中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉酒店召开。大会期间，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和《供用电》杂志共同主办、南京国臣信息自动化技术有限公司和ABB（中国）有限公司支持的“直流配电与储能专场”于25日下午成功举办。会议有幸邀请到了九位专家分享最新研究成果，吸引了来自全国各地的500多位科研人员和技术人员参加。会议主要内容如下：

南京国臣信息自动化技术有限公司董事长 陈文波（主持人）

陈文波：尊敬的各位来宾，女士们、先生们：大家下午好！欢迎大家光临第七届中国国际储能大会的“直流配电与储能专场”技术研讨会。大家都知道近十年特别是近五年国际上关于直流供配电研究日趋火爆，中国在中低压直流配电的研究上也成果显著。去年第一中低压直流配电标委会成立，2016年颁布了第一个直流电压等级的标准，同时中国中低压直流配电电压等级的国标也快公布了。大家都知道直流与储能的关系是相辅相成又互为驱动，储能是直流的重要驱动力同时直流也是储能行业的重要驱动力。今天有幸邀请了9位标委会的顾问和委员为大家准备了9个报告，希望大家都能不虚此行。首先邀请马钊博士做第一个发言。

马钊：中低压直流配用电国际研究新动向

CIGRE C6专委会中国和亚太区主席、国家“千人计划”特聘专家马钊

马钊：非常感谢陈总的介绍，时间比较紧我抓紧时间讲。根据大会给我的主题，我的命题主要是讲标准，所以今天可能主要讲现有三个国际著名的标准组织关于直流配电和用电的标准发展情况。我的报告基本上就这四个内容，前面关于直流为什么要搞直流今天大家也听了好多了，我就不多说了。关于背景，为什么我们要搞直流？直流100多年的争议、争辩我们都不说了，但是目前为什么要搞直流？主要是四个大的方面。第一个在电源侧有高渗透率、可分布式的电源。在负荷侧越来越多的电动汽车直流负荷、储能装置等等都是直流的。第三个不断增长的电能需求和电能质量要求，大家也知道我们和银行里都是直流用电，可靠性非常之高。第四个是新的思维、新的理念，新的技术给我们电力系统带来了很大的冲击，对能源系统有很大的要求。怎么样能完成这些越来越多的、越来越高的要求呢？在电源不确定性的能量流也就是可分布式电源不确定性在电源侧，在负荷侧也是有很不确定的因素。但是不管怎么讲相对可以可控，这样子电源侧和负荷侧双侧的不确定性就要求电网能够把电源和负荷平衡起来，这样就给电力系统、电网提出了更高的要求，我们传统的能源设计理念和思想都受到了很大的冲击，必须要又重新的跨越式结构的思想来变，这样新一代综合能源系统也就是基于CPS能源互联网，当然名字现在叫的很多，我简单说到新一代综合能源系统引起了学术界和行业的关注，在这个新型能源系统里面直流配电和直流用电将是非常热门的方向。

为什么要采取DC？今天上午在别的会场听讲了好多，主要就是源、网、荷、储这四个方面再加上新技术和电池质量的不断提高等等给直流配电、直流用电提供了一个新的大的市场，这就是为什么要做直流配电。要做直流配电和用电当然最主要的就是电力电子设备，而电力电子设备现在成为整个社会重要的组成部分，这边列了9个当然不是全部的，可以看看从工业自动化到私人安全系统等等都是用直流的，而这个直流现在的发展也是从低电量的水平一直到高电量。从电力电子设备已经从设备的发展趋势到集成，结构也有模块化的结构，控制上多核的控制，而应用上面是多样性的应用，所以电源和电压水平不断的扩大和提高，这样对配电和用电提供了一个很好的设施基础，因为这是设备。总体来讲，在直流配电方面的应用主要的应用我这列了七个。第一个是海上风电的直流平台，因为海上风电差不多都是33千伏比较多的，现在国外西门子做了一个33千伏海上风电平台用的设备和设施都是电力电子的，比传统的体积、重量和造价都降低30%-50%。第二个是陆地上可再生能源交直流系统大家知道我们有好多大型风电和太阳能都是可以在直流中压等级接入，比如说张北就有中央直流。还有企业数据中心直流供电、小区楼宇的直流供电，还有舰船的直流供电系统，这个在国际上用了好多年了。还有一个是电动汽车直流配电方案，为什么专门把这个说出来？因为我们现在有的地方已经专门在研究含电动汽车的直流配电，和其他的网还没连，当然作为过渡也可以作为一个研究的方向。还有就是交直流同线配电方案研究，国外在研究同杆同塔交直混合用，这个有很多的受益和好处。

简单讲AC在微电网里面DC现在用的很多，有三种。第一种是AC就是交流，DCDG左边是AC和DC都可以，通过不同的转换器DC和AC或者AC、DC、AC最后通过交流再到这里去，这是一种方式。第二种方式是DC还是同样在电源侧拥有各种交流直流储能都有，通过不的转换器最后都把它对接到DC，通过DC最后再到用户去，这是第二种形式。第三种形式就是AC和DC都可以，这是目前在中压领域的应用。这是DC在低压领域的应用，我这简单说了一个家用的直流系统，有的系统用的是低压有的用的是中压，舰船系统已经很成熟了，后面我要讲一个例子。

简单的讲一下世界范围内的MVDC的典型中压直流配电项目，当然其实大家可以看得出，其实直流配电已经开始的很糟了，这列的是1997年在瑞典有一个正负10千伏的MVDC-Link，实际上就是把两个交流系统连起来。2000年在丹麦有一个正负九千伏7.2兆瓦的MVDC-Link。当然西门子有一个SIPLINK在德国有两个项目。2014年开始研究就热起来了，新的研究就越来越多了。2014年33千伏10个MVDC-Link在德国。2015年建了5千伏6×1兆瓦的这是最新的了，还有2015年的MVDC Technology Study专门研究市场和经济，直流配电市场和经济的情况。还有2015年直流在配电里面的应用。大家都可以看出来，从2014年开始到现在全球直流配电和直流用电的市场很火，这是简单说一用意。第三个讲讲中国直流配电就是我今天要讲的主要关于国际标准的动向。这张图是IEC系统的标准化规则，可能多数人不太清楚，我家但介绍一下它有三层组织。第一个是IEC战略工作组，战略工作组下面有一些系统评估组先做前期的研究看标准应该怎么建，能不能设立工作组建。第三层就是IEC系统委员会这是新成立的，2014年才开始有的，现在LVDC已经到这个程度了，有一个SyC关于低压的，中压的现在还在前面，在AC的系统够工作组都没有做但是在这里开始了。IEC最初成立了系统评估组，瑞典提出建立这么一个工作组有14个国家包括中国参加了工作组，工作组的范围主要就是研究1500V及以下直流用电就是低压直流的状况，市场信息、安全等等的。工作的目标就是建立LVDC配电系统相关的技术标准协调策略和组织，第二个适当的统一和协调所有相关的研究机构中的活动，因为现在各个国家不同的学术组织都在做这个事情，想统一起来作为国际标准大家都统一用一个标准，这是最主要的目标。第三点就是配电系统特殊危险的防护性，有什么特殊性和传统的有什么不一样，这是要研究的第三个。第四个是直流系统对于现有标准系统的影响，这是在直流的低压工作组。工作成果从2009年开始今年下个月要在肯尼亚开最后一次会议，也是SyC的第一次会议，系统评估小组的工作结束了进入到下一步就是SyC做LVDC标准委员会成立了，这是大体的情况。

