蘇文

摘要：目前將家庭之中部分的電路，更改為低壓直流供電的方式，會更加符合我國絕大多數(shù)家庭的經(jīng)濟(jì)以及住房的水平。該方式不僅能夠?qū)⒕用褚馔庥|碰到工頻交流電壓，而出現(xiàn)傷害的風(fēng)險降低，還可以節(jié)省部分家庭因為安裝太陽能發(fā)電設(shè)備，需要配備直流逆變器的經(jīng)濟(jì)成本;除此之外，還能夠提高電能的使用效率，將家中各類的家用電器制造成本進(jìn)行降低。而當(dāng)外部電網(wǎng)的電源出現(xiàn)事故，出現(xiàn)供電中斷的時候還可以保障家庭之中一些重要設(shè)備的用電不受影響，從而將家庭用電的可靠性進(jìn)行提升。本文對于目前我國低壓直流供電技術(shù)研究方向進(jìn)行分析，探究居民家庭中使用低壓直流供電的意義，最后進(jìn)一步了解居民家庭中使用低壓直流供電社會效益，希望可以進(jìn)一步推動我國低壓直流供電技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：居民家庭;直流供電技術(shù);經(jīng)濟(jì)性效益

中圖分類號：TM72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前我國家庭中供電方式中最為廣泛的，便是220V50HZ的工頻交流供電方式，其存在較多的優(yōu)勢，例如可以選擇利用變壓器進(jìn)行升壓，是電能可以在更高效率的情況下，大規(guī)模地運(yùn)輸?shù)竭h(yuǎn)距離的負(fù)荷中心之中;但是也存在一定的問題，比如當(dāng)居民無意中接觸其時，便會導(dǎo)致因為受到電擊而受傷甚至死亡;或者在外部電網(wǎng)出現(xiàn)停電時，蓄電池等備用電源可以提供的電力供應(yīng)可靠性較差。因此其并不適合在家庭中使用。而低壓直流供電方式，其能夠直接在低壓直流電路之中的蓄電池組進(jìn)行并聯(lián)，或者選擇和太陽能光伏電池進(jìn)行連接，使居民家中的用電設(shè)備的運(yùn)行不會出現(xiàn)間斷情況，解決由于交流供電方式而帶來的可靠性問題。

一、目前我國低壓直流供電技術(shù)研究方向

（一）降低直流用電設(shè)備的能耗

當(dāng)前我國低壓直流供電技術(shù)的研究方向，主要為降低直流用電設(shè)備的能耗，即LED發(fā)光技術(shù)，其主要是以半導(dǎo)體技術(shù)作為基礎(chǔ)，或者選擇CPU制造技術(shù)。就現(xiàn)階段的情況分析，LED發(fā)光技術(shù)的使用范圍較為廣泛，這主要是因為相對于節(jié)能熒光燈來說，其節(jié)能效果會高出一倍之多，使用壽命則會高出近十倍左右[1]。而如果可以將其代替其他高耗能的照明技術(shù)，可以實現(xiàn)較高的節(jié)能效果。現(xiàn)階段由于智能電器的普及性，因此在我國家庭中，使用CPU的數(shù)量也在不斷地增加，從而也可以達(dá)到耗降低的效果。

（二）提高二次電池的存儲能力以及工作效率

目前在進(jìn)行二次電池研究時，最主要的方向便是要將成本降低，從而使電池的使用壽命得到延長，并且可以使其性能得到提高。而在這之中，降低成本和將使用壽命延長，是對于目前現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行完善以及改革。比如對于鉛酸蓄電池技術(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的研究優(yōu)化，從而將該電池技術(shù)的壽命進(jìn)行延長。而進(jìn)行性能提高，最主要的研究是對于一些新興的材料，或者技術(shù)進(jìn)行研究[2]。

（三）高效率產(chǎn)生低壓直流電

當(dāng)前我國可以直接產(chǎn)生直流電的有以下幾種：第一，對其他電源完成轉(zhuǎn)換;第二，使用一次電池;第三，直接產(chǎn)生直流電的各類發(fā)電設(shè)施。需要注意的是，在這幾種方式之中，一次電池是因為化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)直流電，這會導(dǎo)致其成本增高，并且出現(xiàn)一些環(huán)境問題[3]。除此之外，由于我國目前氫電池研究技術(shù)依舊存在較多的問題，因此價格相對較為高昂，性能也無法保持穩(wěn)定，在進(jìn)行推廣時會比較困難。因此目前我國進(jìn)行研究時，最主要的一個方向，便是要使用新興技術(shù)，將其他的電能轉(zhuǎn)化成為直流電，從而實現(xiàn)工作效率的提升;或者研究出可以低成本并且具有可靠性的直流發(fā)電設(shè)備。

