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[摘 要]本文主要研究了全直流供电在清洁能源供电中的应用，即通过合理配置母线电压和主接线的结构，以便于减少电压转换的次数，从而降低系统的能量损耗。同时因为采用的是直流插座，需要避免在负载通断过程中产生危害电弧。通过这一系列的改变，能够使得直流供电配电系统的能源利用效率有一定程度的提高，对于传统的交流供电配电系统的能源利用率，较本就没有直流电源的直流配电系统的能源利用率高，再加上直流配电系统的一系列优化，使得直流配电系统的能源利用效率比交流配电系统的能源利用率更高，这也是为什么现如今提倡直流供电的原因。
[关键词]全直流供电；清洁能源供电
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0356-01
当今社会上，最常用的供电方式就是交流供电，但是交流供电随着电力系统的扩大，输出功率的增加，以及输出距离的增长交流供电就会出现各种各样的问题。其中，最显著的问题就是能耗过大问题，并且在交流供电的情况中，还应考虑相位的问题，以避免相位不一致产生的相抵消的现象。直流供电相比较于交流供电损耗会有一定程度的减少，且在长距离的供电输出过程中不会出现太多问题，故现今社会越来越多的方面均运用直流供电的方式。如何使得全直流供电在清洁能源中更好的应用，下面将从全直流供电在清洁能源供电中的应用存在的问題及问题的解决方案两个方面进行讨论。
一、全直流供电在清洁能源中的应用存在的问题
直流用电设备在使用之前需要将市电的交流电通过电源适配装置转换为设备运行过程中需要的直流电，但是在交流往直流的转换中，不可避免的将会产生大量的能量损失。如果利用如光伏、风能、核能等清洁能源发电，使其输出为直流电，即由直流电网直接供给直流用电设备将会减少无故的损耗。但直流供电系统在设计上存在许多问题需要解决，主要问题有：直线母线电压分级、直流母线结构、直流插座灭弧和能源的调度及管理。
二、全直流供电在清洁能源供电中的应用问题的解决
首先是直流母线电压分级问题。直流母线电压的问题即经由清洁能源发电产生的直流电网后转换的应用电压问题。在日常工作及生活中，人们经常使用的电压无非三个等级，分别为350v，220v以及24v三个等级，这三个等级的电压设置跟其应用有着直接的关系。譬如说，350v电压通常被用于电动汽车充电桩等大功率用电设备中，220v电压的应用范围比较广泛像是住宅电器的用电、酒店设备的用电、办公设备的用电等均使用220v电压，24v电压则适用于弱电设备和控制系统，并且对于这类设备来讲，24v电压的设置不仅可以提高系统的安全性更能降低布线成本。故可将母线电压分为350v，220v，24v三个等级，以便于接下来的使用。
其次是关于直流母线结构的问题。直流母线的结构随着蓄电池组数以及负荷级数不同而有着相应的改变。当系统中仅存在一组蓄电池的时候，直流母线可采用单母线分段或是单母线不分段的接线方式；当系统中存在两组蓄电池组的时候，采用两段单母线接线的方式，将两组蓄电池组分别装在两段母线上，且在两段母线之间连接上联络电器，以保证两段母线切换时不会中断供电，且允许两组蓄电池组短时间的并联运行。具体的直流母线分线结构如图1所示：
其中，（a）反映的是单母线分段结构；（b）反映的是单母线不分段结构
接着是直流插座灭弧问题。在交流供电中负载产生的电弧问题，在直流供电中同样存在，不同的在于直流供电产生电弧危害的可能性比交流供电更大，所以直流供电系统的灭弧措施是必不可少的。具体措施为，在直流插座中，采用电力电子开关和自动控制系统，对电流、电压及电弧建立暂态过程小信号模型，即在确定插头充分接触插座导电体之前没有电流流过，哪怕是极小的电流都不行，以防出现电弧危害。而另一个产生电弧的时间点就是，直流插头与直流插板分离的瞬间，解决方案就是在分离的瞬间断开供电，使得此暂态过程中没有电流，杜绝电弧的产生。
