分“直流生態住宅”示范項目；我國臺灣地區近期啟動了名為“智慧型直流電力屋”的開發計劃。此外，廣東華南家電研究院開發了幾種直流家電產品；格力電器開發了光伏中央空調，即光伏直驅變頻離心機系統，可與光伏發出的直流電直接對接。家電產品對建筑直流配電提出了直接需求。

當前，隨著變頻家電、電動車進入家庭，以及計算機、各種家用充電設備的普及，建筑內直流負荷的比重越來越高。而目前建筑內只有交流配電系統，只能通過AC/DC 轉換獲取直流電源供電。因此，建筑內需要直流配電系統，以減少電源變換提高電能的使用效率。按日本有關機構測算，若在住宅中全面實施直流供電，在電能轉換過程節省的能耗，大約為現有住宅電力消耗量的10～20%[16]。

可再生能源與建筑結合具有先天優勢，便于能量的“就地收集、就地存儲、就地使用”，因此分布式可再生能源在建筑中應用有著巨大的生命力。光伏發電、電梯再生發電、微型燃氣輪機、風力發電、燃料電池等均可向建筑提供直流電源。尤其是光伏建筑一體化（Building Integrated Photo-Voltaic，BIPV）和電梯再生發電發出的是直流電力，如果在發電的瞬間不能全部使用完畢，可能導致向電網饋電，往往不能得到電網的允許，如何解決配電問題已經迫在眉睫[15]。

此外，近年電動車（EV）的快速發展，特別是，特斯拉運用能源互聯網的創新技術，一度成為汽車行業的創新亮點，掀起了全球新能源汽車的一場革命。在中國能源互聯網戰略研究課題組的倡導下，2014年中國能源互聯網電動車項目啟動。在電動車快速發展的同時，充電問題凸顯，充電難已經成為制約電動車發展的瓶頸。國外的發展趨勢也表明，電動車的家電屬性越來越突出。因此，依托于建筑物建立直流充電樁必要且可行。

4.2 建筑直流微電網的構成

在傳統交流配電的基礎上，增加直流配電網絡，來構建建筑物級直流微電網系統。建筑直流微電網系統構成，如圖 1 所示。由交流/直流變換器（AC/DC）、直流總線、分布式電源、直流負荷、蓄能裝置（電，冷/熱）、直流/直流變換器（DC /DC）等部分組成，電動車等大功率設備連接高壓直流總線，電子終端等小功率負載直接連接低壓直流總線，電壓等級如可以采用350V/48V 等，以滿足設備電壓等級要求。具體而言：

圖1 智能建筑直流微電網的架構Fig.1 DC microgrid architecture in intelligent building

（1）從建筑內的分布式直流發電來看，目前國內建筑內實際有意義的分布式電源是建筑光伏BIPV 和電梯再生發電，未來會有更多的分布式電源如微型燃氣輪機、風力發電、燃料電池等在建筑內使用。

（2）從建筑內的直流負載來看，主要包括電動車（EV）（電動汽車和電動自行車）、電梯、各種變頻家電、液晶電視、LED 照明、電腦網絡設備、移動通信設備等。

（3）從建筑直流微電網蓄能來看，除了采用常規的超級電容和蓄電池混合儲能外，還可以與暖通空調系統的蓄冷/熱結合；此外，隨著電動車的快速發展，電動車成為智能建筑微電網蓄能的重要組成部分，可降低微電網系統自身的蓄能容量從而降低系統成本。

進而，分布式電源、直流負荷和蓄能裝置通過直流總線互聯實現電能傳輸、交換與共享，并通過AC/DC 雙向變換器與交流電網互聯。需要強調說明的是，在建筑直流微電網中，電動車和電梯比較特殊：

（1）電動車：既是負載又是蓄能裝置。

（2）電梯：既是負載又是電源。電梯在此系統中比較特殊，電梯既用電又可發電，因此電梯既是負載又是電源；集群電梯中，同一時刻有的電梯發電而有的電梯用電，此時可通過直流總線實現電梯間電能的交換/共享。

4.3 目前存在問題及解決途徑探討

目前建筑直流配電、建筑直流微網發展主要制約在相關規范/標準制定的滯后。目前我國尚無建筑直流配電技術規范/標準，建筑電氣設計/改造無規范可依，因此難于工程應用及推廣。目前建筑電氣設計規范/標準主要包括《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008；《低壓配電設計規范》GB50054-2011；《供配電系統設計規范》GB50052-2009；等等。其中，《供配電系統設計規范》GB50052-2009，對分布式電源及應用有提及，但未涉及到直流部分；其他相關規范均未提及直流配電及直流微網部分。