SEG4的评价工作组分为6个子工作组。第一个工作组是现状、标准和标准化，到底目前是什么状况。第二个是利益相关者的评估与参与，就是什么人关心着LVDC，怎么样评估这个工作。第三个是市场的评估，市场评估现在和未来的市场特别是未来的市场有什么发展趋势。第四个是电压等级的调查和合理化，现在直流基本上是每个国家甚至于每个项目电压的维度都不太一样，怎么样能把它标准化统一了这是第四部分工作。第五部分工作就是安全数据调查和合理化，就是直流和交流不同的地方，技术上有什么不同、安全性上怎么样要求合理。第六个是通过LVDC提高电力普及应用，其实这个最主要的就是联合国有一个专门关于扶植无电区域国家的政策还有一个世界银行有一笔贷款专门研究对无电的，怎么样让大家都能用上电，这是6个工作组的分布。研究状况和未来的发展大家可以看一看，我就不具体展开说了。但是最主要的我就把第六工作组的结果说了一下，大家可以看全球将近有13亿的人还无法使用电，而LVDC可以更高效利用分布式发电能源是电力普及应用的解决方案之一。也就是说，低压直流和储能结合起来在无电区域就可以达到电能的自给自用，而不是说为了边远地区好多甚至于几十公里、几百公里拉过去只有很小的电，这样的话造价就很高了。我们如果用可分布式的光伏板再加上今天做的最主要讨论的储能就要比这个经济效益更高，这是得出最主要的结论。也就是说为什么他能够发展到下一步最主要的原因。这是SEG4的工作成果，未来的主要是要考虑系统安全性、可靠性、模块化升级，尤其是说怎么样能做成我们所说的示范工程，但是这个示范工程是真正100%要求的示范工程，也就是说我这做一个示范工程可以复制，这家的系统可以复制到邻居、可以复制到非洲好多国家或者一个小区域的可以复制，这是最主要的。还有主要是可行的应用模式包括最终的直流发电、微电网、智能楼宇低成本的PV和LED模式等等，这是应用场景的事。还有就是应引导政策对LVDC用于电力普及应用的支持，促进技术的快速应用，这一点上CIGRE已经做到了，IEC已经做到了，联合国专门有一笔资金就是做这个帮扶支持贫困无电区的，世界银行也有一笔贷款专门做这个。这个就是标准的制定，这也是我们今天要说的最主要的原因，如果我们标准不先行而各个地方遍地开花的话最后这个事情也是非常难做的。举一个非常简单的例子像当年看录像，日本有自己的体系欧洲游自己的体系，结果两个体系拿过来看不了得拿两种录像，经济性就没有了。现在做标准是非常及时的了。后续的工作就是我刚才说的已经完成了所有的预期计划，5月23号和24号在肯尼亚开最后一次会议，也是SyC的第一次会议。LVDC低压直流现在基本上按现在的计划有三个工作组。第一个是市场和应用场景研究，第二个是现在和其他的标准怎么样融合、怎么样结合、怎么样能够做成能够实施的可行标准，还有就是LVDC的标准和安全，这是IEC所做的工作。下一步的工作安排刚才也简单的说了，关键就是制定电力普及应用相关设备的要求，在前面说的基础上，统一一个标准体系这样的话将来大家都有一个全世界都公认的IEC标准。第二个讲一讲IEEE这是美国的标准，基本上北美都用他的标准，但是因为这个在好多国家有它的分支办公室因为HBE有很多，所以好多国家也很参照它。其实我们国家虽然是要定但是这几年对于它的标准应用也很多。IEC这特别提的是关于LVDC2014年和印度有一个合作，主持召开了印度的低电压直流论坛，其实LVDC是由印度国家委员会提出来要做的标准，印度大家也知道无电居多而且也是想用太阳能、风能、分布式资源结合起来做分布式的也是一个局域性的网，所以他们做的比较早，他们也和HBE联合起来，HBE给他们很多支持，所以在这方面的合作比较多。其实IEC也知道就是想把IEC和HBE结合起来一起做，这是关于HBE的标准。这是HBE美国的标准是1000伏到35千伏的中压直流配电系统，这个标准已经发表了七年了，2010年正式发布，这里面没有针对三千伏以上配电系统的标准主要参考的是国际传级社协会的标准，但是在这个标准的基础上他们对电压的序列、对直流配电系统的设计原则、保护、控制等等有比较详细的标准。比如说这个表就是关于电压等级的划分，当然这个我们现在也正在讨论，就是CIGRE工作组里面也有好多个国家，当然每一个国家都有自己的想法要统一起来做大家都比较认可的体系还是比较困难的。我们开了四次会议三次讨论这个事情，不管怎么讲最后达成大家都比较认可的体这是一个标准关于电压等级的划分。

第二个是他们有一个Proposed就是中压直流的标准，这个为什么重要呢？这是配额的问题。你定了系统的电压标准系列那试验的标准就这么做，这是大家可以看到的。第三个就是关于第三大国际组织就是CIGRE国际大电网，顾名思义说大电将近100多年历史，但是配电是从智能电网概念出来做智能电网以后其实国际上智能电网主要的工作范围、主要工作都是在配电。所以是2002年才成立的SC6就是配电系统及分布式发电的专委会，而这个专委会从2002年成立以来到现在2016年的年会上和2014年的年会上已经开始统计所有的工作组配电工作组已经占了CIGRE50%以上，也就足以说明世界上钱都在哪花着、研究的重点在哪、热点在哪，我2015年7月份代表国家提出的在CIGRE成立一个关于中压直流配电可行性研究，当时的想法就是说看到这个势头在做，也不知道全世界会是怎么一个反应，先做做可行性研究，所以这个也很快就得到CIGRE的认可批准了，批准这次列了一些参加的单位。总体来讲现在委员大家都可以看出来一共是将近35个成员，亚洲有11个，北美7个，南非2个欧洲16个，从这可以看得出来主要的就是欧洲和亚洲，还有我们对36位会员也做了统计，活跃的有22个，不太活跃的有十几个。从人员分布上来讲制造行业占16，配电运营商相对比较少，大学的很踊跃，研究机构有5个，这是关于CIGRE工作组。这是一些详细信息，我就不说了。

目的主要由四个。第一个就是从全球的视野看直流配电研究进展与方向，研究直流中压配电网的需求和可行性。第二个目的进行全球调研重点调研中压直流电的驱动力、政策、策略和规划，研究直流配电网络的典型架构和应用场景，到底什么情况下用中压直流这是第二个问题。第三个问题是总结回顾到目前为止全世界已经开展的和正在开展里程碑式事件性的直流配电工程，这样的话严格直流电压配电等级系列，已经有的项目有什么经验、有什么可以学习和借鉴的、有什么可以注意的。第四个研究是研究MVDC对MVAC电网扩建的操作和动力。当然现在我们说直流配电不可能一夜之间就搞成一个直流配网交流配网就没有了肯定是一个非常强的过程，但是在这个过程当中是在现有的基础上我们做直流，所以交直流混合有相当长的时间。最后简单两个目的，就是我们最后要按照CIGRE的要求写出一个技术报告，技术报告一般一二百页，我们的目标就是想把它做成大家以后要做直流配电首先第一个要参考的技术报告，这是我们的目标。

