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目前直流微电网的十大应用场景

发布时间:2021-07-22 19:04:04 阅读: 来源:直埋厂家

直流微电的十大应用场景

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这样已经不能满足需求,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。

③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、(3)离子交换膜产品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

直流电落在镜头表面的灰尘不会产生交变电磁场,因此电磁辐射小,更加环保。

当然,直流微电来满足本身的需求乃至世界的需求目前也有部分技术问题亟待恒旭不断创新与时俱进解决,如直流断路器等目前实现过程复杂、成本较高等。

3直流微电中的共直流母线技术

直流是一种组织方式,可以将各种新能源发电、储能、负荷通过直流母线耦合起来,这就是所谓直流微电的概念。直流微电是由直流构成的微电,是未来智能配用电系统的重要组成部分,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电,直流微电可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。

交流微电需要控制提供的频率、幅值、相位,而直流微电的关键问题是直流母线的幅值,这就需要直流微电中的共直流母线技术。

定义:通过一条公共的直流母线将所有微电源连接起来,整个直流母线通过一个双向DC/AC与交流电对接,其称为共直流母线的技术路线。

共直流母线已经已经有几十年的历史了,是非常古老的技术路线,最早的时候只是交流大电通过整流提供直流电。只有一种方式,并且负荷简单,但是非常不灵活。

现在的发电的手段和储能的手段和负荷的种类都比以前复杂的多,这些全部是影响直流母线的因素。因而现在的直流母线技术灵活性更强,同时复杂度也很高,复杂到一定程度需要一个上层的系统来进行有效的能量管理。

共直流母线技术的三个要素:双向DC/AC另外、双向DC/DC以及能量管理。

双向AC/DC

因为早期的负荷都是交流的,所以最早需要解决的问题就是DCAC,这个现在已经有很多企业在做了。这里不做赘述。

双向DC/DC

如果基于直流母线给直流负荷供电,必须需要DCDC,随着直流负荷的增多,DCDC的场景、电压等级也需要随之越来越丰富,价格也需要越来越低。

能量管理

当所有的设备、功能齐全之后,需要开始考虑优化,可以分为四个部分:

1.首先需要监控,保证安全性。

2.然后通过智能的调度,保证稳定性,和经济性。

3.利用云和大数据来分析用户行为,由此进行优化

4.最后需要做到互动,通过各种手段,如经济上奖励或者惩罚来让用户参与到系统中来。

4直流微电的应用场景

点击播放嘉宾对直流微电应用实例的详细分析:

总结:

直流电时代还早,直流母线时代已来

直流负荷已经逐步应用

直流变换器的成本降低极为重要

智能型共直流母线技术值得普及

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