因此，當前工作應致力于相關規范/標準的修訂和制定上。首先，應盡快建設一批示范項目，取得運行經驗后制定建筑直流配電系統設計規范，為工程設計、施工人員提供規范/標準依據，從而為工程應用及進一步推廣鋪平道路。

5 數據中心的應用與實踐

數據中心數量增長快、能耗高。數據中心是典型的、大規模的直流負載，并利用冷熱電三聯供能量梯級利用優勢，本文再次提出燃氣冷、熱、直流配電三聯供的數據中心能源解決方案，綜合解決配電和空調系統節能兩大問題，并且有利于分布式可再生能源的接入，為節能低碳數據中心建設提供技術支持和參考。

5.1 配電和空調系統節能是關鍵

隨著互聯網應用的不斷擴展，特別是云計算、大數據時代的到來，以及大型企業信息化程度不斷提高，促進了全球各地數據中心的快速建設。在數據中心的快速發展過程中，其能耗與碳排放問題日益嚴重，據統計，截止到2012年，全球數據中心的總量已達到360 萬個，我國數據中心達到了50 萬個，擁有服務器總量約 340 萬臺，并以年復合增長率 14%的速度持續增長，從2011年到2012年，全球數據中心能耗由2 100 億千瓦時增加到了3 320 億千瓦時，增幅高達63%，這一趨勢也導致數據中心碳排放呈幾何倍增長[17-18]。

對數據中心的耗電統計分析表明，IT 設備的電耗約只占1/3 左右，但配電傳輸和轉換設備的電耗約占21%-24%，空調與制冷電耗占45%左右，數據中心的能源利用效率較低[19]。近年來隨著直流配電技術的發展及相關設備的日趨成熟，高壓直流供電技術成為現代綠色數據中心配電的發展趨勢，直流供電可靠性高、節能效果好，是解決數據中心高能耗低效率問題的關鍵技術之一[20-21]，數據中心的電力消耗就可削減 10%～20%左右[14]。

目前，很多國家都進行了高壓直流供電的試點工作，因為全世界目前并沒有關于高壓直流供電方面的技術標準，各國的電壓等級選擇不盡相同。雖然沒有統一的電壓等級，但各國試點的工作電壓范圍均為200～400 V。如美國400 V 直流供電系統比交流系統節省7%的輸入電力，日本NTT 270 V 直流供電系統，法國電信336 V 高壓直流系統，韓國電信300 V 高壓直流系統，中國研究的240V 高壓直流供電系統[20-21]。

此外，中國科學院慈松課題組，將能源互聯網思想的分布式儲能技術引入數據中心，通過以基于鋰電池的分布式儲能代替傳統UPS，其能夠減少交直流轉換次數，提高能源利用率與可靠性[22]。從另外一個層面上，為解決數據中心的供能與能耗問題提供了一個新思路。

5.2 燃氣冷熱電三聯供及直流配電提出依據

冷熱電三聯供（CCHP，Combined Cooling,Heating and Power）系統是一種建立在能量梯級利用概念基礎上，將供熱（采暖和供熱水）、制冷及發電過程有機結合在一起的總能系統。三聯供屬于分布式能源的主要形式之一，經過能源的梯級利用使一次能源利用效率從常規發電系統的40%左右提高到80%左右[2]。

數據中心用電、和用冷負荷波動小，常年需要供冷，符合三聯供系統的功能特點。燃氣冷熱電三聯供，由于其技術成熟、建設簡單、投資相對較低和經濟上有競爭力，更適合于冷熱電負荷相對穩定、常年需要供冷的數據中心項目[23-25]。

鑒于數據中心對能源需求的特點，以及冷熱電三聯供能量梯級利用優勢，順應數據中心直流配電的發展趨勢，本文提出燃氣冷熱電三聯供及直流配電技術的數據中心能源解決方案，綜合解決配電和空調系統節能兩大問題，為節能低碳數據中心建設提供技術支持和參考。

此外，直流配電方案避免使用逆變器，至少可以提高電源效率5%，同時也避免了逆變器故障時帶來的蓄電池無法放電的問題，提高了供電可靠性[20-21]。

5.3 燃氣冷熱電三聯供及直流配電的體系架構

冷熱電三聯供系統使用燃氣輪機或燃氣內燃機，將一次能源——天然氣的化學能生成煙氣的熱能，按品質分別轉化為二次能源——電能和蒸汽熱能，進而實現對一次能源（燃氣）合理的梯級利用。利用高品位的熱能發電，利用低品位的熱能采暖和制冷，提高了一次能源的利用率。

