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摘要：电力系统中电源的有效输出率一直是电力企业在发展过程中最为关注的问题。过高的传输造价，将对电力系统产生一定的负面影响，更会影响到用户的正常使用。为此，出于电力企业自身发展的需要以及用户实际需求，必须采用更加有效的配电方式，使得电网经济性更强。本文就主要针对目前主要的两种配电方式进行比较，旨在对两种传输方式的经济性加以评估，使得配电系统更加具有经济性。
关键词：直流配电网；交流配电网；经济性
结合国内近几年的发展形势来看，过于注重城市规划，而在配电网建设方面不够重视，导致当前配电网结合的实际负荷无法与城市发展的需求相适应。用电负荷逐渐密集，配电网面临着巨大的压力，同时在高新产业迅速发展的情况下，对于电力的需求量更是呈现出直线上升的趋势。可见，要充分满足城市发展对于电力的需求，关键点在于对配电网结构进行有效的调整与完善。从国外的研究材料可以发现，与交流配电网相比，直流配电网在可控性、输电质量以及容量等层面均存在着极大的优势。直流配电网通过提供供电容量以及增加电能质量的方式，实现对有功与无功功率的有效控制，将电力电子变流器的使用频率有效降低，达到控制运行成本以及减小输电损失量的作用，从根本上解决了当前配电网中分布式电源与电网间的矛盾，将分布式能源的综合价值全面彰显出来，可充分满足城市各个行业发展对于电力的需求。
1 交流配电网与直流配电网在传输容量以及负载方面的差异
1.1 拓扑
从拓扑的层面上分析就可以发现，直流配电网与交流配电网存在着极大的差异。直流配电网主要由交流输电网以及换流站构成，其设备主要包括直流断路器、直流变压器、直流电缆以及换流站等，而交流配电网则涉及到交流电缆、交流断路器、变电站、交流变压器以及整流器等。
1.2 两种配电网在负载上的特点
根据两类配电网的实际情况，负载大致存在于以下几方面：
（1）针对部分电能质量需求极高的工业。在运行中，主要借助变频技术，24h持续供电电源，达到增加电能质量以及用电效率的作用。该负载形式归属于中压直流负载，采用直流配电网便可直接达到输电的目的。但如采用交流配电网供电，则需要额外增加整流器，不利于成本的控制。
（2）部分普通工业。针对该部分供电，需生产对电能的质量需求较低，采用交流配电网便可达到供电的目的。若使用直流配电网，虽然能增加电能在使用过程中的安全性，但需要增设逆变器，同样不利于对成本的控制。
（3）对常用电子设备。这里所谓的电子设备主要是指电视机、计算机、电磁炉以及洗衣机等生活中常见设备，多采用直流电的形式进行工作，在负载上属于低压负载的范围，使用直流配电网就可达到供电的目的，且减少了DC/DC换流器的安设成本。倘若使用交流配电网，则需要例外安置整流器，增加投资成本。
（4）交流电扇等通过交流电工作的设备，属于低压负载的范围。主要使用交流配电网提供电能，减少了直流配电网在建设中需要安置逆变器的情况。
总的来讲随着科技的不断发展，计算机、微波炉等以中压直流负载工作形式的设备在生活中的使用范围与使用量均在不断扩大，对于直流配电网的需求量也在逐步的扩大。由此可见，直流配电网的运行范围将不断扩大。
1.3 两种配电网在传输容量上的差异
2 直流配电网与交流配电网的经济性比较
2.1 建设成本
（1）变电站以及换流器的建设方面。结合当前电力企业的实际情况来看，换流站的设备类型较为复杂，主要涉及到交流滤波器、直流电容器、交流变压器以及换流器等。结合工程实际可以发现，对于直流配电网在换流站建设中，其建设成本与电流水平、电压等不存在明显联系，基本在1000元/kw左右，而交流变电站仅为300元/kw左右。
（2）在电缆建设方面。直流电网对于电缆的绝缘性能要求较低，基于该方面特点，直流配电网在建设中单从电缆层面来看，其建设成本远低于交流配电网。在相同的绝缘性能上，直流电压能够承受的最大电压为交流电的1.5—2倍，可见交流电缆可直接用于交流电网中。
（3）在断路器建设方面。断路器在交直流配电网正常运行中发挥着重要的作用，其主要作用表现在开断、承载电流，针对出现故障的情况及时将电流切断的层面上。直流断路器有助于增加直流配电网在正常运行中的安全性与灵活性。而受到技术方面的限制，国内在直流断路器的设计与制造方面还存在一定的缺陷，而交流断路器设计与制造技术更加的娴熟，使得直流断路器的造价远高于交流断路器。
（4）在变压器方面。由于国内对于直流配电网的运用尚处于发展阶段，和直流断路器情况相似，变压器同样处于试验机阶段。即使直流变压器已商业化运用，按照造价为研发费用的一半来折算，结合当前直流变压器与交流变压器的制造成本来件，直流变压器费用远高于交流变压器。
（5）逆变器与整流器建设层面。受容量方面的差异，直流、交流配电网在整流器与逆变器的建造上均存在着极大的差异。当前使用于低压配电网的逆变器与整流器，主要指空调、计算机等，造价极为几十元。而在配电网中对应总价也仅为几万元。可见，对于整个配电网经济性比较中，对于低压部分可加以忽视。
（6）投资成本。结合当前电力电子技术的发展来看，各类电力设施的建造成本普遍较高，且直流配电网的投资远高于交流配电网。而在经济、科技持续发展的情况下，大量变频技术以及持续供电电源被投入到使用中，将使得交流配电网中整流器容量配置增加，而直流配电网逆变器容量反而降低。此外，在功率半导体、以及研发技术完善的情况下，用于直流配电网的换流站、断路器等建造价格将逐步降低。
2.2 传输损耗
受到电缆中趋肤效应的影响，电缆在正常使用的过程中其电阻与工作频率呈正相关，即随着工作频率的提高而增大。可见，配电网中，交流电缆的电阻损耗量明显高于直流电缆。另外，在交流配电的过程中，还需要考虑电缆绝缘层中存在的介质损耗以及电磁感应现象等。总的来讲，交流配电网的传输损耗量远高于直流配电网。
3 总结
结合以上分析可以发现，直流配电网在传输容量上占据着明显的优势，且随着电压的升高其容量也将增大。而在传输容量裕拓扑相同的条件下，直流配电网的造价相对较高，但在电力电子技术不断完善的情况下，直流配电网的造价将不断下降。同时结合当前国内电子装置的效率来看，在直流负载比例不断增加的情况下，直流配电网的使用需求量也将持续增加。总的来讲，直流配电网与交流配电网在经济层面相比，存在着明显的发展优势，且直流配电网更具备安全性高、效果高等特点，虽然当前国内对于直流配电网的相关技术尚处于研发阶段，但可以预测，直流配电网必然将主导未来配电系统。
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论文作者:俞士虎
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/1
标签：配电网论文; 断路器论文; 负载论文; 变压器论文; 电缆论文; 整流器论文; 成本论文; 《电力技术》2016年第11期论文;