我们已经开了四次会议了，具体部再详述了。我们的初稿有这么五个章节，第一个是全球能源需求的调研。第二章是目前到什么状况。第三个就是为什么要发展、什么好处要做中压直流配电。第四个就是在什么情况下要用MVDC，什么状况下和交直流混合。第五个就是技术上有什么要求，对中压直流的配电网未来有什么特征，这是报告的五个大部分。具体的就不再说了，简单的说一下第一个驱动力，因为全球调研所以我们现在也掌握了全世界大家都怎么看待直流配电。

这一章我简单说一下，我们的问卷有154个问题，15个让大家看看驱动力到底是什么。规划有53个问题，在直流配电网关键技术有34个问题，在里程碑事件里有52个问题，基本上现在报告也都出来了。计划是1月5日完成技术报告的草案但是我们稍微有点滞后，总体来讲5月份29-30日在都柏林开第四次会议，基本上初稿出来，计划今年年底完成第三版，这是目前三个标准委员会的状况。

最后发展趋势简单讲一下，未来能源系统将是大量高新技术的集成体，我个人认为能源的开发方式从集中到分散，分散和集中相结合，集中生产与分布式生产相并重的大方向发展，不可能是大的发电厂也不可能是不要大电厂我们做小的应该是相辅相成的。第二个可再生能源将会逐步成为电网中的主要一次能源来源，是逐步不是一蹴而成，煤电场现在不可能没有。刚刚看到一个微信英国的朋友发过来上个周五发布了全世界第一个用煤的国家首次用燃煤电厂，上个周五24小时没有用煤第一次，以前只有19个小时，也就是说决心也很大，煤逐步会减但是也不会一下子没有，这是我的观点。还有就是用户有双重模式，不是单纯的用户可以发电可以由家用电源。再一个大电网和局域电网、微电网是最主要的还有交直流混合长期的运行方式还有灵活性、高可靠性提高的主动配电系统和差异性服务的系统是我们未来发展主要的大趋势，在这种趋势下还有第六个就是物理电网的信息系统，物理信息系统将是一个非常醒目的时代标签。第七个便于集成数量众多的模式各异的电动汽车充放电设备与交通网互联，这也是一个大的趋势。第八点新型储能系统，因为大家知道现在它是一个瓶颈，如果我们不把这个问题解决了可再生能源的发展就不会大大的发展。还有传统的体系将会向综合能源体系发展，这是大家看得到的，不是说电网只是一个配电网有电源、电网也有负荷和储能，所以是一个系统。最后一个就是综合能源体系，就是刚才说的能源的结构要生态化，产能用能一体化，资源配置高效化这样就是目前我们都在努力做的新一代综合能源系统。

直流配电到目前来讲还仅仅是初步的阶段，当然全世界都很重视。但是规划设计、调度、保护、关键设备、经济分析还有大量的功课需要做，当然我们的储能在这个区域起了举足轻重的作用。如果储能做的好综合能源系统就发展的快，所以这也是我们呼吁做储能的同志们加把劲做一些新的设备，咱们综合能源系统发展速度就会更快。技术方向我就不再说了，后边你们专门搞技术的同志都会讲的，但是我简单讲规划仿真技术、调度控制技术、保护技术、能量管理系统、设备这几个大的方面，市场还是很大的，如果我们有兴趣做这些事情每一个细点做下去都是很有前途的。

最后想讲一讲电力电子设备与器件研究要抓紧，因为一旦电力电子设备器件的性能决定了拓扑的结构，拓扑的结构决定了一代设备形态，设备形态决定了一代电网发展水平。所以器件是基础，做电子器件研究要下大功夫。也有人讲物理层面电网从刚性演变成柔性的了，目前用的以钢材为主的电网将会演变成半导体电网就是电子化了这是一种发展趋势，当然有多种就是大家共同努力。科学层面就是说电力电子我刚才说了这么多设备、这么多新的东西尤其是展开的特性和交流完全不一样，所以我们现在要做科学层面要好好的研究特性，研究好才能研究怎么样和交流系统保护。还有技术层面我们现在好多模拟，程序里面也都是半理想的状态，而要做成一个集总参数和PWM调制信号为主的这样就把理想开关特性和杂散参数设计结合起来，这样才能真正深入的研究保护控制调度，这是一点个人的看法。谢谢大家。

侯义明：T／CEC 107-2016直流配电电压

中国电力科学研究院教授级高工侯义明

侯义明：非常感谢，这次来给大家做《直流配电电压等级》标准的介绍，刚才马钊博士已经介绍了直流配电的发展情况。实际上我们这个标准叫团体标准，陈总已经讲了我们有一个国家标准是我和电工所一起做的就是中低压直流配电标准，这是国家标准。但是这个标准我们已经写了三年了，到现在还没有发布。我们的标准慢再一个就是软，还有就是散，这是国家标准存在的问题。2015年2月份李克强总理主持国务院常务会议里提出来“要推动中国经济迈向中高端水平，提高产品和服务标准是关键。”所以加强标准的改革，专门解决标准的软和水平低，软、乱和水平低的情况，提升产品的服务竞争力激活市场活力、推动经济提质增效，所以我们标准又提出来搞团体建设，我们建设团体标准以后直流标准用了一年就发布了。我们标准一直是延续着苏联的标准，就是军事计划经济下的标准，标准一发布就是技术法规，虽然1998年发布了标准化法但是也是依据的但是还是沿袭着国家统一的标准，这样的话这个标准带来了很大的一个权力格局的色彩，企业还是处于一个被动、捱打、受罚的支配地位，缺少话语权。只有我们国家在搞一些集权制下的标准，我们现在搞这个团体标准就是一种非常活跃、非常贴近市场需求的准。旨在需要定义国家标准的时候由国家认可这个标准加以确定，以后政府部门减少对一些先进性、具有创新性的东西不去制定标准，只靠标准法规法律来制定，这是我们做团体标准的要求。我这次介绍的这个标准就是团体标准。

所以团体标准有一个行为指南，主要有这三个方面；第一个是在管理方面完全注重公开、公平、透明、协商一致的原则，强调吸纳利益相关方的广泛参与，制定完善的专利版权政策。所以这里面我们这个团体标准可以吸纳利益相关者来积极参与，以前我也经常做标准，就发现很多标准都是被一些权利部门为自己的利益设置门槛。所以我们的团体标准应该本着公开公平透明的方式。第二个是发布一些程序，从起草、立项一直到发布都由感兴趣的利益相关方参与。第三个是鼓励团体标准严于国家标准，团体标准应该由利益相关方根据技术水平的发展提出相关的标准，把国家标准作为一个最低要求，所以我们的团体标准要严于国家标准。

我们今天介绍的这个标准就是中国电力联合会起草的，由我们电科院、电工所一起起草的一个标准。这个标准的作用就是促进直流配电的发展。因为前一段时间写过很多分布式电源的标准，就是发现我们在直流侧直流电压等级太多、太乱。比如说我们有直流200V、100V、300V、600V、1000V，每一个等级都有。我以前专门做过一个课题，我们叫做优化电压序列、简化电压层级，每个电压等级不能太多，太多就有一个电压转换的过程，只要电压转换就要有损耗。所以我们将来做直流配电的时候必须对直流电压等级做优化设计。