二、居民家庭中使用低壓直流供電的意義

（一）居民家庭中使用低壓直流供電可以實現(xiàn)節(jié)能減排

1、低壓直流供電能夠降低家用電器的能源消耗

居民在家庭中所使用的電器絕大多數(shù)都是低壓直流電，因此一般情況下在家里需要配備一套降壓整流設(shè)備，才能將家中的工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┘矣秒娖魇褂玫牡蛪褐绷麟?。而在這一過程之中，便會由于轉(zhuǎn)換的過程而出現(xiàn)相應(yīng)的能源損耗。而如果家中安裝的為低壓直流電，進(jìn)行統(tǒng)一化的供電，那么便可以節(jié)省資源損耗[4]。特別是現(xiàn)階段我國很多的電器，在保持待機(jī)的狀態(tài)下，其實該電器本身所進(jìn)行消耗的電能并不多，但是由于轉(zhuǎn)換的原因，其配套所消耗的電能卻較多，因此即使在待機(jī)的狀態(tài)下，導(dǎo)致其依舊消耗大量的電能。

2、低壓直流電供電可以提高LED照明系統(tǒng)的工作效率

當(dāng)前LED發(fā)光技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，相較于性價比較低的節(jié)能熒光燈，使用LED照明燈具會達(dá)到更好的節(jié)能效果，據(jù)計算，如果將LED燈具替代交流節(jié)能熒光燈，居民每年平均可以節(jié)省近40元。除此之外，相對于交流節(jié)能熒光燈，LED燈具的使用壽命更長達(dá)10倍之多，并且二者價格相似，在使用的過程中，會為用戶節(jié)省更換燈具的成本。

而LED燈具其內(nèi)部工作，主要是根據(jù)低壓直流電通過半導(dǎo)體進(jìn)行工作，因此如果是使用工頻交流電壓，便需要為相應(yīng)的LED照明燈具，其配套相應(yīng)的輸出電壓，以此來實現(xiàn)將整流電路進(jìn)行降低的效果。并且為了能夠及時發(fā)散其工作的熱量，在必要時便需要將LED燈具的體積進(jìn)行增加，便會導(dǎo)致燈具外殼材料和包裝材料有所浪費[5]。

（二）居民家庭中使用低壓直流供電可以提高用電過程的安全性

現(xiàn)階段我國最為普遍一種應(yīng)用便是工頻交流電，這主要是因為，其在進(jìn)行大型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)電中較為合適，并且會在進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸大容量電能的時候，可以更加方便地升降電壓。但是在家庭日常使用時，如果人們十分容易會因為觸電而受到傷害，甚至死亡。因此從安全角度來看工頻交流電并不適合在人們?nèi)粘Ｉ畹沫h(huán)境中使用。由于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展還存在不均衡的問題，所以我國很多家庭，都還處于老舊的房屋，其中布置的電線也較為簡單，工作人員沒有定時對其進(jìn)行檢查，并且將已經(jīng)受損的線路進(jìn)行更換，導(dǎo)致存在較多的安全隱患問題。但是如果選擇使用直流供電方式，其在使用過程中，只需要利用兩根線，便可以保障安全。即使人們有時直接觸碰到帶點的低壓直流電極的時候，也不會出現(xiàn)人身安全問題。因此可以說使用低壓直流供電方式，最主要的一個優(yōu)勢便是安全性比較高[6]。

（三）居民家庭中使用低壓直流供電可以提高可靠性

在當(dāng)前居民日常的生活之中，經(jīng)常會出現(xiàn)，由于當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)需要檢修，或者出現(xiàn)故障，或者居民自身由于沒有及時繳費而出現(xiàn)停電的問題。而在停電的時候，便會使居民的室內(nèi)無法照明，以及需要電能運(yùn)行的設(shè)備工作出現(xiàn)停止現(xiàn)象。而這在某種程度上會使居民出現(xiàn)精神恐慌，以及經(jīng)濟(jì)上的損失。因此現(xiàn)階段供電方案，最科學(xué)可靠的便是要選擇使用低壓直流供電系統(tǒng)[7]。如果使用該系統(tǒng)，在停電之后，低壓直流供電方式，其能夠直接將低壓直流電路之中的蓄電池組進(jìn)行并聯(lián)，或者直接將太陽能光伏電池進(jìn)行連接，實現(xiàn)用電的設(shè)備可以持續(xù)性的運(yùn)行，而不會出現(xiàn)間斷，解決由于交流供電方式而帶來的可靠性問題。

