冯青
中国葛洲坝集团第五工程有限公司 湖北宜昌 443000
摘要：直流供用电技术相对于传统供用电技术而言，具有诸多优点，在当前我国提倡发展低碳绿色经济的社会背景下，交流供用电技术相对于直流供用电技术而言，没有太大的优势，未来直流供用电技术将更多的取代交流供用电技术成为主要的供用电技术。本文对于直流供用电技术进行了阐述，分析直流供用电技术在我国的发展现状及应用，并对直流供用电技术的未来发展前景进行展望。
关键词：直流供用电技术；交流供用电技术；供电
引言：现代社会的快速发展也伴随着能源的大量消耗，电力能源就是其中的重要动力能源之一。相对于传统更多交流供用电技术而言，直流供用电技术能够发挥更大的效益，避免了无功功率问题的发生，不会造成输电线路中的额外电能损耗，且直流供用电技术使得家庭并网发电的可行性更高，省去了更多的变流装置，系统使用和维护成本相对较低，是目前供电市场中经济实用的绿色供电技术之一。
1 直流供用电技术及直流配电网的发展现状
1.1直流供用电技术发展现状
近年来，日本一直在研究家庭和数据中心供电场合的直流供电形式，2008年，日本启动直流生态住宅开发项目，主要通过在住宅内使用直流家用电器的方式实现对于直流供用电技术的应用。后来，美国和欧盟一些国家也开始研究直流供用电技术的应用。2009年，日本GBPF会议中对于直流供用电技术的标准进行了明确规定，并对直流供用电技术使用中涉及的相关问题进行谈论。随后，直流供用电技术逐渐在更多的国家供用电行业得到重视和研究运用，成效显著。现阶段，一些发达国家的航空和军舰等供用电系统中都有自动化系统的支流区域配电技术的应用，直流供用电技术逐渐走向成熟。2009年，我国正式启动直流供用电技术的研究和应用计划，但是相关技术发展还处于开发阶段，但是随着研究的进一步开展和深入，未来直流供用电技术在我国的发展前景将形势大好。
1.2直流配电网发展概述
近年来，随着电力电子技术的高速发展，直流输配电技术日新月异，以电压源型变流器为基础的多端柔性直流输电技术、直流电网技术以及混合直流输电技术都已经取得了长足的进步。在配用电领域，一方面，在海上风电及大规模光伏电网并网领域，中压直流配电技术表现出优越的技术经济特性，得到了行业的广泛关注；另一方面，在城市配电、数据中心供电、智能楼宇与智能家居、分布式发电与微电网等领域，中低压直流配电技术也由于其具备的高可控性、强兼容性和潜在的运行经济性等特点，而表现出很强的竞争力。为了展示直流配电网相关的研究进展，特别是其在电力系统及智能楼宇领域中不同的应用情况，2018年6月的特别策划以“直流配电网研究进展及应用”为主题，关注直流配电网关键设备、技术及其应用[1]。其中，中国电力科学研究院和西安交通大学组成的研究团队系统地对直流配电系统故障分析、故障隔离和故障恢复的最新研究成果进行了综述，指出直流开断技术是直流配电网发展及应用的关键，建议深入考虑直流配电的技术特征和应用场景，提出相应的继电保护原理及配置方案；电力设备电气绝缘国家重点实验室吴益飞博士、吴翊教授对可能用于中压直流开断领域的技术进行了综述，分析了中压直流开断的关键技术及挑战，并对未来技术的发展趋势进行了讨论；双向直流变换器是直流配电领域不可或缺的关键的能量变换设备，其特性对直流配电网的稳定性具有重要的影响。
1.3直流配电技术现状
当前，直流配电技术正处于探索及试点期，技术高速发展，潜力巨大。跳出传统交流技术惯性的限制和高压直流输电的思维方式，以应用为驱动，探索适用于直流配电网的运行及控制技术，大胆提出新技术、尝试新方法，对促进直流配电技术的发展非常重要。
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2 直流供用电技术发展中需要注意的问题
2.1直流供电的实际标准化问题