直流配电是需要和交流电共生发展，其自身发展方向也是多级直流配电王的相互配合的模式，交流配电工程和设备生产需要直流标准来入手，先把电压等级确定了，我们才能依据电压等级生产相应的直流设备，才能建立相应电压等级的网架结构。如果没有这个电压等级，每家都有不同的等级，这样厂家生产的直流设备种类就太多了。所以我们通过出台《直流配电电压导则》对直流配电的电压等级范围进行明确，对直流配电的电压序列和配电容量进行规范。这个标准是2016年第一批立项到2016年底就发布了，这就是我们团体标准的优越性。我们写的国家标准中低压直流配电，我们2015年就立项了，到现在我们中期会议还没有结束。

我们8月份召开了第一次会议，8月15号就讨论大纲，到10月份就完成了送审稿的批准。当然这里面也不缺乏我们参照了国家标准的相关内容，因为直流电压的国家标准内容我们也是主要参编单位。11月份就送了送审稿，到今年1月份正式发布的。这个标准的特点就是确定电压选取的原则，综合考虑现有交流电压序列衔接，因为我们还没有完全是直流的，所以我们的中低压要有很多混合的地方，所以我们的电压选取要考虑和现有交流电压的衔接，要考虑新能源储能和直流负荷的接入，轨道交通现存的直流配电电压的设置以及我们当前技术发展水平和设备制造能力因素有针对性的分布电压等级。所以我们给出了不同电压等级的直流配电的传输容量。我们的电压遵循的最高原则就是简化电压的层级、优化电压序列，不是说越多越好，也不是说越少越好，我们要优化它。所以我们给出了一个标定值，同时一个推荐值还有我们相应的优选值。所以这个标准总共分六个章节。

第一个，它的范围就是规范了标准电压的电压等级和技术要求，规定了正负100KV及以下公共电网的直流配电，强调的是公共电网，不是我们的专用电网。我们强调的是公共电网的直流配电的规划、设计、建设、运行，其他行业是参照执行的。这里面是参照的一些相关标准，首先明确了直流配电是以直流形式向用户分配电能的环节，强调是分配电能环节，不是我的用电环节。我们叫配网，不是用网。我们这只是给的一个标称电压，但是我们还有一个产品设备的额定电压。我们还有就是定义了在相应电压等级下直流持续传输的功率，为什么要规定这个呢？规定了电压等级就确定了这个电压等级下所能传输的容量，持续传输的，不是瞬间传输。比如说很多人讲我现在充电池几秒钟就可以充满，但是我们要求的是这个电池容量是持续传输的。所以我们在一般规定里规定直流配电电压等级应该坚持优化电压等级、简化便压层级的原则。直流电压配电电压的确定需要考虑和现有交流的电压序列衔接，新能源和直流混合的接入。直流电压等级的确定需要综合考虑直流配电的应用范围、传输容量、可靠性、安全性。直流电压等级的确定要考虑输送距离、绝缘配合以及技术发展和制造水平。最后我们给出了直流配电电压等级，一部分我们叫中压的电压等级，我们给出了优选值正负100KV、正负35、正负10、正负3。建议在未来新建的优先选择优选值。同样给出了低压的正负1500V到正负110V直流标称电压，我们地铁是正负1500V，所以我们把正负380、正负750作为优选电压等级，基于技术和经济的原因、特定应用场合还可以采用其他电压等级。

这是正负100KV和正负3KV的直流配电传输容量，为什么我们要选用传输能量呢？这涉及到网架结构，涉及到我们网架配制。我们用户厂家根据这个容量选择设备、制造设备，在这个电压等级下我们选择这么大的容量，它的遮断电流就用这个容量来选择，这样便于我们快速进入直流的选择。不能说我们就是随便想多大就多大，想多少规格就多少规格，这样不便于标准化生产。我们一直在提倡设备标准化、产品序列化，所以我们提出了我们电压等级也是优化的序列和相对兼容的传输容量。这是我们相对的正负1500V、正负750V，我们这个容量是传输容量，长距离持续传输容量，不是瞬间的。我就讲到这里，谢谢大家。

李蕊：中低压直流配电关键技术及研究进展

中国电力科学研究院配电所高级工程师李蕊

李蕊：大家下午好，非常感谢会议主办方给我这次机会能够跟各位专家还有同仁在这里交流一下我们近些年来关于直流配电相关的一些研究进展和成果。我今天刚才也说到了，我们吴鸣博士因为有一些重要的事情，所以他也特意嘱咐我说这里面有他的很多好朋友，要跟大家打一声招呼。今天由我来给大家做一下介绍和报告。

我今天做的报告内容是直流配电网规划以及对交直流配电网的影响。首先背景介绍，简单的讲一下。我们电力技术的发展是从直流配电开始的，但是最早期的直流输电是不经过换流的所以就是发输用都是由直流电来进行，但是随着1831年发现电磁感应功率以后三项交流发电机、感应电动机以及变压器的出现使电网能够传输更远的距离，然后供电能力也更加强，供电半径更长，所以交流电凸显了它的优势代替了直流电。但是在上世纪末直流随着电力电子技术的发展大型换流器，比如说电力电子电压器的出现能够使直流电重新体现了它的优势，又成为了近些年来的研究热点。这是刚才马钊博士提到的ICEG4低压直流配电报告里面的关于低压也不光是低压直流，就是直流配电的应用不同电压等级、不同应用场景可以看到。高压也是在125千伏以上是在直流输电的电压等级，下面就是跟我们刚才定的正负100千伏及以下国际上比较认可是中压直流配电电压等级的研究领域。可以看到比较高的就是3000伏像1.5千伏以下的轨道交通的还有用的比较多的，就是航空航天270伏还有400伏比较多的数据中心，再低的就是像我们的充电桩、电动汽车以及48伏用得比较多的通信系统，还有再下面就是LOD灯以及笔记本电脑这些。

现在国际上已经有了很多工程应用是HVDC高压直流输电以及LVDC直流微电网以及交直流混合微电网，现在不管是国内还是国外都已经建了很多的示范工程。至于MVDC这块是国内国外非常热的观点，但是关于MVDC中压直流配电是否要大力的推广以及它未来的前景怎么样，我们也是正在积极的推动以及研究过程当中。应该说是作为HVDC和LVDC连接的纽带是势在必行的，而且以后未来交直协调发展我认为也应该是未来电网比较好的生态形式。关于直流配电网的优越性大家知道的很多，最主要是可以连接直流负荷而且供电能力、可靠性和电能质量方面是很有优势的。在未来如果在保护控制以及相关设备还有造价上能够有新的突破的话，未来的直流配电发展还是非常有前景的。国内外按照现状方面我们国家关于中压直流配电方面的发展还是比国外的要稍微起步的晚一些，我们可以看到国家的现有中压直流配电还是主要应用在已有的行业上，比如说电力系统里面用在变电站、船舶以及城市轨道交通，但是国外像德国、瑞典、芬兰都有一些实际的工程。包括在设备方面，我们也看到了很多，现在我们也在积极的快马加鞭的在这个领域追上国外，国家电网公司也投入了很多，每年都有很好的研究课题支撑我们往这个方向走。

