摘要：传统的电力系统配电中，交流配电占据主流地位，是常见的配电形式。随着电能开放利用形式的日趋多元化，分布式电源成为电网电能供给的重要形式，能够有效解决传统发电技术的高能耗、高污染问题。但是，分布式电源的电能瞬时电能较小，输出不稳定，难以向传统的交流配电网输送电能，极易引发配电系统的故障。针对此问题，人们开始重新着手研究直流配电的可行性，进行科学的分析和设计，为解决电力系统的配电问题提供有效的解决思路。本文就此展开讨论，探究直流配电系统的设计思路及构成。
关键词：直流配电系统；技术分析；设计构想
当今社会，电能主要是通过火力发电获得的，在资源日渐紧缺，环境问题不断加剧的今天，探索太阳能、风能等新能源发电形式成为电力行业的发展必然。但是，此类零散电能供给主体的并网问题成为制约其发展的关键。在此形势下，人们开始将目光转向直流配电系统，期望借助直流配电提高配电运行的效率、质量，解决行业发展中面临的突出问题。
1直流配电技术的概述及现状分析
1.1直流配电技术
顾名思义，直流配电技术就是将直流电作为电力系统的电能承载形式，通过对直流电的传输、利用实现电能的可靠供给，满足人们的日常用电需要。与传统的交流配电相比，直流配电能够解决目前风力发电、太阳能发电等导致的并网困难，故障率偏高的问题，是当前电力行业研究的热点问题，被认为是未来主要的电力系统配电形式。
1.2直流配电技术的发展现状分析
直流配电技术是电力传输的重要形式之一，与交流配电具有相当的地位。在发展的过程中，受到换流器等核心设备成本高、能耗大的制约，直流配电技术为市场所抛弃，导致直流传输技术仅被应用到数据通讯、轨道交通等特殊场合，极大的限制了直流配电技术的发展和应用。近些年，随着材料科学的发展，新型半导体材料领域获得较大的技术突破，研发出碳化硅等半导体材料，对于换流器的能耗降低效果现状，为直流配电技术的发展提供客观的材料与技术支持，使得直流配电技术在近些年获得较快的发展，成为世界各国电力行业研究的热点。
2直流配电系统的技术优势分析
2.1系统运行的可靠性更高
电力系统运行过程中，线路故障是常见问题，极易引发系统设备的损害。在直流配电系统中，当系统的正级电路发生故障后，负极电路将会与地表形成回路，实现功率的有效传输，对系统内的设备进行一定的保护，降低系统设备损害的概率。此外，与交流配电系统相比，直流配电的故障排查和处理更为便捷，具有处理技术简单，故障检修效率高的特点，能够显著提升系统运行的可靠性。
2.2直流配电系统的可操控性更强
在交流配电系统中，需要考虑频率、相位和电压幅值对系统运行的影响，各因素之间存在相互联系，导致系统配电管理的难度增加，可操控性相对较差。与之相比，直流配电系统的控制仅需要考虑电压幅值这一个影响因素，分析的信息量和难度都大幅减少，因而更具操控性。
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2.3直流配电系统的效率更高
正常情况下，交流配电系统进行电能配送时会产生大量的电容充电电流，引发无功功率、线路损耗等问题，导致系统电能传输的效率有所降低，有损电力企业的经济利益，同时造成一定的资源浪费。而直流配电系统则可以解决此问题，其能耗主要集中在换流器的耗损上，得益于新型半导体材料的发展，换流器的能耗获得大幅降低，使得直流配电系统在能耗方面更具优势。
3直流配电系统的设计思路与基础构成
3.1直流配电系统的基础构成
直流配电系统是基于太阳能发电、风力发电等分布式电源而设计的，所以，其配电系统的电能来源为各分布式电源，之后是连接电源的众多接口，借助接口实现电源的并网。其中，配电系统由直流变压器、线路、开关和管理控制中心构成，根据电能利用形式的不同，直接接入当地进行使用的电网，称之为微电网，如果无法实现当地或一定范围内的消化，则需要并入上级电网中。综上，完整的直流配电系统是由分布式电源、直流变压器、线路、开关、储能系统、管理控制中心、负荷中心及上、下级电网构成的。
3.2直流配电系统的网络结构
在直流配电系统的设计中，网络结构是设计的关键所在，与交流配电系统的网络存在较大的差异。具体来说，直流配电系统的网络结构采取多级网络结构形式，以网状、环状或辐射状进行接线，形成较为合理的直流配电系统结构。但在实际的应用过程中，应充分考虑系统网络建设的成本问题，采取先混用后替代的模式，逐步建立完善的直流配电网络。
3.3直流配电系统的开关设计
设备开关是直流配电系统的重要设备，能够实现对系统故障区域的及时隔离，保障系统其他区域的正常运行。在直流配电系统中，开关设备的操作较为简便，原理也不复杂，但是实现难度较大，特别是高压直流配电系统中，断路器的研发、制造成本较高，是直流配电系统设计中应该重点注意并研究的问题之一。
3.4系统运行的控制
直流配电系统的电能来自各分布式电源，来源众多，电能质量参差不齐，要想实现电能的并网传输、利用，对电能进行转换是极为必要的，这牵涉到大量的电能转换装置，通过转换装置实现对电源及其储能装置中电能的处理，提高电能的质量，使其满足电能传输、利用的需要。
结束语：综上，尽管直流配电系统的应用还存在许多的技术难题，但是该系统的先进性是毋庸置疑的，是电力系统的未来发展方向之一，应该引起业内人士的高度重视，加强对技术难点的攻克，研发出可行的直流配电系统，实现直流配电的商业化、市场化。
参考文献：
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[2]龚发虎.直流配电系统技术分析及设计构想[J].中小企业管理与科技，2016（12）：193-194.
[3]陈卓.直流配电系统技术分析[J].建筑工程技术与设计，2016（30）.
论文作者:李瑞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
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