三、居民家庭中使用低壓直流供電社會效益

（一）居民家庭中使用低壓直流供電的環(huán)保效益

近些年，我國大部分的家庭，在使用的過程中，最常見、數(shù)量最多，以及使用效率最高的就是照明燈具。因此在居民的家庭之中，選擇使用低壓直流供電，不僅能夠?qū)ED照明燈具的價格進(jìn)行降低，還可以將燈具的實際使用壽命進(jìn)行延長，這主要是因為將原本交流供電LED燈具之中的降壓整流部分有所節(jié)省[8]。除此之外，交流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電的能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的取消，使用低壓直流供電的照明燈具，會具備更高的發(fā)光效率。另外，低壓直流電的照明燈具，相對于其他的燈具來說，價格會更加低廉，使用壽命卻比其更長，所以在該類節(jié)能照明燈可以得到普及的時候，會帶來巨大的環(huán)保效益。

當(dāng)我國居民家庭所使用的家用電器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷鞴╇姷那闆r下，便不需要配套相應(yīng)的降壓整流電源，從而節(jié)省了因為降壓整流電源而消耗的電能，從而為我國的環(huán)保做出較大的貢獻(xiàn)。而利用低壓直流電的供電方式，可以將其和太陽能光伏電池直接進(jìn)行并聯(lián)，所以便節(jié)省了直流逆變器，還會消除在使用交流并網(wǎng)時，太陽能光伏電池在安裝規(guī)模上的具體要求[9]。而一旦沒有安裝規(guī)模限制的時候，便會降低居民家庭安裝太陽能光伏電池的門檻，可以更好地節(jié)省資源，實現(xiàn)環(huán)保效益。

（二）居民家庭中使用低壓直流供電的居民家庭的效益

1、安全效益

使用工頻交流電，當(dāng)居民無意中接觸其時，便會導(dǎo)致因為受到電擊而受傷甚至死亡。而如果在居民家庭采用低壓直流供電技術(shù)，能夠?qū)⑷藗兒凸ゎl交流電壓所接觸的概率進(jìn)行降低，相應(yīng)來說便會使由于觸電而出現(xiàn)傷亡的人數(shù)有所降低。其不僅會更加明顯地將家中成員由于電機(jī)而致死的可能性較低，還可以減少出現(xiàn)因為線路老化，或者受潮，而出現(xiàn)火災(zāi)事故的可能性較低，這主要是因為低壓直流電對于線路絕緣的要求較低[10]。

2、供電可靠性效益

當(dāng)居民家庭中安裝了光伏發(fā)電以及蓄電池低壓直流供電系統(tǒng)，那么即使家庭之外出現(xiàn)了電網(wǎng)停電情況，雖然用戶無法使用電淋浴進(jìn)行洗澡，也不能使用微波爐，或者電磁爐做飯，但是用戶至少可以保障家庭中可以正常的照明，冰箱也能正常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，從而不會出現(xiàn)食物腐爛等問題。家庭如果條件比較好的情況下，還可以利用LED電視，或者使用筆記本電腦，以及給自己的手機(jī)充電等。

3、經(jīng)濟(jì)效益

居民家庭如果選擇使用低壓直流供電方式，其安裝太陽能光伏電以及蓄電池時，其進(jìn)行實際投資的價格，和購買一臺較高價的家用空調(diào)價格相似。但是居民卻能夠獲得太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其不僅可以使家庭使用電量有所減少，即使處于峰谷電價時期，也能夠在低谷的時候，利用外部的電電網(wǎng)電力，對于蓄電池進(jìn)行充電，從而實現(xiàn)家庭電費支出的減少[11]。而利用太陽能光伏電池低壓直流電，進(jìn)行電熱水器加熱，其相較于傳統(tǒng)式的集熱管式的熱水器而言，其并不需要管理密封，或者要求保溫工藝等問題。而其在進(jìn)行安裝的過程中，和進(jìn)行保養(yǎng)的時候，成本相對于傳統(tǒng)式的太陽能熱水器而言，也會有明顯的降低，其使用壽命相對而言時間也更加長。

