淺談直流配電網研究現狀與發展

黃家溢

【摘 要】隨著市場經濟的發展，電力資源在我們的生產生活中占據了越來越重要的作用和地位，隨著電力需求和負荷的不斷增加，傳統的交流配電網在電能供應以及能源接入上都遭遇了極大的挑戰，對于直流配電網來說，其在技術和經濟領域上同交流配電網相比存在著一定的優勢，市場潛力巨大，本文將從此為切入點對直流配電網的現狀進行研究，通過對交、直流配電網進行對比，為今后直流配電網的發展進行探討和展望。

【關鍵詞】配電網；直流配電網，經濟

電力資源作為重要能源資源的一種，其在人們的日常生活中占據了十分重要的地位。隨著時代的發展，電力負荷急劇增加，對于電力資源的需求也在逐步的提升。隨著科技的發展，接入電網的能源也變得多種多樣，光伏發電，風力發電等清潔能源等分布式能源開始接入電網，再加上直流家用電器的普及，現階段所運行的交流配電網無論是在用電負荷還是在網架機構上都面臨了諸多挑戰，為了能夠更好的適應當前的電網供電系統，滿足城市的發展，需要對現行的配電網進行改革。

有關專家表示，同交流配電網相比，直流配電網在輸電容量和對電網的控制上都有更為優越的功能，通過使用直流配電網可以降低對于電子轉化器的損耗，為用戶提供更高質量的電力資源，調節分布式能源同電網之間的矛盾沖突，使得彼此之間的價值能夠得到最大限度的發揮。本文將對直流配電網的使用和發展進行分析，從經濟和實用角度直流配電網的使用進行研究。

一、直流配電網的驅動力

（一）直流供電技術的發展

直流供電技術是最早的電能運輸方式，但由于當時的科學技術水平有限，直流供電受限于電壓變換以及傳輸容量等難題，逐步被交流供電技術所淘汰。隨著電子電力技術的發展，直流供電技術開始重新進入人們的視野，同交流供電相比，直流供電存在著交流無法相比的優勢所在，在通信和電動汽車領域，直流供電重新得到廣泛的使用。

（二）分布式電源的發展

隨著社會的發展，電力能源得到了廣泛的使用，由此帶來的能源短缺和環境污染問題越來越嚴重，為了解決日益嚴重的環境污染和能源危機，分布式能源系統開始被應用于配電網中，其在操作使用中不僅更加的靈活，同時其應用再生能源的特點能夠有效的緩解當前所面臨的能源壓力。其中光伏電池、風力發電以及燃料電池都是極為常見的分布式電源，這些能源的重要特點就是其所產生的電能都是直流電，可以被直接接入直流配電網中，同交流配電網相比能夠在換流環節的效率大大提升。

（三）配電網升級改造的需要

隨著城市化進程的推進，對于供電系統的建設也有了更為嚴重的要求，由于供電系統在搭建過程中容易受到電源設計以及道路管道等多方面的制約，當前現行的配電網已經難以滿足城市的發展需求，需要對現有的供電線路進行改造和擴展，能夠為我們的城市提供更為安全和穩定的電力資源。

二、配電網發展過程中所存在的問題

配電網在電力系統中發揮著極其重要的作用，其結構的好壞關乎了電力供應是否穩定，同時也決定了降損效果是否完好。如果要從配電網進行降損節能，首先需要改進的就是配電網自身的結構，通過改進其設計結構上存在的不足和缺陷，通過科學設計來制定合理的設計規劃，就能夠對配電網進行改造使其結構設計逐漸趨近合理化，能夠滿足降損節能的需求。

在對配電網的結構進行設計過程中，環網結構的使用是現階段最為合理和有效的方案，其無論是在節能效果上還是在推行的可行性上都滿足使用需求，當然，如果對于結構的可靠性有著更為嚴格的需求，可以采取雙電源加備自投的方式來實現。

配電網的設計在綜合考慮到節能和使用環節的同時，也要考慮到城市的規劃和設計要求，其設計必須滿足城市的規劃安排，根據城市規劃的不同，對不同的供電區域進行劃分，使得電力網絡能夠得到最優分配。

三、直流配電網的特點和優勢

（一）傳輸容量大

對于供電系統來說，直流供電技術同交流供電相比，二者最為顯著的不同就是其在傳輸容量上有著明顯的優勢，據研究表明，在同樣的構筑成本下，在相同的空間環境內，直流輸電的容量是交流輸電的1.5倍，其通過對導線截面進行充分的利用來降低了線路在輸電過程中的損耗，進而使得傳輸效率得到提升。

（二）電能質量高

半導體芯片等技術在日常生活中的廣泛使用，其對電能質量也有了更加嚴格的需求，在傳統的交流配電網中，其所提供的電能容易造成電壓驟降等影響，嚴重干擾了其正常使用、同交流配電網不同，在直流配電網中，由于其運用分布式儲能裝置，使得其所提供的電壓更為的穩定避免出現驟降的影響。為了加強直流配電網的穩定性，交流起在其中也得到了使用，其目的時穩定交流側電壓、

（三）系統穩定性好

直流配電網同交流相比，其頻率更加穩定，并且在運行使用過程中避免出現無功率等問題，這就使得其線路當中并沒有電抗的存在。同時，為了避免電網出現故障對于配電網的運行產生干擾，電力電子裝置同樣存在著故障隔離的功能，使得直流系統在對比之下顯得更加的穩定。

（四）有助于分布式能源的接入

分布式電源的組成頗為復雜，由風力發電機、燃料電池以及太陽能電池以及微型燃氣輪機組成，使用直流配電網可以使得接入過程更加的簡潔。簡化了電動汽車等通過配電網直接用電的過程，顯著提升了分布式能源的接入效率。

四、直流配電網的關鍵技術

（一）運行和控制

直流配電網在運行過程當中存在著電力電子轉化器之間的能源互動，之間的變換器在不同的工作時期其工作狀態也有所不同，為了保障其運行過程能夠穩定進行，直流配電網的控制技術就顯得尤為重要。直流配電網自身存在著上層簡化，底層復雜的特點，其控制系統應以此為出發點，充分考慮到配電網的調度層次等影響因素，將其對配電網的控制分為系統級、微網級以及單元級。

（二）關鍵設備

在直流配電網中其關鍵設備是其能夠得到穩定運行的基礎和保障，因此，在直流配電網的建設發展中需要加強對下列設備的研究和開發：

直流變壓器。直流變壓器是直流配電網中進行電壓轉化的關鍵，同交流配電網中相同，變壓器自身應當具備高低壓轉化的能力，除去具備良好的變壓能力之外，變壓器的容量也有著較大的需求，要滿足直流配電網的使用需要。

直流斷路器。直流斷路器在直流配電網中起到故障隔離的作用，也就是說，直流斷路器是直流配電網得以安全運行的重要保障和基礎，隨著科技的發展，直流斷路器開始在低壓直流配電網中得到了廣泛運用，對其開發和研究對于配電線路的使用和保護具有十分重要的意義。

直流插件開關。對于低壓直流配電線路而言，在接合和斷開過程中存在著較大的電弧，其對于開關有著嚴格的要求，然而，現階段所使用的開關無法直接的運用到這一過程中，因此，加大這一領域的開發，有助于加強直流配電網的發展。

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