論述直流供用電技術的發展現狀及前景展望

文/石祥進，江蘇省宏源電力建設監理有限公司

1 直流供用電技術的含義

直流供用電技術是指通信站提供直流電給用戶使用的供電技術。根據具體的指標規定，一般使用的基礎電源是－48 V直流電源。整套系統的主要組成部分是整流器、蓄電池、直流變換器和直流配電屏等。蓄電池儲蓄足夠的電量，使其能保證在主供電設備出現斷電時，蓄電池內的電量可以繼續支撐電力的供應。目前，根據電流供電方式不同，我國的直流供電系統劃分成集中供電方式和分散供電方式兩種；又可以根據電源型號的特性，劃分成正常式供電和混合式供電。

2 直流供用電技術的研究現狀

近幾年，日本學者加強了對直流供電技術的研究力度，將其廣泛應用到普通居民用電以及工業生產之中。2008年，日本還專門成立了直流供電技術研究所，對其供電方式以及其對社會發展的影響進行分析，特別是該技術對于普通居民用電過程的影響，并開始研究直流電在家用電器中的發展。日本的兩家著名集團，夏普集團和TDK集團還曾經做過關于直流電技術的電子展示以及專題報道。2009年，第一屆GBPF會議召開，會議提出了直流電供應的標準，并對其相關參數進行規定。隨著技術性能的不斷提高，直流供用電技術在美國、日本以及亞洲相關地區的應用也越來越廣泛。

3 直流供用電技術的應用現狀及應用實例

直流供用電技術在生產生活中主要應用于照明系統、電動裝置、電熱系統以及電子裝置中。從形式上看，人們經常使用的用電設備采用的是交流電，但從內部電路方面，很多電路的電源輸入端口都有過濾電路裝置，將交流電轉變為不同電子裝備所需的直流電。

3.1 直流供用電技術的應用現狀

3.1.1 照明系統

照明系統主要包括白熾燈、熒光電源以及半導體照明系統三部分。白熾燈可以使用直流電或者交流電兩種電源，不需刻意轉變；熒光電源中利用直流電源，可以不使用整流電路，較少濾波即可使用；半導體照明系統最適合使用直流恒流源進行電能輸送。

3.1.2 電動裝置

電動裝置主要有三種情況：（1）應用于大功率裝置的單相交流異步電動機；（2）用于電動設備的串激式發電機；（3）用于小設備的直流永磁式微型電流機。單相交流異步電動機主要應用于比如洗衣機、冰箱等一些大功率的家用電器。在這些電器之中，與電風扇運行方式相同的電器，可以直接使用直流電機進行工作；而類似空調、冰箱這類電器，其運行是通過變頻或者直流無刷電機來控制。這種技術需要先將220VAC整流濾波轉變為直流電，再通過電路變換對電機控制。串激式發電機可以直接利用直流電進行操作。直流永磁式微型電動機主要應用于低壓直流供電設備，通常用于小設備，需要配合相關的調壓裝置使用。

3.2 直流供用電技術的應用實例

3.2.1 直流電源系統

直流電源系統主要有兩種供電方式，第一種來自交流電網，通過整流器與供電裝置相連；第二種方式是通過可再生能源進行發電，再利用雙向連接設備與供電母線相通。目前我國市場上的斷路器主要是220V電壓等級的；整流器可以采用晶閘管整流或者MM C設備，MMC選件應用比較困難，晶閘管整流可將直流電轉變為220VDC。

3.2.2 照明供電系統

LED燈管因其綠色環保的性能使它在我國照明系統中得到大范圍的應用。與傳統的白熾燈相比，LED采用直流供電模式。因此，我國的照明系統普遍應用的是220V直流供電的LED燈管。

4 直流供用電發展中存在的問題

4.1 高壓直流電流開斷

在電流傳輸過程中，斷路器可以依過零點來斷開各種類型的電流。直流電流通過斷路器時若要強迫歸零，對斷路器的工作性能和對其控制裝置都有嚴格的技術規定。

4.2 直流供電的標準化

直流供電的標準化是直流電在電力供應過程中需要重點關注的內容。但是，我國尚未對電壓、電流的標準進行規范化的數據要求。同時，接頭的相關標準以及接口的性能部分都沒有嚴格的標準，這些對于直流供電的標準化運行形成不利影響。另一方面，現在各種電器的設計大多數是為滿足交流電運行的需求，許多廠商不愿意冒著虧損的風險，進行直流電改造，因為保證電壓的安全性是我國直流電控制的最大問題。電壓過低會增加電阻的消耗；而電壓過高便會對系統的安全運行造成一定的影響。

4.3 相關控制設備與可靠性不高

在直流電傳輸過程中，接入的新電源性能多種多樣，各具特色。這會增加電流傳輸的不穩定性，因此要加強直流電運行時的穩定性；另一方面是電流傳輸過程中的可靠性不足，并且可靠性的測評技術不完善，造成對系統的可靠性測評不高。

5 直流供用電技術的未來發展前景

通常情況下直流電主要可以通過兩種方式獲取，一種是在原有電網的基礎上，將交流電通過整流濾波轉變為直流電；第二種方式是從電流的起點開始，到運輸過程，再到用戶的用電過程，整個電流的傳輸過程都是用直流電方式進行傳輸。從我國目前的發展狀況來看，主要的直流電傳輸方式是利用整流濾波轉變為直流電方式。但是，隨著科學技術的進步，直接運用直流供電技術是大勢所趨，會逐步取代整流濾波轉變為直流電的模式。同時，隨著信息化技術的發展，科技手段將會使直流電供電技術的發展更加完善，使整套設備的運行過程更加合理，有利于我國直流電技術的發展。

6 結束語

直流供用電技術的使用，提高了我國電能的使用效率，簡便電流傳輸的過程，節省傳輸材料，減少線路運行過程中的消耗。在政府倡導可持續發展的國情下，直流供用電技術是保護我國綠色發展的必要舉措。直流電運行過程中存在的問題與不足，要積極借鑒國內外先進的管理經驗，并結合我國的實際發展狀況，探尋出一種適應我國直流供用電技術的方法。