规代建览电气
-研究与探讨-No.l Vol.12 (Serial No.133) 2021
直流建筑技术概述与应用前景lilyallen
韩瀛，乌聪敏
(天津大学建筑设计研究规划总院有限公司，天津 300073)
扌商 要：迅速发展的分布式能源伴随着直流系统的应用，直流负荷在安全、能效
等方面的优势逐渐显现，建筑直流供用电模式前景广阔。讨论了直流供电特性，分
析哪些建筑更易于采用直流供电系统，给出了典型系统接线，并阐述了直流供用电 规模化前景及其需要攻克的技术难题。
关键词：直流供电；可再生能源；照明负荷；办公建筑
中图分类号：TU 852 文献标志码：)文章编号：1674-417(2021)01-0005-03DOI ： 10.16618/j. cnki. 1674-8417.2021.01.002
韩瀛(1974_)，男， 高级工程师，从事建
筑电气设计。
0 引 言
分布式清洁能源是我国未来能源发展的重
要方向。据统计，我国2018年分布式能源发电 占比为4. 79% ,2020年预计将达到8. 7% $分布 式电源多为逆变型电源，交直流转换环节增加了
额外的损耗。因此，直流供电作为充分消纳本地 可再生能源的手段，将随之进一步扩展。此外,
大约95%以上的建筑内交流负荷可以用更高效 直流负荷替代。分布式电源与建筑一体化设计
将是建筑供配电系统未来发展的重要方式，建筑 直流供用电具有广阔的发展前景$
1直流供电特性分析
与传统的交流供用电模式相比，建筑直流供 用电在能源效率、控制模式、电能质量等方面优 势明显& 1-'$
(1 )能源效率高。直接采用直流输电，避免
UPS 等电源输出再次转换为交流输送电能，通过
减少AC/DC 的转换环节来减少不必要的电力 损耗$
(2)控制灵活。建筑内直流供电使照明调
光、电机调速更加简易可行，可以根据时间以及 人员工作状况及时调整建筑的运行状态，在非高
峰时间使建筑运行在低能耗状态，有效节省能
源。配置储能的直流供电系统则能够结合“峰谷
电价”有效降低运行成本。
此外，直流供电系统的电能质量及供电可靠 性优于交流供电系统，同时电磁污染也低于交流
系统$
2直流建筑用电设备分析
2.1照明负荷
led 的应用及快速发展为建筑直流技术应用
掀开了序章。目前，不少直流建筑技术主要应用
在直流照明及其调光方面。近年led 的发展更加
迅速与全面，效率从70 lm/W 提高到200 lm/W ,
常用的一般都在100〜120 lm/W ；很好地解决光 源刺眼以及蓝光效应的问题，已经开发办公、商
用、高大空间、泛光、景观、消防应急照明等全系
列的光源与配套灯具，现在一般电器商店销售的
基本都是LED 灯，建筑内LED 的应用为直流供
乌聪敏(1983_)，女，高级工程师，从事建筑电气设计。
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No.l Vol.12（Serial No.133）2021
电提供了基础。
2・2机房负荷
disk办公类建筑要考虑到办公的安全便捷以及物业管理、楼宇运维等方面，在建立数据网络时一般除外网外还建立内网和物业网，因此楼内无论规模大小均建设有数据机房。数据机房传统供电方式一般为DC48V，但是对于大型机房多采用DC220V以上的供电。
2.3办公负荷
电脑是办公建筑内用量最大的电器设备，其主机和显示屏都是采用直流工作的，但是机内使用直流电压等级较多，目前电力电子器件可以实现高效可靠的直流/直流变压和直流开关。对于14W以内的小功率装置，其成本已低于交流变压器。
2.4空调负荷
部分办公建筑基于绿色节能的考虑，选择直流变频空调。直流变频空调一般多用于VRV机组，其工作原理是把50Hz交流电转换为直流电源，并由功率模块输出电压可变的直流电源，为压缩机提供直流电。相对于交流变频，直流变频（直流变速空调器）没有逆变环节且使用永磁电机，省却交流电机的转子电流消耗，因而更加省电。
2.5直流电梯
大多数高层办公建筑选择直流电梯，其具有梯速快（直流电梯的梯速一般都在2m/s以上，相比交流电梯速度更快）、运行平稳等特点。
2.6其他直流负荷
按照规范要求，办公类建筑需要至少按照停车位总数的10%设置充电桩，充电桩应考虑至少10%的速充方式。目前，水泵类设备，例如微型泵、小型泵多采用直流电机，功率一般多在200W内。另外，建筑内变电时的直流屏也是直流运行的。
3办公建筑的直流供电系统
对于办公建筑，照明、电脑、数据机房、直流空调、直流电梯、充电桩等直流负荷累计已经基本达到平常使用负荷总量的75%以上。其他建筑内常用负荷，如生活水泵、新风机、排风机等以
•研究与探讨•
交流电机为主；办公建筑常用的电器，如电开水器、饮水机等电热设备也可以采用直流供电。此情况下，办公建筑内直流用电设备的负荷占比将更高。所以对于设有分布式能源系统的办公建筑，应该优先考虑直流供电系统。
典型建筑直流供用电系统如图1所示。
110kV进线
10kV进线
、变压器
交流用电负荷
交流用电负荷
储能分布式
电源
'交流380V母线段交流380V母线段］
川丨…丨丨丨联络丨丨丨…丨丨*
变压器
直流用电负荷
直流用电负荷chicken是什么意思
演讲题目图1典型建筑直流供用电系统
直流用电负荷
AC/DC
转换
交流380V
母线段
西安英语家教
直流380V
母线段
AC/DC
转换
-
…
分布式储能
电源
_1
直流用电负荷
直流直流
变压器交流480V
母线段克莱尔丹尼斯
直流480V
母线段
变压器
图1中，平时常用的水泵、风机已经有变频节能的需求，进一步发展到直流电机不会太长时间。然而，目前建筑内消防类设备，如消防风机、消防水泵因为很少使用或者基本不用，没有节能以及启动平缓的要求，因而市面上产品基本都是交流型，预计很长时间内都不会改变，实现直流建筑还有一段路要走。
4直流建筑的推广前景
