直流供用電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望

趙洪達

摘要：經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術(shù)不斷提高，人們對于電力的需求也在不斷加大，直流供電和傳統(tǒng)的供電技術(shù)有很大區(qū)別，本文針對直流供電技術(shù)的發(fā)展展開討論，以及對其發(fā)展前景展開論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：直流供用電技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；前景展望

引言

隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對電力的需求越來越高，與此同時，常規(guī)能源的稀缺及環(huán)境污染的問題也日益凸顯。因此，發(fā)電量必須增加，輸配電及用電必須更加高效。隨著直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展及常規(guī)能源的稀缺，直流供電的優(yōu)勢初見倪端。

1直流供電技術(shù)的含義

直流電源技術(shù)是指通信站為用戶提供直流電源的供電技術(shù)。根據(jù)具體規(guī)格，一般使用的基本電源是-48V直流電源。整個系統(tǒng)的主要部件是整流器，電池，直流轉(zhuǎn)換器和直流配電板。電池節(jié)省足夠的電力以確保在主電源斷電時電池中的電力可以繼續(xù)支持電力供應(yīng)。目前，根據(jù)不同的供電方式，中國的直流供電系統(tǒng)分為兩種：集中供電模式和分布供電模式；根據(jù)供電模型的特點可分為普通供電和混合供電。

2直流供用電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

在這個階段，在工業(yè)界和日本學術(shù)界，正在尋求使用DC為負載和用戶供電的技術(shù)和演示系統(tǒng)，特別是在數(shù)據(jù)中心和家庭電源中。早在2008年，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省就啟動了直流生態(tài)住宅的開發(fā)項目，以便將直流電源用于直流家用電器的住宅用途。該項目開發(fā)完成后，歐盟和美國逐步研究直流電源的內(nèi)容。2009年，第一屆GBPF會議在東京舉行。在此次會議上，直流電源標準為380VDC。同時，對電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電力設(shè)備規(guī)格和電能質(zhì)量測量等一系列問題進行了詳細討論。在接下來的幾年里，幾乎所有國家都對直流電源技術(shù)的相關(guān)研究給予了高度重視，同時也取得了一定的成果。目前，已經(jīng)部署了軍艦，航空和自動化系統(tǒng)的直流區(qū)域，直流電源技術(shù)逐漸成熟，為直流電源技術(shù)的推廣提供了依據(jù)。中國對直流電源技術(shù)的研究于2009年正式啟動，目前仍處于直流電源研究的初級階段。近年來，中國一直在努力開發(fā)高壓直流電源系統(tǒng)技術(shù)，國家政府也開始給予能源。由于開發(fā)受到一定的關(guān)注，因此更多的DC家電技術(shù)已經(jīng)開始獲得廣泛的應(yīng)用，可以看出直流電源技術(shù)具有非常廣闊的發(fā)展空間。

2.2 具體申請狀況

在這個階段，人們經(jīng)常使用的一些電氣設(shè)備包括電子設(shè)備，電氣設(shè)備，電加熱設(shè)備和照明設(shè)備。從表面上看，這些設(shè)備的電源都是交流電，但如果只是來自內(nèi)部電路，從這些設(shè)備的電源輸入端大部分都有整流和濾波電路，然后進一步轉(zhuǎn)換為直流或交流電電器所需的電壓。普通辦公室或家用電氣設(shè)備改裝后，可以通過。直流電源技術(shù)用于提供電力。因此，在電子設(shè)備，電氣設(shè)備，電加熱設(shè)備和照明設(shè)備中，可以使用整流和濾波將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力以驅(qū)動設(shè)備。

3直流供用電技術(shù)發(fā)展中需要注意的問題

對直流供電技術(shù)進行開發(fā)可以稱之為電力行業(yè)中非常偉大的一次進步，但是在直流供電技術(shù)開發(fā)過程中依然存在有比較多的難題，例如直流供電相關(guān)控制策略問題，直流供電的具體標準化問題，直流電流的一些開斷問題等。

3.1 控制策略問題

直流供電的時候需要進行新能源發(fā)電的接入，但是各種分布式電源以及新能源的輸出功率特征均存在有一定的差別，復雜性，多樣性以及間接性等因素都可以將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行改變，導致電流的實際穩(wěn)定性變差。這就需要人們在對直流供電技術(shù)展開使用時充分考慮到潮流控制，諧波影響以及直流電網(wǎng)保護等一系列的問題。