通過燃氣內燃機冷熱電聯供，如圖2所示，供電以市電和自發電互為備用，交流、直流負荷獨立供電，增加直流總線并利用其對IT 設備供直流電，降低配電損耗的同時提高了供電可靠性；供冷以電制冷和熱力制冷互為備用，并進行蓄冷冗余，保證數據中心空調系統的冷源可靠性；供熱以燃氣直燃供熱和余熱供熱互為備用。系統同時滿足冷熱電需求，系統可靠性高、經濟性好。此外，燃氣冷熱電三聯供（CCHP）系統對市政電網和天然氣管網有“削峰填谷”的作用。

圖2 數據中心燃氣冷熱電三聯供系統架構Fig.2 The architecture of gas CCHP for data center

在運行方式上，數據中心采用“以冷定電”，正常運行時幾乎不需要市電補足；采用“以電定冷”，正常運行時幾乎完全利用燃氣內燃發電機的余熱，不需要補燃。系統蓄冷部分，既可以利用峰谷電價蓄冷，又可起到“以冷定電”或“以電定冷”運行方式切換的緩沖。可見，燃氣冷、熱、電三聯供系統適合于數據中心項目，特別是帶有直流總線配電的項目。

5.4 目前存在問題及解決途徑探討

目前數據中心燃氣冷熱電三聯供及直流配電發展受到兩個方面的制約：

（1）燃氣的穩定供應問題，目前我國還鮮有采用燃氣發電機作為主電源的數據中心。隨著我國加大天然氣的開發和引進，特別是中亞ABC 線/D 線、俄羅斯西氣和東氣、蒙古國煤制氣、緬甸油氣、海上LNG 等，可基本滿足當前需求，因此，在有條件的地區可率先采用燃氣冷熱電三聯供技術。

（2）數據中心燃氣冷熱電三聯供，目前協調并網發電難以實現。因此，數據中心的三聯供系統只能以獨立運行方式，即發電機以孤島運行模式工作。隨著國家電力改革的推進，并網發電指日可待。

6 光伏泵站/風光互補泵站

針對偏遠地區農業灌溉，海島、油/氣井平臺海水淡化汲水、發電等傳統上難以解決的問題，給出了獨立光伏/風光互補泵站直流微電網的架構，提出基于直流微電網的獨立光伏/風光互補泵站供應側和需求側匹配最優運行策略。該系統減少了常規微電網的蓄電裝置、成本低、配置靈活，具有很重要的應用前景。

6.1 光伏泵站/風光互補泵站應用背景

光伏/風光互補水泵系統，是利用太陽能/風能進行水抽取的裝置系統，具有運行獨立化和安裝靈活化的特點，在其工作過程中將風電整流或太陽能光伏發電直接驅動電機從深井、湖泊、江河等泵水，利用水資源勢能進行蓄能，無需配置價格高昂的蓄電設備，避免了光伏/風電的電能不穩定、不連續的缺點[26-27]。

光伏/風光互補水泵系統，可以用于農業灌溉工程，調水項目的輸水泵，牧區人畜用水的儲水系統，干旱地區的地下水抽取系統等等。在農業領域具有灌溉與太陽時間同步，即與農作物的水需求周期一致，系統可無人值守，便于維護等多重優點。在城市中也可以應用在公共綠地，人工湖，公園噴泉等的供水和水循環設施[26,28]。

此外，光伏/風光互補泵站還可以應用于海島、海上鉆井平臺海水淡化等應用；同樣適用于陸地偏遠天然氣氣井、石油油井的礦區進行推廣應用[29]。

鑒于以上優點，光伏/風光互補水泵在印度，非洲，中東等國家和地區獲得重點關注，并逐步成為水資源開發利用的重要設備。同樣，對于我國西部廣大地區，水資源相對稀缺，但地廣人稀，又有充足的太陽能/風能資源和充分的應用空間。此外，海島、海上油氣平臺海水淡化等均有應用需求。可以預見，光伏/風光互補水泵，特別是獨立光伏/風光互補水泵，具有很重要的應用前景。