这是我们做的第一个直流配电方面的课题，把一些结论在这里简单跟大家分享一下。首先中压直流配电的应用场景是中压直流配电未来是否能够发展最重要的驱动力，我们可以看到10千伏电压等级的直流配电及以上中压的不仅仅是10千伏，就是说电压等级序列的应用场景主要是海上可再生能源汇集、城市负荷中心有一些可以用直流代替交流进行直接的改造，然后城市复合中心因为廊道紧张、资源紧张所以用直流再进行供电的话传输能力比较大，所以这也是一个很好的应用场景。还有就是像轨道交通比较传统的了，可以有利于轨道交通变速和航运船舶在港口停留的时候直流配电进行对联可以使两个完全独立的系统进行非独立运行。这是电压等级序列，刚才侯教授给我们详细讲解了中压直流配电电压等级序列的标准，这个序列完全是侯教授带领我们做的标准，当时标准里面只给了电压等级和配电传输容量，在这个基础上我们其实还做了更多的工作，把负荷率设在60%的情况下给出了一个推荐的空间距离，这块没有在标准里面给出也是基于研究的结果，但是对直流配电工程的设计和规划阶段实际上传输容量和供电距离以及电压等级都非常重要，所以我在这里面也给大家出了一些，大家可以有一个参考。

这是直流典型的接线方式，因为直流和交流是不一样的，所以接线方式主要是单机型和双机型但是也有很多高压直流特别是柔性直流输电还出现了伪双极这些接线方式的说法，中压直流配电在直流因为我们对造价的要求也是比较高的，所以我们也在论证中压直流配电是应该采用双极直流运行方式还是采用单极的形式。这是典型的脱铺结构，其实直流配电的脱铺结构发展我觉得应该跟交流发展的阶段是一样的，可以看到我们设想的主要是辐射型还有两端型还有多端型，在交流发展过程中首先是一个发电厂对一个负荷这是单典型的，接着发展出来的就是一个发电厂对多个负荷，再进一步可能多个发电厂对一个负荷，再进一步可能是多个发电厂对多个负荷。直流配电应该是跟交流配电的网络发展趋势应该是比较近似的，最早的应该是辐射状的，在辐射状的基础上为了可靠性的提高可能有两端型的，再进一步像现在我们已经有包括国家项目大家都在积极的研究多端直流网络，针对上面三种拓扑结构做了可靠性的评估和计算，在相同符合密度下三种拓扑结构中辐射式的直流接线供电可靠率是最低的，多端是其次的，两端型的可靠性反而是最差一些的。还有它的造价问题，辐射的肯定是最低的，其次也是第二个还是多端的形式，两端的因为在配电里面供电距离越长所能带的负荷越多肯定它的经济性是最好的，但是两端型的肯定没有多端型所能带过来的负荷多，所以说两端型的经济性反而没有多端的高，这是直流配电的控制。直流配电优势也是比较灵活，可控性比较强，现在目前来讲主要用到的控制策略还是主从式和下垂式。这是供电能力的分析，这也是大家比较关心的一点直流配电的供电能力到底比交流配电高多少，我们也算了一下直流单极线路的供电能力实际上是比交流三条线供电能力要低一些，但是单极毕竟是一条线，然后双极线路的供电能力是要高的，两条线要高于三条线，所以直流配电的供电能力还是很有优势的。传输距离比较长同时传输功率比较大。直流配电的电能质量还是比较高的，确实是比较好的一点，而且交流配电因为中间有一个换流器也起到了一定的滤波作用，在交流系统里面电能质量问题对直流系统的电能质量影响不大，这是我们做仿真的时候交流系统对直流系统的电能质量有一点小的影响。这是分布电源接入的影响，实际上我们分析的差不太多，把分布式电源接入直流系统里面DG容量越大电流也越大，对接入电位置的电压有明显的抬升作用。还有一块就是直流能效的评估，直流肯定是比较节能，但是节能这一块能效最高最体现优势还是线路的能效以及负荷这一块的，设备的能效因为换流器的方式比较复杂涉及很多电力电子开关，所以损耗的计算和运行状态还有容量有很大关系，这一块也是一个难点，在评价起来也相对比较困难。

经济性分析因为我们国家正在建相关的直流配电工程，这是刚才马钊老师提到CIGRE工作组报告里面研究的成果，这是国外APP公司提供的实际工程直流配电经济性分析，有两个案例。这个案例实际上就是把交流系统用直流进行互联了，蓝色的是400千伏，黑色的是120千伏，绿色的是33千伏中间是由中压直流配电对33千伏进行互联，可以看到这个网络实际上是把交流系统就是开环运行的像我们国家500千伏或者220千伏开环运行的C字型结构由直流给它进行合环运行了，对这个系统进行分析右边就是经济性，可以看到在某些情况下通过直流配电的改造经济性是优于交流配电网的。这个也比较特点是海上风电送出的案例，它把1000兆瓦的风电厂功率外送然后与交流系统大电网进行互联，他给出了五种方案，其中有传统的风电交流系统电压交流系统出来跟200千伏进行直接相连，还有通过HVDC跟直流风电汇集互联，也有HVDC跟风电通过交流进行互联，还有一个低频AC和低频风电33千伏进行互联一共五种方案，但这五种方案进行测算下来以后其实就是第五种由MVDC正负60千伏和风电直流汇集以后直接互联这种效益是最好的成本也是最低的，这个案例还是挺有意义的。

下面再跟大家分享一下我们正在进行的交直流混合系统影响的问题。直流系统进入交流系统，对交流系统会带来哪些方面的影响这是国家电网公司也是大家特别关注的，除了电压等级还有网价拓扑以外公司最关心的问题，这些会不会对我们现有的交流系统带来影响。我们工作还在进行没有做完，把我们现有工作的进展跟大家在这里分享一下。我们主要做了这些方面的工作，交直流电网之间可靠性的影响包括不同的直流方式对交流系统的影响，还有我们想给出直流配电网接入交流配电网的条件，还有相关运行的影响包括电能质量、故障处理、运行控制以及稳定性的问题。首先我们建了两个典型的模型，一个是四端交流混入树枝状的模型，这是比较常规的。刚才说到了最初的单端一条线辐射慢慢的变成了三端网络，再进一步发展有科盟负荷需求更大了就会出现四端的就是在丁字下面再有分枝出去，这是第一个拓扑。第二个是海上风电用的比较多的新能源季节用的比较多的四端网络，基于以上两个模型做了直流配电系统的接地研究了接地对可靠性的影响，短路电流以及过电压，还有就是重点是在直流系统的接地方案包括交流侧的接地方案、直流侧的接地方案，交流侧是否要接接地便压器，直流侧是否每一段都接地还是说部分接，部分接的话怎么接。这是我们简单基于VSC建模的方式，我们讨论了VSC的情况下是不接地还有直接接地还有经电阻接地，所有换油站如果经中心点全部经电阻接地的时候对故障恢复是非常有利的。黑色的那条线和粉色的线完全重叠了，粉的线是全部电阻接地的可以迅速使直流侧的正负极电压恢复平衡。红色的是完全不接地，完全不能回到最初的正负10千伏情况，是回不去的。还有一个问题我们想做的是接入条件，直流配电系统接入交流配电系统想给一个判据，通过这个告诉你系统能不能接、是不是可以，一个是通过变流器的稳定性问题我们想通过给出一个环流母线上过去交流系统的等效代阻抗是多大，我们也做了一个仿真就是说接入点阻抗比较大的情况下系统是不稳定的，对系统稳定性有很大影响的。直流配电系统在启动和故障恢复过程中是需要大量无功的，这是启动时候对无功的需求，可以看到启动的时候对无功需求还是比较大的，这是它的故障恢复，不同恢复的时间不一样，恢复时间越长对无功需求越大，这是它的稳定性问题，我们做了一个很简单的换流器只有三个并网的时候可以看到阻抗也是不大系统也是稳定的，但是在这种情况下多换流器并网的时候会产生振荡。最后跟大家分享一下我们正在建的直流配电实验室，我们的实验室正在建，电压等级来讲是比较高的1.5千伏，我们打算采用正负750伏、正负7.5千伏的电压等级是四端网络，拓扑比较复杂是一个日字型的拓扑，在运行我们主要验证控制它的运行方式，所以网络拓扑设计的比较复杂，然后可以验证各种各样的接线方式的运行情况。如果大家感兴趣也可以跟我们联系，因为我们的实验室正在建大家可以一起分享。我的介绍今天就到这里，最后祝大家2017年幸福美满快乐，心想事成，谢谢大家。

