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直流微电网的十大应用场景

北极星储能网  来源:能源e直播  作者:王涛  2018/5/23 8:49:47  我要投稿  

北极星储能网讯:本文主要介绍了直流应用的变化和趋势、直流的优势、直流微电网中的优点及应用场景等内容。

1、直流应用的变化和趋势

一百年前爱迪生直流电和尼古拉˙特斯拉交流电的技术线路之争中,特斯拉的交流电占据了一百年时间里绝大部分市场份额,几乎成为电力输送的代名词。但事实颠覆了大家的直观感觉,在实际用电设备的最终环节大部分都是直流,因为直流电源系统可靠性较高、电压平稳,抗干扰性能好,直流开关电源效率也高于交流UPS,直流电压低可以很容易实现电池的较长后备时间,也较容易实现不间断供电。

而当年的技术条件有限,交流变压器很快被研发出来,而直流变压器迟迟未被开发,没有直流变压器,就无法升高电压、减小电流和损耗,将电输送至千家万户。

如今,随着电力电子技术的不断发展,直流电发展的关键问题被解决,伴随着新能源的爆发,直流有了明显的优势以及更好的发展路径。可以从以下三方面来看:

①负荷端一是数字社会,如腾讯这种创新型企业,当100万台服务器运作时,其能源消耗已占到所有支出中最大比重,其数据中心的负荷是直流的;二是交通电气化,无论天上飞的、路上走的还是水里游的交通工具都有电气化趋势,如美国的燃料电池飞机、特斯拉/蔚来的电动汽车,都是较典型的电气化交通工具,其复合也是直流的。这两个是负荷端最大、最主流的变化。

②发电端以化石能源为主要结构能源供给形势已经不能满足需求,必须寻求新的能源结构。而光伏发电、燃料电池、生物质能等各种各样的新发电形式,绝大部分都是直流。

储能端由于发电端的新能源形式大多不稳定,所以需要配置储能,而储能大多数为直流,如说锂电池、铅炭电池、超级电容等储能设备都是直流。

从负荷端、发电端、储能端三方面都可以看出直流地位越来越显著。

2、直流的优势

从技术上说,交流电有幅值、频率、相位三个量需要控制,而直流电只需要控制电压幅值,更加简单稳定,且实际用电设备的最终环节大多是直流的。直流自带关键词:简单、绿色、高效。

具体来讲,直流微电网有以下优点:

1、没有无功问题

直流系统中不存在无功电流分量,在提供同样有功功率的情况下,直流系统电流幅值及相应损耗较交流系统更小,当直流微电网电压为交流线电压的两倍时,直流线路的有功损耗仅为交流线路的15%-50%。没有无功问题也使电压分布与线路电感、电容参数无关,更有利于电压控制;

2、没有相位问题

交流电网中的设备(主要为电源)切换与相位、相序、频率等交流电特征量密切相关,直流微网上的设备无需考虑相位问题,切换更容易,稳定性也得到增强;

3、结构简单

由于大多数新能源发电都是直流电,如果并入直流母线,则只需要一级变换,省略了许多变流器环节,降低了损耗,节省了经费,也提高了可靠性;

4、体积小

DC/DC变换器多采用高开关频率,因此装置功率密度远大于工频变流器,体积更小;

5、高质量供电

由于大多数储能都是直流电,因此直流微电网更易于接入储能装置,从而提供高质量供电;

6、绿色、环保

直流电不会产生交变电磁场,因此电磁辐射小,更加环保。

当然,直流微电网目前也有部分技术问题亟待解决,如直流断路器等目前实现过程复杂、成本较高等。

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