最后是电能调度与管理问题。直流供电网的基本结构为分布式电源、储能原件以及双向能源转换装置，而实现电能调度以及管理，就是通过双向能源转换装置以及能源管理系统软件而实现电能电镀管理的最优化。能源管理系统就是通过控制蓄电池的充放电，及时调整系统的功率平衡。当用电量不大的时候，将电量储存在蓄电池中，当用电量大的时候，将储电池中的电释放到电网当中，以减少供电压力。双向能源装换装置是实现电能调度的唯一转换环节，对于整体系统而言，双向能源转换装置的高可靠性以及高效率就相当于整体系统的高可靠性以及高效率。那么如何提高双向能源装换装置的性能呢？利用软开关实现双向功率的变换就是一种实际可行的方案，软开关的应用能够显著减小转换器在开关过程中的功率损耗。通过利用直流供电网的核心管理软件，完成对智能插座、双向能源转换器以及各类电池状态的数据收集、分析和处理，即通过提高能源使用效率以及调节无关负载的开关时间实现能源的节约，从而实现出直流供电系统的能源利用效率的提高，达到相比较于交流供电系统能源利用效率的提升。
三、结束语
通过对直流母线电压的正确分级，三个等级的电压不仅满足了正常工作及生活的所需电压的电压稳定，更使得性能指标均满足了各个等级的用电器的用电效果达到最佳使用状况，且由于电压稳定使电器在运行过程中没出现故障，而直流供电系统的本身也没有出现问题。且通过对于直流母线结构的合理设计及运用使得供电稳定，供电不会因为用电时间的差异而出现问题。至于电弧危害，也由于对于两个最容易产生电弧瞬间即用电器与插板接触瞬间以及用电器与插板分离瞬间的合理设置而得到了有效的处理。最后通过对于储能元件及双向能源装换装置的合理设置使得直流电源供电系统的能源利用效率得到极大的提升。
参考文献
[1] 罗婉霞，付河.全直流供电在清洁能源供电系统中的应用研究[J].材料研究与应用，2014，8（2）：129-133.
[2] 张青银.黄河公司实现全球首次连续168小时全清洁能源供电[J].中国电业，2017，45（16）：72-72.
[3] 刘振亚，张启平，董存，等.通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究[J].中国电机工程学报，2014，34（16）：2513-2522.
[4] 葛乐.清洁能源定制电能并网控制关键技术研究[D].南京航空航天大学，2016.12（72）：82.
[关键词]全直流供电；清洁能源供电
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0356-01
当今社会上，最常用的供电方式就是交流供电，但是交流供电随着电力系统的扩大，输出功率的增加，以及输出距离的增长交流供电就会出现各种各样的问题。其中，最显著的问题就是能耗过大问题，并且在交流供电的情况中，还应考虑相位的问题，以避免相位不一致产生的相抵消的现象。直流供电相比较于交流供电损耗会有一定程度的减少，且在长距离的供电输出过程中不会出现太多问题，故现今社会越来越多的方面均运用直流供电的方式。如何使得全直流供电在清洁能源中更好的应用，下面将从全直流供电在清洁能源供电中的应用存在的问題及问题的解决方案两个方面进行讨论。
一、全直流供电在清洁能源中的应用存在的问题
直流用电设备在使用之前需要将市电的交流电通过电源适配装置转换为设备运行过程中需要的直流电，但是在交流往直流的转换中，不可避免的将会产生大量的能量损失。如果利用如光伏、风能、核能等清洁能源发电，使其输出为直流电，即由直流电网直接供给直流用电设备将会减少无故的损耗。但直流供电系统在设计上存在许多问题需要解决，主要问题有：直线母线电压分级、直流母线结构、直流插座灭弧和能源的调度及管理。
二、全直流供电在清洁能源供电中的应用问题的解决