李忠：中低压直流配电故障类型及保护策略

南京国臣直流配电科技有限公司总经理、高工李忠

李忠：尊敬的马钊博士、侯义明教授以及演讲的各位嘉宾和在座的同行，今天我演讲的题目是《中低压直流配电故障类型及保护策略》，即便我们保护这个专业在电力系统里面是一个很小的专业，如果再缩小到中低压直流配电的保护专业就更小了，其实中低压直流配电的故障类型和保护策略在目前公开的文献中间相对还是比较少，我们国臣公司其实一直在用直流的方式来治理系统电能质量和供电可靠性的问题，目前到今天应该已经有12年了。我们在标准缺失的情况下边学边干边总结，今年4月份国臣直流配电公司也是这个月才成立的，适应于时代的发展和市场的需求。前面几位专家讲的比较宏观，我是以工程师的态度来解释一下直流配电里面的故障类型和策略，我今天的汇报分五部分组成，第一部分讲一些概述的东西，第二部分把中低压直流配电网的故障类型给大家简要的分析一下，最后把中堤堰直流配电网的保护策略做一个概述。最后把直流保护在专用特殊场合一些应用跟大家分享一下，最后把我的报告做一下总结。

关于直流配电网的优势刚才前面几位都已经讲了，应该说直流配电网在解决供电可靠性电能质量包括前面经济性都有很好的优点，但是我们现行的直流保护手段目前还是比较落后，大家知道我们现在普遍用的是熔断器、二极端、高电压防护器件，好一点通过变换器的策略做一些限流。按照保护的要求来讲是不满足这个要求的，所以迫切需要对我们直流配电网提出相对完善的保护措施。跟高压直流相比我们的中低压直流的配电网络相对要复杂，因为高压的直流相对基本上点对点的，低压直流的拓扑是辐射的，我们还可以为了提高可靠性把网络做的更复杂，前面讲的双端的、多端的都可以，我们的保护策略要根据拓扑的结构来进行分析和配置，当然后面为了简化演讲把整个的保护策略基于我们的辐射性网络来给大家介绍。

接下来我把直流配电网故障类型分析一下。大家知道做保护首先就要分析故障类型然后再分析每种故障类型的故障特征，然后我们怎么获取它的特征量来做出我们的保护策略，。按照故障的形式来分首先是短路，其次就是接地，当然接地也可能演化成短路后面会讲。还有一个就是绝缘下降，很多低压直流配电网更多的是交直流混合供电的方式，那就会篡入系统里面，不同电压等级或者不同的系统之间会出现一个环网。另外还会出现过电压和断线情况，不同的故障形式不是孤立的可以相互随时可以转换，比如说过电压我们操作过电压、雷击过电压都有可能，可能会导致我们绝缘下降，但是如果击穿了我们的气垫会变成短路或者断线，如果得不到及时的处理那会形成接地，当出现两点接地或者正负极同时接地的情况就形成了短路，在很多低压直流里面其实很多采用不接地气的话如果跟低压交流发生篡路的时候我们本来不接地系统变成了接地系统，接地系统再演变成短路。直流环网第一是不同系统还有不同电压等级的有可能接线错误会造成电压环网，这块相对来讲检测的手段比较局限，它的后果也是形成了接地和短路，但是短路和断线之间有可能会相互的转换。它可能根据故障形式不断的演化还会产生其他的特征情况，这里面接地首先是绝缘降低，第二个就是会出现电流回路的分流，绝缘降低绝缘阻抗就降低也会出现电流分流的情况。短路比较直观，电流会异常上升而且在直流系统里面上升的可能会非常快。另外会出现电压下降的情况，当然我们做插动的时候其实也会出现分流的情况，交流篡路比较简单就是直流系统感应到交流信号进来，当然对不接地的直流出现低压交流篡入的情况我们绝缘电阻也会下降。绝缘环网主要是非正常带电，断线相对来讲比较难判断，我们更多是判断它断了以后再往下一个故障进行演化。过电压就是电压快速上升，也可以按照故障元件分，交流保护里面很多的保护是按照元件来分的，一个是变换器对于我们的交流便压器有一个单独保护。母线和断路器，直流的断路器本身有一定的保护能力，负荷和线路通常比较短所以我们在下面的保护里面改成了支路保护，中低压线路没有那么长，要是说线路有点高看他了。接下来就是以一个辐射状的直流配电网来介绍一下保护策略上的研究。

首先我们要提一下保护有哪些要求，前面提到了基本保护有四性要求。第一个是可靠性，就是你该动的时候要动，不该动的时候不懂，这说的比较简单但是在我们做故障策略的时候比较复杂。第二个就是灵敏性，对你保护范围内故障反应灵敏，这在交流当中经常有一个灵敏度系数的校验。第三个是速动性，保护的时间尽量但，对于直流的要求可能比交流的要求更高，直流很多气垫耐故障的能力比较有限，而且我们直流的第一故障特征消失的可能比较快，尤其是交流惯性比较大，现在直流的电子化惯性比较小。第四个就是选择性，只要你切除故障元件不要把不故障的元件切掉了，如果不故障的元件切掉了那就把我的故障范围扩大。光有这四个性我认为不够，我想再加一个经济性，因为大家知道我们的高压直流输电这上面投入很多时候是不计成本的，但是我们要推动中低压直流配电在所有元器件中间必须要考虑经济性否则很难得到很大的推广。