除此之外，在進(jìn)行低壓直流電路布置的時候，相對于液體管路布局來說會更加隨意，這主要是由于其并不需要考慮液體循環(huán)阻力等相關(guān)的問題。因此其建造的成本會更加低，出現(xiàn)故障的概率也不高。其不止不需要擔(dān)心管路會出現(xiàn)液體泄露的問題，也不需要擔(dān)心液體管路出現(xiàn)凍結(jié)等情況，因此不需要采用保溫防凍措施，使家庭在家用電器成本得到了節(jié)省。

（三）居民家庭中使用低壓直流供電的社會穩(wěn)定效益

現(xiàn)階段，如果現(xiàn)在居民家庭之中低壓直流供電系統(tǒng)的備用電源有所普及，便可以將由于大面積停電，而造成的相關(guān)問題進(jìn)行改善，可以降低對于社會穩(wěn)定的沖擊力度。目前我國現(xiàn)代化生活發(fā)展速度不斷加快，而人們對于電能的依賴度也不短提高。在出現(xiàn)大規(guī)模停電的時候，不僅會使人們由于失去照明而產(chǎn)生的恐懼有所降低，也可以保障人們的生活工作秩序不會受到較為達(dá)到干擾。在當(dāng)前我國社會中，如果長時間出現(xiàn)大規(guī)模的停電，那么便有可能會使人們的生活以及工作出現(xiàn)較大的干擾，其帶來的經(jīng)濟(jì)損失無法估計，人們有可能會陷入“失聯(lián)”的恐懼之中[12]。但是如果居民家庭中低壓直流供電系統(tǒng)有所普及之后，可以保障居民家庭生活中，一些必要的電力得到保障，從而出現(xiàn)大規(guī)模停電時，社會穩(wěn)定得到了維護(hù)。

四、結(jié)論

目前我國居民在家庭中使用低壓直流供電方式，最重要的一個優(yōu)勢便是其可以直接并聯(lián)在低壓直流電路之中的蓄電池組，或者太陽能光伏電池，從而保障家庭之中重要的用電設(shè)備運(yùn)行不會出現(xiàn)間斷。而當(dāng)前人們經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，對于用電的可靠性等提出了更為嚴(yán)格的要求，其中一項便是要求信息設(shè)備可以時刻保持運(yùn)行的狀態(tài)。因此目前居民在家庭中使用低壓直流供電系統(tǒng)，便可以解決交流供電出現(xiàn)可靠性較差的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]黃怡，吳迪，王智冬，等.級聯(lián)多端雙起點特高壓直流與兩端特高壓直流方案經(jīng)濟(jì)性比選影響因素分析[J].電力建設(shè)，2018，32（12）75-76.

[2]楊林，王海峰，趙威.一種小型海流能獨立發(fā)電系統(tǒng)的自供電直流變換器[J].電工電能新技術(shù)，2018（7）：77-80.

[3]侯博，南家楠，呂海霞，等.基于柔性直流輸電技術(shù)的偏遠(yuǎn)地區(qū)供電能力研究[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2018（2）：50-52.

[4]石揚(yáng)，曾進(jìn)輝，劉夢圓.基于交直流耦合的地鐵牽引供電系統(tǒng)潮流算法研究[J].現(xiàn)代制造，2017（33）：130-131.

[5]唐曉駿，韓民曉，謝巖，等.應(yīng)用于城市電網(wǎng)分區(qū)互聯(lián)的柔性直流容量和選點配置方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019（5）：1709-1716.

[6]張飛.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（20）：106-107.

[7]黃慶旺，王新明，周玉芳，等.并網(wǎng)三相逆變-變頻穩(wěn)壓電源供電技術(shù)方案[J].物理通報，2018，37（9）：107-109.

[8]張瑞東，鄧衛(wèi)，張學(xué)，等.面向不間斷供電的多端交直流混合配電網(wǎng)控制策略[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2019（2）：33-36.

[9]鐘祥健.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)熱過負(fù)荷溫度保護(hù)定值與取流情況分析[J].現(xiàn)代制造，2017（18）：59-59.

[10]李婷，胥威汀，劉向龍，等.含高比例可再生能源的交直流混聯(lián)電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)研究綜述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019（12）：177-187.

[11]李順昕，霍菲陽，劉麗，等.超級電容在智能變電站直流供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2017，25（14）：73-77.

[12]段立新.城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)鋼軌電位升高原因及控制措施[J].城市軌道交通研究，2019（6）：11-15.