直流供用電技術的發展現狀及前景展望

呂倩 李延峰

摘 要：傳統供電系統造成大量的能源消耗，安全性較差，直流供電技術能夠使新能源分布式電源有效接入供用電系統，發揮更大的價值與效益。本文對直流供用電技術進行概述，探究當前直流供用電技術的發展現狀，對未來的使用前景進行展望：直流供用電技術會投入更多的資源進行研究和開發，實現供電系統的全過程直流電，為建設綠色環保的社會提供基礎支撐。

關鍵詞：供電系統;直流;發展現狀;前景

一、直流供用電技術概述

直流供用電技術與交流供用電技術相比，能夠很好地滿足當前社會需要大量的電力能源消耗，產生更多地經濟效益和社會效益，防止出現無功功率問題，降低輸電線路額外電能損害，而且對于家庭來說，降低了系統使用地成本，維護費用更低，操作可行性更高，是目前電力市場中比較受歡迎的一種綠色環保供電技術。

通過通信站，以直流電的形式提供給范圍內的用戶電能的一種技術，根據標準要求，基礎電源是48V直流電源，直流供用電技術系統主要有四部分組成：一是蓄電池;二是整流器;三是直流配電屏;四是直流變換器。蓄電池作為系統的主要組成部分，可以提供較多的電能，一旦主設備的電力供應出現問題，蓄電池中的電能可以繼續發揮作用，支撐電力供應。我國目前應用直流供用電技術的系統除了集中供電之外也可以分散供電，依據電源具體的特性來提供正常式或者混合式的電能。

二、直流供用電技術的發展現狀

1.各國對供用電技術的發展現狀

日本比較重視對于電能的發展研究，有日本學者和技術人員關注到了直流供用電技術，日本政府將該技術投入到了家庭住戶供電和數據中心供電等。在十年前，日本就已經開始直流生態住宅開發工作，利用直流供用電技術來實現普通居民家庭內適用直流家用電器，相關研究所對這種供電方式進行了大量的數據調研和資料搜集工作，不斷探究這種供電方式對社會發展有什么樣的影響，包括積極影響和消極影響兩方面，尤其是對于普通住戶居民的影響。日本的大型家電制造集團對于直流供用電技術做過專門的研究和報道，推動直流電供應標準不斷完善，例如在2009年的日本GBPF中，明確規定了直流供用電技術的標準參數，在此之后越來越多的國家注意到了直流供用電技術，一些發達國家也開始利用該技術供電，例如歐美和亞洲國家。2010年美國除了標準參數公布之外，著重強調了該技術的普及與推廣，推動該技術應用到越來越多的生產發展中，既提高了供電的穩定性和安全性，又降低了能耗，朝著綠色環保的方向發展。當前，直流供用電技術已經不僅僅是用于普通居民住戶的供電，在一些關鍵技術生產行業，例如軍事和航天航空技術中，都會應用直流供電技術。我國是從2009年開始研究直流供電技術，進行開發并試驗應用，首先是利用家用電器推行到普通居民住戶家中做試點，獲得初步成效后進行推廣。

2.直流供用電技術的實際應用

當前，在社會生產當中，各種各樣的電氣設備的電力供應都會使用直流供用電技術。首先，在照明系統中有廣泛地應用，例如白熾燈，既可以使用交流電源，也可以使用直流電源，兩者之間可以任意切換，皆可適用。熒光電源可以直接適用直流電源;對于半導體照明系統來說，適用直流電源也比交流電源的效果好得多，電能輸送的效率更高，產生的能耗更低。

第二，在電動裝置中普遍使用直流供用電技術。在洗衣機、微波爐等較大功率的家用電氣中會使用的電動機為單相交流異步電動機，對于這種電動機來說，想要維持長時間的大功率運轉，使用直流供用電技術會產生更好地效果。這些電器中地直流無刷電機會很好地控制變頻，將整流濾波轉化為直流電，再進行電路變換，從而達到供電和電能控制地目的。對于其他地電能設備，使用串激式發電機，可以直接利用直流供用電技術。對于低壓直流供電設備來說，使用直流供用電技術還需要將電壓進行調節，利用調壓裝置，將直流供用電技術用于小電器地直流永磁式微型電流機。

除此之外，直流供用電技術也普遍用于電子設備和電熱系統等，例如電熱水壺、微波爐等，都是直接應用直流供用電技術。

3.直流供用電系統分析

在應用直流供用電技術的電力系統時，可以按照下圖所示來進行設計，如果沒有交流電供用電系統，可以直接利用直流供用電系統，不依靠其他供電系統開展龔總，比如說交流供電系統中因某些技術原因出現故障，使用直流供用電技術的電力系統可以單獨進行電能輸送，達到持續供電的目的，維持用電設備的正常運轉。

如圖所示，供電系統的裝置較為簡單，不存在變壓交流設備，無論是光伏發電還是風力發電，都可以直接進行電能輸送，可以存儲在蓄電池中，也可以應用到電動汽車中，可以有效降低能源的消耗浪費，電能的所關聯用電負荷較為充足，產生較多的電能剩余。

在應用直流供用電技術過程中存在一定的問題。首先使高壓直流電流開斷問題，需要制定更加標準、合理的規定來規范直流電的使用，也就是進一步將直流供電推動向標準化方向發展，因為我國目前尚未出臺相關標準數據的政策文件。其次是相關控制設備的安全性能和可靠性得不到保障，確保直流電電能運輸時的穩定性。最后一個問題就是大容量的DC/DC變換器，我國當前使用的變換器需要進行研發升級，提高其性能。

三、直流供用電技術的前景展望

當前直流供用電技術主要有兩種，一是利用整流設備，將原有電路中的交流電轉化為直流電;二是直接以直流電的形式進行電能的產出、輸送和應用。目前我國在越來越多的領域都開始利用直流供用電技術，包括高科技領域，例如航空、船舶電力系統中，隨著技術的發展逐步提高直流供用電技術，未來使用交流電的領域會越來越少。隨著智能化、數字化的社會發展，對于電能的要求會越來越高，不僅是安全、可靠、高效，更要求綠色環保無污染、低能耗，對于直流供用電技術會投入更多的資源進行研究和開發，實現供電系統的全過程直流電，為建設綠色環保的社會提供基礎支撐。

參考文獻

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