从保护配置上面可以简单分为交流侧和直流侧。交流侧的保护相对来讲选的面比较广，因为交流侧的保护我们已经几十年的研究了，中国在交流的保护在国际上面也是领先的。直流侧的保护可以大概分为变换器的保护，这个根据你使用的变换器里面策略不一样提供的保护功能叶不一样，另外就是直流网络的保护，直流网络保护需要根据网络的拓扑和负荷特性来配置，尤其是直流配合。我们直流负荷品种比较多现在还有很多期待研究，因为故障的特性还需要研究。直流保护的形式首先就是微机保护，这个大家听起来比较熟主要就是跟交流一样用微处理系统实现我们的采样、故障、判别、信号输出和通信显示功能。另外一个在直流保护中间我们也有一个设备本体的保护，利用设备自身的特性来实现保护，像我们直流的断路器通常都带有热拓扑或者磁脱扣，第三个就是变换器保护，最常见的就是限流我们还提出了主动式保护，是我们最早在中国电气工程学报和中国电科院一块提出来的概念，其实就是把我们的电力电子器件控制部分纳入了保护的控制逻辑从而实现保护功能，其实既是电力电子变换同时是测量的器件又是保护的设备，同时还能实现隔离。这在电力系统里面比较保守，看得见的隔离要加一个割断，大是现在这在低压尤其是在220或者以下的支路里面得到了比较广的应用。接下来把整个保护的策略按照脱扣结构跟大家分享一下。

首先是交流的保护，交流的保护相对来讲比较简单，其实我只要保护交流区间就够了，这里面一旦发生故障就把交流前面的开关跳一下就可以了，这里面要提一下很多保护基本上是基于开关来配置的除了母线保护，大部分的保护都是基于开关来进行的。当然最后交流保护在允许的情况下还可以为中压或者低压还可以往下延伸保护范围。中压变换器的保护主要是靠变换器自身的保护，当然如果纳入了主动式保护，保护功能相对来讲就比较完善了。变换器的保护范围也可以保护自身也可以再往下延伸，但是我们这里不建议再往下延伸了，最多延伸一级就够了，因为我们在断路器上面还配了其他微机保护。这是中压的支路保护，前面说了为什么叫支路？因为可能中压的线路还可以称为线路，中压里面通常都比较短。这里面我们用不同的颜色来区分，黑色的那一部分其实是中压的进线，我们按照母线往线路指的方向往左是正方向，F1那边发生故障以后可以直接跳那但是还可以为反方向中压和低压提供后备保护。中压的母线在接出去所谓出线保护这里面要分两种情况，一种是我后面就直接带一条线结束了，还有一种就是还要往下一种有联络功能，这里面保护策略也是不一样的，在这里面我们不再提供反向保护，如果反向保护相对来说诊断比较麻烦。作为联络的蓝色部分可以保护也可以再往下延伸，这个也可以提供正方向和反方向。最后讲一下低压，这里低压也分高压和低压，750或者1500是比较高的，通常因为这里面为了简化在1500和750其实跟中压保护策略基本上做的是一样的，低压220以下的那块正负110以下，这个技术非常多，如果我们再用微机保护来做投入成本会很大，所以我们专门提出了主动式保护，低压主动式保护装在断路器后端，当低压回路发生故障以后我们的主动保护可以把故障首先隔离然后根据故障的特征到底是断掉还是允许它带故障运行，我们这里面所有的直流断路器本身还有一个热脱扣和磁脱扣这作为所有保护的后备。在这里面要提一下母线的保护，相对来讲一旦动作了以后牵扯的开关很多，一旦母线发生了故障以后基本上把整个网就切断了，所以母线保护的策略做的比较谨慎而且保护出口通常是采用表决的方式让它要动就非常可靠要么就不靠。在整个直流系统里面还有一个很重要的保护是绝缘保护，这通常是独立的系统做一套。对于阻抗性的保护我们通常是不套不可能做双重，因为阻抗保护首先是最低的绝缘整合。对于有选线功能的保护，阻抗通常是没有具备选线功能，但是选线用漏电油压这种方式来测量绝缘情况的话做这个保护我们可以分别倒计时哪一条线发生了保护同时把它跳进来。这里面重点分析一下中低压直流保护跟高压直流保护到底有哪些不一样的地方，首先我认为是一个拓扑的结构，中低压直流的拓扑结构要比高压的复杂多了，所以我们在保护的配置上面相对比高压直流要复杂。另外中低压负荷潮流特性复杂多变，在不同的时间段可能会出现不同的潮流方向，所以在我们做保护配置的时候必须要考虑这个特性。另外我们低压直流通常都比较难，高压动不动就上千公里、三四千公里，所以在距离短了以后像高压直流上面用的所谓的测距方式在低压上面很难实现，所以低压直流上面有一个很大的课题就是故障和测距。另外变换器的特性也不一样，我们高压直流在早期的时候其实是一个电流元，中低压直流上面更多是电压源，高压直流通常都是接地的低压直流尤其是变电站的系统里面都是不接地的。另外就是前面说过的成本投入，在低压直流上面不可能花很多钱用在保护上面，直流保护跟交流保护又有什么差别呢？首先它的测量方式，我们中低压交流保护电池都已经比较成熟了而且都是比较标准，而且是无缘的设备。在直流上面我们看到更多的是需要有分流器件而且这么小的信号抗干扰威胁比较大，所以我们在这上面要做好很好的处理。还有一个就是直流和交流的展开特性完全不一样，我们刚才说了直流的电流可能上升的很快下降的也比较快，所以我们要在很短的时间内必须要渣抓住这个故障的特征，对我们裱糊要求就比较高。列外就是信息量我们直流就是电压怎么样保护之间的配合，直流要跟其他的变换器进行配合，通常都是电缆，电缆都是永久性的，所以不用考虑这个。

接下来重点讲一下直流保护专项应用。我们的会场是储能会场，在储能回路里面其实我们目前的保护还非常弱通常是用直流的断路器具四方式，我们热脱扣和磁脱扣相应都是比较粗早的，而且在设计选型为了考虑货期设备的增加通常鱼肚放的很大，真正故障的时候不懂，在我们现场发生过很多这样的事情，我们专门也研究了低压的保护，各种故障的情况下分别报警和跳闸。现在我们的储能越做越大，我们前面的魏总说的爆炸和事情所以我们假如说没有一个很好的保护回路我们的储能我觉得后面会越来越大，这不仅是一个定时炸弹而是一个不定时炸弹。

另外我们讲一下主动式保护在直流系统当中，变电站的直流搞了这么多年其实我们的故障保护还是很不完善，去年西安变电站的爆炸也是由直流系统引起的。在这上面我们推出了两块产品在主动式包括低压直流回路里面，这样就把故障和局限在本直路里面不让故障进一步扩大，这在石化和电厂都在有应用。第三个讲一下光伏的直流区间保护，大家知道直流一旦形成了以后很难灭掉，长时间存在就会发生燃烧，而且我们直流的里面可能接点和连接点非常多，在这里面我们前期已经开展了很好的研究把店铺的接线识别出来应用到DE的直流保护包里面去。国臣经过了十多年的发展我们也取得了不少的研究成果，20多项国家专利同时我们法了40多篇专业论文好多都是在国际期刊上面发表的，去年很荣幸成为中颠连持久配套系统标准委员会的祝愿，在祝愿会的工作参与下应该我们能参与很多标准制定，最后把我的演讲做一个总结。第一中低压直流的保护已经从理论的研究阶段走向了应用阶段，因为这块相对来讲已经做了不少现场的应用。第二个中低压直流保护策略必须要根据脱铺结构和控制极策略的发展进行不但的优化。第四个是直流配电网的运行还需压进一步积累经验，第四个可能前面几位专家都已经谈到了标准系列化工作应该是任重道远，最后谢谢大家。