首先是直流母线电压分级问题。直流母线电压的问题即经由清洁能源发电产生的直流电网后转换的应用电压问题。在日常工作及生活中，人们经常使用的电压无非三个等级，分别为350v，220v以及24v三个等级，这三个等级的电压设置跟其应用有着直接的关系。譬如说，350v电压通常被用于电动汽车充电桩等大功率用电设备中，220v电压的应用范围比较广泛像是住宅电器的用电、酒店设备的用电、办公设备的用电等均使用220v电压，24v电压则适用于弱电设备和控制系统，并且对于这类设备来讲，24v电压的设置不仅可以提高系统的安全性更能降低布线成本。故可将母线电压分为350v，220v，24v三个等级，以便于接下来的使用。
其次是关于直流母线结构的问题。直流母线的结构随着蓄电池组数以及负荷级数不同而有着相应的改变。当系统中仅存在一组蓄电池的时候，直流母线可采用单母线分段或是单母线不分段的接线方式；当系统中存在两组蓄电池组的时候，采用两段单母线接线的方式，将两组蓄电池组分别装在两段母线上，且在两段母线之间连接上联络电器，以保证两段母线切换时不会中断供电，且允许两组蓄电池组短时间的并联运行。具体的直流母线分线结构如图1所示：
其中，（a）反映的是单母线分段结构；（b）反映的是单母线不分段结构
接着是直流插座灭弧问题。在交流供电中负载产生的电弧问题，在直流供电中同样存在，不同的在于直流供电产生电弧危害的可能性比交流供电更大，所以直流供电系统的灭弧措施是必不可少的。具体措施为，在直流插座中，采用电力电子开关和自动控制系统，对电流、电压及电弧建立暂态过程小信号模型，即在确定插头充分接触插座导电体之前没有电流流过，哪怕是极小的电流都不行，以防出现电弧危害。而另一个产生电弧的时间点就是，直流插头与直流插板分离的瞬间，解决方案就是在分离的瞬间断开供电，使得此暂态过程中没有电流，杜绝电弧的产生。
最后是电能调度与管理问题。直流供电网的基本结构为分布式电源、储能原件以及双向能源转换装置，而实现电能调度以及管理，就是通过双向能源转换装置以及能源管理系统软件而实现电能电镀管理的最优化。能源管理系统就是通过控制蓄电池的充放电，及时调整系统的功率平衡。当用电量不大的时候，将电量储存在蓄电池中，当用电量大的时候，将储电池中的电释放到电网当中，以减少供电压力。双向能源装换装置是实现电能调度的唯一转换环节，对于整体系统而言，双向能源转换装置的高可靠性以及高效率就相当于整体系统的高可靠性以及高效率。那么如何提高双向能源装换装置的性能呢？利用软开关实现双向功率的变换就是一种实际可行的方案，软开关的应用能够显著减小转换器在开关过程中的功率损耗。通过利用直流供电网的核心管理软件，完成对智能插座、双向能源转换器以及各类电池状态的数据收集、分析和处理，即通过提高能源使用效率以及调节无关负载的开关时间实现能源的节约，从而实现出直流供电系统的能源利用效率的提高，达到相比较于交流供电系统能源利用效率的提升。
三、结束语
通过对直流母线电压的正确分级，三个等级的电压不仅满足了正常工作及生活的所需电压的电压稳定，更使得性能指标均满足了各个等级的用电器的用电效果达到最佳使用状况，且由于电压稳定使电器在运行过程中没出现故障，而直流供电系统的本身也没有出现问题。且通过对于直流母线结构的合理设计及运用使得供电稳定，供电不会因为用电时间的差异而出现问题。至于电弧危害，也由于对于两个最容易产生电弧瞬间即用电器与插板接触瞬间以及用电器与插板分离瞬间的合理设置而得到了有效的处理。最后通过对于储能元件及双向能源装换装置的合理设置使得直流电源供电系统的能源利用效率得到极大的提升。
参考文献
[1] 罗婉霞，付河.全直流供电在清洁能源供电系统中的应用研究[J].材料研究与应用，2014，8（2）：129-133.
[2] 张青银.黄河公司实现全球首次连续168小时全清洁能源供电[J].中国电业，2017，45（16）：72-72.
[3] 刘振亚，张启平，董存，等.通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究[J].中国电机工程学报，2014，34（16）：2513-2522.
[4] 葛乐.清洁能源定制电能并网控制关键技术研究[D].南京航空航天大学，2016.12（72）：82.