3.2 直流供電的實際標準化問題

在當下，現(xiàn)有的一些電網(wǎng)以及各類不同的電器都是專門為交流電設(shè)計的，盡管國內(nèi)外已經(jīng)存在有很多交流電器被成功改造為直流電器的例子，但是依然沒有廠家樂意進行直流家用電器的大批量生產(chǎn)，因為他們都普遍擔憂經(jīng)濟效益為降低的問題。同時，現(xiàn)階段直流電的最小電壓，最大電壓以及額定電壓等標準規(guī)格在國內(nèi)外企業(yè)并不存在有明確的規(guī)定，關(guān)于安全性能的一些指標也缺乏完整的標準以及規(guī)范，實際安全性不能得到保證，因此可以看出直流供電的標準化是現(xiàn)如今必須要面對的一個非常明確并且全面的問題。

3.3 直流電流的實際開斷問題

在交流供用電系統(tǒng)中，交流電在通過零點的時候可以借助斷電器將其開斷成不同的等級電流，但是在直流電中不存在過零點現(xiàn)象，因此如果要將高壓直流斷開就需要強迫直流電過零，這對控制系統(tǒng)以及斷路器都提出了非常高的要求。根據(jù)上述內(nèi)容可以得到現(xiàn)階段直流供電系統(tǒng)如果想要得到大范圍的使用還存在有很多的經(jīng)濟性以及技術(shù)性方面的問題。

4直流電源技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用實例

直流電源技術(shù)主要用于照明系統(tǒng)，電子設(shè)備，電加熱系統(tǒng)和電子設(shè)備的生產(chǎn)和生活。正式地，人們經(jīng)常使用的電氣設(shè)備是AC，但是從內(nèi)部電路，許多電路電源輸入端口具有將AC電力轉(zhuǎn)換成不同電子設(shè)備所需的DC電力的濾波器電路裝置。

（1）直流電源系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)主要有兩種供電方式。第一個來自AC電網(wǎng)并通過整流器連接到電源設(shè)備。第二種方法是通過可再生能源發(fā)電，然后通過雙向連接裝置與電源總線通信。目前，我國市場上的斷路器主要是220V電壓等級；整流器可以使用晶閘管整流或MMC設(shè)備，MMC選項難以應(yīng)用，晶閘管整流可以將直流電轉(zhuǎn)換為220VDC。

（2）照明供電系統(tǒng)

LED燈管因其綠色環(huán)保性能而被廣泛應(yīng)用于中國的照明系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的白熾燈相比，LED由DC供電。因此，中國常用的照明系統(tǒng)是220V直流供電的LED燈管。

（3）電力供應(yīng)系統(tǒng)

由于不同設(shè)備的電壓要求不同，中國使用DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換電壓以滿足不同的電壓要求。220V電壓系統(tǒng)通過專業(yè)插座安裝在墻壁上，方便用戶用電。為了防止泄漏和短路，專業(yè)插座配有明顯的正負號，以防止安全問題。

（4）保護系統(tǒng)

直流保護系統(tǒng)非常安全穩(wěn)定。它可以通過整流器和雙向接入裝置來保護，并且提供電流斷續(xù)器來控制異常電壓以防止系統(tǒng)的整體操作受到電壓過高或過低的影響。

5直流供用電技術(shù)的前景展望

通常情況下要想獲得直流電壓有兩種非常主要的方法，其一，將原有的交流電網(wǎng)作為基礎(chǔ)，將交流電借助整流設(shè)備成功的轉(zhuǎn)化成直流電，其二，從發(fā)電階段開始，一直到輸電，配電以及用戶端的用電整個過程都進行直流電形式的采用?，F(xiàn)階段借助整流設(shè)備來將交流電轉(zhuǎn)化成為直流電的這種用電方式非常的廣泛，但是站在長遠角度來考慮，現(xiàn)階段科學技術(shù)在不斷地發(fā)展更新，直流供用電技術(shù)也必然會變得更加完善，電力技術(shù)的不斷發(fā)展必然會讓全過程直流電方式便的更加的合理并且科學，全過程直流供電將會是電力系統(tǒng)的一個新進步，需要人們經(jīng)過長時間的探索實踐來實現(xiàn)。

結(jié)語

綜上所述，直流供用電技術(shù)具備有損耗低并且效能高的特點，但是現(xiàn)階段直流供用電技術(shù)正處在發(fā)展階段，缺乏統(tǒng)一科學的規(guī)范標準，保護技術(shù)也不夠完善，要想實現(xiàn)直流供電系統(tǒng)的大規(guī)模廣泛應(yīng)用還存在有很大的困難，因此需要人們不斷的探索以及實踐，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的全過程直流供電做出不懈的努力。

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