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随着电力电子技术的发展,无论配电系统本身,还是最终的电力用户都越来越普遍采用直流配电或用电设备。直流配电技术能不能作为未来电网的一种形态值得深入研究。
采用直流配电的驱动力
在电源侧,分布式电源主要为光伏发电、风力发电、燃料电池及微型燃气轮机,这些电源发出的电力均为直流电或经简单整流变为直流电,如果这些直流电直接并入直流配电网,则省去了大量的换流环节,从而也降低了功耗。
在用电侧,直流配电技术的应用主要体现在用电负荷,包括办公用电、商业用电、居民用电方面。
如:办公用电(计算机和办公设备)、商业用电(直流变频空调、电动汽车充电)、居民用电(采用直流变频技术的空调、冰箱、洗衣机)中的很多设备越来越多采用直流电。
此外,大规模互联网服务器机房的集中供电、移动通讯公司的服务器机房、发电厂控制机房、变电站控制机房 、电网调度控制机房都采用直流供电方式。
对于用户,虽然直流配电在很多场合优势明显,但从公共网来说,还没有大规模、商业化的直流公共配电网。
从负荷发展趋势看,新的能源、新的电力电子技术、新的负荷将驱动未来配电网走向不断创新的发展模式,也将会驱动直流配电网的发展,但能不能形成规模或什么时候能实现?却不是一朝一夕能够实现的。
直流配电技术要想在电力系统中得到广泛应用,可能还要有很长的路要走。从技术经济以及充分利用原有交流配电系统存量资产的角度出发,交直流混合配电更有可能成为可行的过渡技术模式。
国内外直流配电技术研究的现状
在输电领域,直流模式传输电力早已是成熟技术,如远距离大容量的直流输电技术。
在配电领域,直流技术推广面临挑战,主要的技术瓶颈有:早期换流器功耗较大,且价格昂贵,在一定程度上延缓了直流配电技术的推广应用。
随着技术进步,新型半导体材料的进步促进了直流配电技术和直流家电产品的发展,使得直流配电技术的应用也开始提到议程。
欧洲
荷兰能源研究中心(ECN):于1997年系统地提出在住宅中采用直流配电技术的实施方案,国际能源机构(IEA)对此予以肯定。
德国亚琛大学:提出了“City ofTomorrow”城市供电方案:用中压直流环网作为城市配电系统的骨干网,环网通过大功率AC/DC和DC/DC从传统的交流输电网和直流输电网获取电能。
瑞典兰德大学:研究了直流配电系统的电压控制和功率分配,研究的对象为五端环形电网,探讨了直流配电网的特征。
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