智能建筑中直流供电系统的应用

智能建筑中直流供电系统是怎样应用的？直流供电系统的原理与优势是什么？请看下文鲁班乐标为您编辑的文章。

在现代智能建筑中，多样化的电器对电力负荷的需求各不相同，换流设备较为普遍，传统的交流供电系统已经无法适应此种现状。直流供电系统能够有效减少电力变换器件，也可以充分发挥分布式能源的经济效益，对智能建筑节能目标的实现有着重要作用。本文就对智能建筑中直流供电系统展开分析，以促进直流供电系统在智能建筑中的应用。

近些年来，随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，绿色、环保、节能的智能建筑成为建筑行业的主流趋势。电能是智能建筑主要的能源，提高电能应用效益、节省电力能源是智能建筑的重要目标。相较于传统的交流供电，直流供电在传输效率、电能损耗以及供电可靠性等方面，都有着一定优势，所以，加强对直流供电系统的研究，将其合理、有效地应用于智能建筑当中，有着重要意义。

一、直流供电系统的原理与优势

（一）直流供电系统的原理

直流供电系统是通过采用直流母线，在交流电网、储能装置和分布式电源的共同供电和母线电压控制、变流器协调控制基础上，实现建筑高效供电的目标。相较于交流供电系统，直流供电系统省去了许多电能转换环节，不仅可以减少电能的损耗，提高电能利用效率，也能够减少电力系统管理环节，保证电能供应的可靠性。

（二）直流供电系统的优势

1降低损耗。在直流供电系统中，采取的是正、负两极方式，交流供电系统是通常为三相电，导线为四条或者五条。以同一电压等级为准，直流供电系统在导线上发生的电能损耗远远低于交流供电系统，加上直流供电系统不会发生涡流效应、集肤效应以及无功损耗，整体的线路损耗得到有效降低。

2提高传输效率。由图1和图2可知，在直流供电系统中，交流和直流转换的次数减少，有效降低了由于转换导致的损耗。交流电网提供的交流电在AC-DC转换后，变成UPS中直流电能，再经DC-AC转换成为用户使用的交流电，相比于交流供电系统，在同样转换效率下，转换损耗能够减小17%左右，传输效率得到提升。

3保证电能质量。在传统交流供电系统中，由于电压波动、三相不平衡、谐波污染、电压瞬间跌落以及无功欠缺等问题的存在，电能质量得不到有效保证。在直流供电系统中，无功补偿、频率波动等问题都可以避免，加上分布式储能技术的支持，可以有效保证电能质量。

4供电可靠。在交流供电系统中，由于同步发电机之间存在功角稳定难以统一问题，容易发生失步运行，加上联系电抗会随线路延伸而增大，供电不稳定问题较为突出。直流供电系统则有效解决了供电不稳定问题，即使有一极发生故障，另一极也可以提供一半功率电能，不会像交流供电一相故障则全线停电一样，供电的可靠性得到保障。

5降低污染。在交流供电系统在电磁场强度、影响范围等方面都会远远超出直流供电系统，会产生较严重的电磁辐射污染，电磁干扰和电晕损耗等也较大，由此可知，直流供电系统能够有效降低污染。

二、智能建筑直流供电系统的架构与应用技术

（一）智能建筑直流供电系统的架构

在现代智能建筑中，需要以建筑本体作为基础平台，通过对系统、结构、管理和服务的优化组合，实现建筑的办公、生活和通信功能，创造高效、舒适的环境，更好的服务于人们生活。在此要求下，需要建立高效、安全、稳定的供电系统，由于直流供电系统具有突出优点，能够有效满足图3：智能建筑直流供电系统架构图。智能建筑的供电需求，其基本架构如图3所示。在图3所示智能建筑直流供电系统当中，直流母线电压等级有300V和48V两种，其中，300V直流母线主要负责大电网电力能源的接入和高电压用电，48V直流母线主要是满足用户电压照明设备、IT设备等低压用电。在此系统中，如果建筑本身的交流电网电能供应较为充足或者有剩余情况时，系统中的储能电池可以将多余的电能蓄积起来；若是建筑本身电能供应发生不足，需要通过大电网，利用风力、光伏等发电来满足电能需求。同时，系统中还存在通信和智能控制系统，通过对直流设备的有效控制，可以根据需求实现对照明、IT设备等用电的有效控制。

（二）智能建筑直流供电系统的应用

1选择合适直流电压等级标准。在智能建筑直流供电系统中，如果电压标准过低，就需要增加电缆直径，增大布线难度，导致线路损耗增大、成本增加；如果电压标准过高，容易造成一定安全隐患。因此，在智能建筑直流供电系统应用当中，要选择交流电源的额定电压最大值作为直流电压的电压等级标准，确保直流供电系统的正常、稳定运行。

2优化能源和储能设备的配置。在智能建筑直流供电系统中，除了火力发电厂的交流电源外，为提高建筑的经济可行性，实现智能建筑绿色的目标，还需要加大风能、太阳能等可再生能源的利用程度，设计合理的风力发电、光伏发电方式，并将其有效接入到直流供电系统当中，优化能源配置水平。

3提高直流供电关键设备水平。在智能建筑的直流供电系统中，当设备负载功率较大时，当前直流开关和插头等装置难以保证用电过程的安全，容易引发用电安全事故，加上直流供电系统中不会发生电流过零点，直流断路器，尤其是400V以上的中、高压直流断路器基本不存在，直流供电系统的安全防护是一个十分严重的安全隐患，对智能建筑直流供电系统的应用造成了阻碍。针对此种问题，需要加大在直流供电系统关键设备方面的投入，加强技术研发，提高关键设备水平，才能确保智能建筑直流供电系统的安全，促进其实际应用。

4做好直流供电系统管理控制。在直流供电系统当中，存在有多种形式的能源，其特性各不相同，加上供电系统本身的孤岛运行、与大电网之间的并网运行和运行过程中各种状态的切换等，对整个系统的管理控制带来了极大困难。就当前智能建筑直流供电系统管理控制情况来看，采取的主要有电压下垂控制和主从控制两种方式，通过利用上层控制器实现对智能建筑内各种储能装置、电源设备等换流器的管理与控制，保证供电的可靠、稳定。上述管理控制方式在效率、可靠性等方面还存在一定不足，因此，加强对直流供电系统管理控制方式的研究，采取高效、科学、成熟的管理控制方式，对智能建筑直流供电系统水平的提升有着重要作用。

三、结语

综上所述，在现代智能建筑中，直流供电系统是符合其电力需求的供电模式，较之于传统交流供电系统，其电能质量、传输效率和供电可靠性都能够得到提升，线路损耗、供电成本可以有效降低，充分保障电力供应效益。在智能建筑直流供电系统应用当中，要从电压标准、设备配置、技术水平以及系统管理控制、运行维护等多个方面入手，提高直流系统的水平，从而保障智能建筑供电的可靠、经济和节能。

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