目前，仍然没有厂家愿意在直流家用电器方面进行大批量的生产，这是由于厂家担心经济效益可能得不到保障的原因[2]。同时，目前直流电的最大与最小电压、额定电压等方面的标准规格在国内外的企业中都没有比较明确的规定，其在实际应用中的安全性无法保证。
2.2控制策略问题
由于各种分布式电源和新能源输出功率的特征都会有一些不同，其多样性、复杂性、间接性等方面的因素都可能把系统结构改变，从而使电流的实际稳定性变差。这就需要人们在对直流供电技术展开使用时充分考虑到潮流控制，谐波影响以及直流电网保护等一系列的问题。
3 直流供用电技术应用实例分析
直流供用电系统设计目标要求在保证基本的供电稳定性和可靠性前提下，实现与非可再生能源的电能并网，实现供电系统电源的多样化。在这一直流供用电系统中，在即使没有交流供用电系统的前提下，直流供用电系统也能够单独工作运转，当交流供电系统发生电力故障时，直流供用电系统也能够将电能正常传输给相关用电设备[3]。这种直流供电系统是对交流供电系统的继承和发展，对于交流供电系统中更多可再生模块以及储存能源模块进行很好的优化处理，展示出直流供电系统的灵活性，能够实现对于交流电能、新能源以及储存电能等的优化利用。如图可见，这一直流供电系统中并没有涉及交流变压器设备，这就避免了供电装置的复杂性，也减少了装置增加带来的电能消耗，减少了电能损耗，提高了电能的传输效率[4]。在这一直流供电系统中，要是发生电能富余的情况，即可再生能源模块和储存能源模块所关联的用电负荷能够得到满足，就会剩余出一部分点亮，这种直流供电系统就能将富余的点亮运输到交流系统中，实现交流供电系统的电量供应稳定。这种供电系统还能通过逆变器对交流供电系统的用电负载提供电能，还能为不同直流电压的负载供电，能够同时满足不同的电力用户的用电需求。
4 直流供用电技术的发展前景
现阶段，我国要将直流供用电系统应用到电力系统中，获取直流电压，可以通过以下两种途径实现：第一，在原有的交流电中，通过整流设备，将交流电压中的电流转化成直流电；第二，通过全过程的直流电形式开发设计，从发电阶段开始，对于整个电力生产到运输和配电的过程都使用直流电。现阶段，直流供用电技术在我国的应用范围逐渐推广，在航空、航海电力系统、输变电电力系统等方面都实现了很多的应用[5]。且目前我国对于直流供电技术还在进一步研究中，相信随着这方面研究的进一步开展，直流供用电技术将进一步得到提升和完善，这将是一个比较漫长的研究和发展过程，可能需要很长时间的努力，但是未来直流供用电技术将代替交流电，实现供电系统的全过程直流电运用。
结束语：
对于现阶段的很多电气设备进行适当的改造后，就能够实现对于直流电的运用，实现直流供电，这是直流供用电技术能够不断发展拓展的基础。直流供用电技术的确具有较多的优势，能够为我国的电力系统带来更好的经济效益和环境效益，发展前景值得期待。
参考文献：
[1]汪科,张雪松,赵波,钱涵森. 交直流混合微电网网络结构设计和模式切换控制策略[J]. 供用电,2016,33(08):18-22.
[2]陈亮星. 新形势下供用电技术安全性与可靠性的探析[J]. 通讯世界,2016(21):103-104.
[3]刘博. 浅析供用电技术的安全性与可靠性[J]. 现代经济信息,2013(21):391.
[4]侯耀华,陈萍,於崇干. 直流电源系统高级功能在无人值班变电站的应用[J]. 供用电,2015(02):19-24.
[5]韩民晓,王皓界. 直流微电网——未来供用电领域的重要模式[J]. 电气工程学报,2015,10(05):1-9.
论文作者:冯青
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/25
标签：技术论文; 供电系统论文; 电能论文; 系统论文; 直流电论文; 电网论文; 电压论文; 《防护工程》2018年第32期论文;