【直流百问】3.直流电网能否取代交流电网?

首先明确的一点是,直流与交流并非是泾渭分明的二选一,并非是直流要取代交流。实际上,直流供电已经与交流并行存在了一百多年,一直在很多工业和专用领域得到应用。现阶段,乃至可以预见的很长一段时间内,直流供电是作为交流供电的补充和完善的角色存在的。
在“电网”层面,无论是输电网、配电网使用的直流系统,其适用性和可实施性主要由电力电子装备和控制保护装备的成本和性能来决定。由于这两类装备短期内无论是成本、体积、运维的复杂性,以及可靠性等方面,直流都无法替代现有的交流系统使用的线圈类设备(变压器、电抗器)和自动化装置。同时,高电压等级的直流断路器的价格、体积、可靠性等指标,也完全无法与现有的各类型交流开关设备去对比。因此,直流电网不可能替代交流电网。但是在大容量远距离输电、大区域异步联网,远距离海底电缆输电等场合,或者一些特种供电场合,直流已经得到了广泛的应用,并且有着不可替代的优势和应用价值。

在“建筑”层面,建筑直流供电可以给用户带来若干明确的收益,特别是对于建筑可再生能源的接入和利用,直流配电具有独特的优势、直流系统电压和电流的控制加灵活方便,可以不依赖于控制系统,通过电压传递功率需求信息实现系统的稳定运行。这一特点使得直流系统功率分配、调节和控制变得更加简便,与常规依靠通讯等方式对设备进行控制相比,不需要主从控制中心,不需要专门配置通讯,不要单独配置传感器,设备成本更低,可靠性更高,非常适合“点多、量大面广”的民用建筑分散控制场合应用。但是考虑到建筑类型多样,设备产品配套以及习惯和认知等复杂问题,建筑直流供电普及应用历程必然是在一个在特定场景内长期和持续的过程。

国家电网的跨区域特高压输电通道(图片来自国网《社会责任报告2020》)
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