用能模式上，直流供电优点很多，但是目前在推广上面临两方面制约。一方面受制于市场因素，当前用电设备基本都是交流供电，有不少电器虽然是直流设备，但在市场上常见的还是交流接口，选用直流型一般需要定制。另一方面受制于技术因素，建筑内直流用电设备电压等级较多，目前尚缺乏统一的用电设备电压等级标准。因而，不同电压等级的设备长时间共存，大功率直流调压困难。此外，对于高压直流，电流开断是一个技术难点。直流建筑内功率较大的负载设备还无法保证快速、安全地分断，但对于100V、小功率低压直流，国内外电器厂家已有商用的断路器和直流接触器，规格通常为DC48V和DC60V两种，接
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况代建巍电九
•研究与探讨•
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触器规格通常为DC 60 V ⑷$与低压直流空气断 路器不同，直流安全插座的技术还有待完善，常用
的交流插座在恒功率设备超过100 W 时打火现象
明显，故不可进行热插拔，超过100 W 时应设置低 压直流断路器。直流断路器、插座及家用直流型 电器的普及将影响直流建筑的推广。
5结语
从节约能源、提高能效以及利于分布式能源 接入等方面考虑，直流建筑的发展未来可期。现 阶段，由于规范、标准、图集的不完备，产品、材料
性能标准不全面，直流建筑推广还有一定难度。 将设有分布式能源的办公建筑作为先行军，从设 计、施工、验收、应用等环节发现问题，提出需求
和解决问题，对于探索直流系统在建筑产业的发
展路径有实际意义。
[1 ]李霞林，郭力，王成山，等•直流微电网关键技术研
究综述[J ]•中国电机工程学报,2016,36(1) ：2-17.
[2]吴宽，李慧•直流供电在智能建筑中的应用[J ] •现
代建筑电气,2014,5(6) ： 13-17・
[3 ]
丁宝，张进，赵亮，等•建筑直流配电系统研究[J ].
智能建筑电气技术，2013(6) ：9-12・
[4 ]陈红坤，何桂雄，石晶，等•楼宇交直流混合供电模
式下直流电压等级的研究[J ].中国电机工程学
报，2017，37(20) ：5840-5851.
收稿日期：2020-09-27
Overview and Application Prospect of DC Building Technology
下划线英文
HAN Ying , WU Congmin
(Tianjin University Rearch Institute of Architectural Design Co. , Ltd. , Tianjin 300073, China)
a couple of
Abstract : The rapid developmeni of distributed generation it accompanied by the application of DC system , and the
老友记第七季
adventages of DC load in safety and energy efficienco gradually emerae. The DC powes supply mode of building has a
broad prospect. The DC
powcs supply characteristicc was discusd. The buildings that ara more likely te adopt DC
power supply system were analyzed. The typical system wiring was given. The prospeci of larae-scale DC powea supply and the technical problems te be solved were expounded.
Key word : direct ccrrent sppply ； renewable energy source ； lighting load ； office building
(上接第4页)
Rearch on Key Technologies of Building LVDC DistriCution
hrsYANG Jiangduo , ZHANG Gaijing
(Shanghai Rearch Institute of Building Sciences Co. , Ltd. , Shanghai 201108, China )
Abstract : The reerch resulte and application practice of LVDC distribution were introduced at home and abroad
in recent years. The key poinit and techniccl lection weo analyzed in engineering practice from the perspective of voltage levee and poweo quality , comprehensive protection , system control and system robustness. It can provide technicd support foo the futura development and rearch of DC constoction technology in China.
Key words : building low voltage direct ccrrent ( LVDC ) distriCution ； DC micro-griC ； power quality ； voltage level
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