6.2 直流配電供應側和需求側的最優匹配運行

傳統光伏水泵系統或風電直驅水泵系統，結構比較簡單，其系統結構無法滿足規模大點的泵站系統的發展要求。在此背景下，本文提出了一套方法簡單、成本造價低、工程上易于實現的解決方案，即獨立光伏/風光互補泵站高壓（如400V）直流微電網系統，系統需求側管理思路引入，將供應側風電/光伏發電和需求側水泵負載匹配，一是通過控制增減水泵臺數，二是通過逆變變頻調節負載，保持直流總線電壓在預定范圍內。該系統僅需要穩定電壓的超級電容或蓄電池組，避免了引入大規模蓄電裝置，系統成本大大降低。

傳統光伏水泵系統構成，如圖3所示，但光伏變頻器系統需要經過DC/DC 和DC/AC 兩級變換，課題組提出單級光伏水泵系統，如圖4所示，其能效更高，理論上減少一個環節其可靠性更好。

鑒于直驅型風能發電水泵系統各構件難以匹配，本文提出了一種全直驅-變頻調速可切換的風電水泵系統，當發電頻率范圍與水泵特性比較匹配時，風能發電直驅水泵蓄水，反之切換至變頻調速系統，可保證系統可以在較寬的風速范圍內高效、穩定運行，系統構成如圖5所示。

圖3 傳統雙級光伏水泵系統Fig.3 The traditional double stage photovoltaic pump system

圖4 單級光伏水泵系統Fig.4 The single stage photovoltaic pump system

圖5 全直驅-變頻調速可切換的風電水泵系統Fig.5 The direct driven and variable frequency for speed of wind power water pump system

本文將單級光伏水泵系統和風電水泵系統，引入泵站高壓（如400V）直流微電網系統，給出了獨立光伏/風光互補泵站直流微電網的架構，如圖 6所示。該系統可獨立運行也可并網運行，可根據當地太陽能/風能的資源配置系統的構成，該系統獨立運行可解決偏遠地區農業灌溉汲水，海島、油/氣井平臺海水淡化電能及汲水等傳統上難以解決的問題。

6.3 目前存在問題及應用趨勢

目前，高成本是制約可再生能源發電的最主要因素，而電能存儲成本高是制約其推廣應用的重要原因，而光伏/風光互補泵站僅需要穩定電壓的超級電容或蓄電池組，避免了引入大規模蓄電裝置，系統成本大大降低。在低成本的同時，也存在一些問題，光伏/風光互補泵站系統將電源供應側（風電/光伏發電）和需求側（水泵負載）結合，統一、協調考慮，既要控制水泵臺數又要變頻調節負載，因此，對系統控制策略提出了更高要求。

圖6 獨立光伏/風光互補泵站直流微電網的架構Fig.6 The DC microgrid architecture of independent wind and photovoltaic pumping station

7 結論與展望

本文在對可再生能源/清潔能源分布式發電和用戶側負載特性分析的基礎上，鑒于可再生能源發電作為一種分布式直流電源，針對用戶終端直流負載的增加趨勢，在特性上和物理上，可再生能源直流電源易于和直流負載結合，提出構建直流配電以及直流微電網。現實中，直流配電以及直流微電網，在有些領域已有典型應用案例，有些領域已現應用倪端，筆者在分析了智能樓宇、電動車、數據中心、光伏泵站/風光互補泵站等領域的直流配電/直流微電網應用，有些是案例，有些是愿景。本文所中工作歸納如下：

（1）針對建筑光伏并網難、電梯發電去處難，電動車直流充電的需要，以及分布式能源發出的是直流電力，提出了智能建筑高/低壓雙母線的直流微電網，是現有建筑交流配電系統的補充/完善，是分布式能源在建筑節能中應用以及電動車充電技術的最新發展趨勢。

（2）針對數據中心數量增長快、配電和空調能耗高，以及數據中心負載的直流特性，并利用能量梯級利用原則，本文提出燃氣冷、熱、直流配電三聯供的數據中心能源解決方案，為節能低碳數據中心建設提供技術支持和參考。

（3）針對偏遠地區農業灌溉，海島、油/氣井平臺海水淡化等傳統上難以解決的問題，給出了獨立光伏/風光互補泵站直流微電網方案，提出基于直流微電網的供應側和需求側最優匹配運行策略，該系統成本低、配置靈活，具有很重要的應用前景。

此外，基于新能源的LED 照明系統，如光伏LED 照明系統，風光互補LED 照明系統等也是重要的應用領域，篇幅所限本文未提及。

本文在課題組前期研究的基礎上，總結分析相關技術的應用狀況和發展趨勢，拋磚引玉，希望進一步推動直流配電/直流微網技術的發展成熟與應用，為電氣節能、可再生能源高效利用提供技術支撐與工程應用參考。

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