王福林：直流供电及蓄电在建筑中的应用

清华大学建筑学院副教授王福林

王福林：感谢陈总的介绍，各位专家、各位来宾，大家下午好！我叫王福林清华大学建筑学院副教授，今天很荣幸接受组委会邀请在这里跟大家分享一下我们在建筑用电方面的一行思考，我们是电力专业是用户，有什么不正确的地方欢迎大家批评指正。今天我想跟大家分享的内容主要包括这三个方面。第一个方面介绍一下为什么要在建筑里面用直流电和蓄电这项技术，第二简单分析一下建筑里面用直流电和旭飞的时候有什么成本和效率。第三就是说在建筑里面用直流电和续电的时候系统应该怎么样进行优化设计。为什么要在电子里面用直流电和蓄电的技术，大家都知道电力系统存在巨大的风谷差实现移峰填谷，其实这个缘故厂的原因主要还是因一建筑原因造成的包括季节性也有变化，夏季有空调用电就很多，所以电网峰谷差主要是建筑造成的所以我们从源头解决这个问题，这里有两幅图揭示了建筑引起的峰谷差到底有多大。一幅图是北京市终端用电的统计分别统计了第一产业、第二产业、交通业和建筑业的用电情况，其中黄颜色代表建筑的用电比例大家可以看到建筑电所占比例在逐年上升，到了2012连国家统计局的年监上可以卡到粘度中电比例达到了38%，在国外这个更高锕。第二幅是在住宅小区里测量的曲线，可以看到在夜间大概4_5点钟的时候达到用电的低估是50千瓦的用电功率，晚上22点左右达到用电高峰，大概是200千瓦左右，高峰用电是低谷用电4倍的用电功率，这么大的峰谷差会对电网造成很大的影响。

我们提出了一个经济的思路希望在店主里面用直流电和虚电的技术把风骨渣变成平的设计你了。这是从电网的外部原因角度来说建筑用电需要变成平的，从内部来说一些内部原因也为我们准备了条件可以实现电力的移峰填谷包括空调现在已经很多是直流变频的空调了，包括大型空调冷水机组也有厂家凯马出了直流变频大型离心式冷水机组，包括我们用的笔记本电脑、台内电报、LED用的从用电的角度已经预备了条件实现全球共同案。我们再看看有写那只效果和大致情况。节省33%的建筑空间能够节约6%的硬件成本。为什么说节省硬件成本呢？这里是建筑里面一个典型的电源失陪器的电路图，220伏的电进来经过整流等等变成右上角想要的电压供给我们的用电器。如果直接供给直流电的话这些部分就可以节省掉，刚才那个案例也说了大概能节省6%的成本。这是另外一个使用的场景，我们如果在建筑里面或者是在电网采用直流供电的话、直流配电的话那么逆变器这一部分就可以不用了，当然非常对不起很多的厂家上午很多厂家的演讲都说了我们厂就是做逆变器的，如果用直流输电把这个取消了这是没有办法这是历史发展的潮流，直流电是将来有可能会战胜交流电，过去一百年是交流电的市场，将来一百年可能就是直流电的市场，大家要适应历史发展的潮流。

这是美国一家咨询公司对直流供电市场潜力的预测，发现从2013年到2020年大概仅仅六七年的时间直流电的市场规模可以从6.1个美元发展到95亿能源大概能够增长十几倍的速度。再看在我们有先有的绵竹是1600亿平米，如果我们简单估算有一半的建筑进行电池改造的话就会产生有三万亿巨大的内需市场。电池是直流电价需点系统主要的瓶颈约束，看电池的成本我们简单的估算了一下用特别简单的算法来估算，当然上午有好多专家介绍了一个详细的估算方案，我们的出的结论是蓄电池每一供应一电的成本是一毛钱，再看这是美国特斯拉公司推出的家用蓄电池他们的报价也是10千瓦时的服务费是3500美元，折合起来也是0.1美元一度电，建筑立面用直流供电和虚电要实现的目标就是实现移峰填谷，实现这个目标可以有两种运行模式。第一种就是说建筑从电网横功率取电每时每呢的这样自然就没有风骨的问题了，这是第一种取电方式。第二个就是需求响应模式，根据电网现在希望用户多用电的时候从电网多用电，希望用户少用电的时候我就从电网少用电，虽然建筑用典不是平的但是这个跟电网峰谷是相反的更有利与电网的移峰填谷。

需求响应的模式怎么样来响应还不太清楚，所以我们就对蓄电池容量的血腥进行了优化，除了蓄电池容量选型优化可能还有其低压等级有少，我们有国家标准直接选用就行了主要的问题还是存在蓄电池两优化，蓄电池容量怎么优化呢？我们采用了这样一种计算的方法表示的是蓄电池的状态和容量是多少，它是每天的，就是取电目标和P外乎随时波动的负载，这两个目标和负载之间的偏差做一个累计的细分就是我要往蓄电池里续多少的取电功率，通过这样一种方法我们就可以得到蓄电池每天所需要的蓄电池容量。如果对蓄电池容量进行全年每天365天都计算的话会得到33天哪天煤窑多少个人。具体的方法我们进行一个研究，这个建筑是位于深圳市它的占地面积325平米，建筑面积63平米采用直流供电的方式同个交直点然后光伏发电也是通过DCDC来接入的，蓄电池DCDC下面就是各种各样的硬件负载，对于这样一个系统我们分别计算了各种各样的用电设备每天各个小时的用电功率，像右上角这个图显示的其中灰颜色代表充电桩在夜间的充电功率，蓝颜色代表用电的功率，然后橙颜色代表的是插座设备以及用电功率，黄颜色代表的是空调的用电，空调用电是变化最大的随着一天温度的变化会有一个比较典型的用电功率波动。下下的职是表示光伏发电的发电量也是随着太阳辐射功率上升而产生的影响。波虚实每刻的用典功率和法电功率求个差对主食需要达到的累计，就是右下角这张图显示，在零点我们可能需要先挖时的蓄电厂，随着夜间充电的使用蓄电池蓄电量在逐渐下降大概到9点的时候用完了，从10点开始有太阳出来了又开始有光伏发电了蓄电池容量又开始上升把每天的蓄电池容量最大和最小值一减求一个差就得到了这一天为了实现横功率去点需多大的蓄电池容量。左下决这张图就是对一年365天每天都进行同样共同工作得到每天我需蓄电池容量应该是多少，区一个最大的蓄电池就能你的安全需求，有那么几天和几个小时不满足横空滤取也没有关系，根据我们的不满足率多选一个最优蓄电池容量的选择。

后续工作是希望在楼里面把具体的直流供电系统给建起来，然后再进行一些测试到底能不能实现我们从电网横共率取电移峰填谷的目标，点需放电的效率以及变换效率有多少，全直流供电加输电的系统节能节多少，希望有进一步的结果给大家做汇报，我的汇报就到这里，谢谢大家。

寥汉华：ABB储能行业应用方案能源互联高效利用

ABB（中国）有限公司电气产品业务部高级工程师廖汉华

寥汉华：各位来宾，大家下午好！随着电网形式结构的多样化以及各种电源类型的接入，传统电源、传统能源、新能源和分布式能源这些都使电储能系统在能源流通过程中的地位显得更加突出和重要。今天我在这里给大家分享一下来自ABB电气产品业务部的全球领先储能行业解决方案。主要分成三个部分，第一部分是ABB利用电力和自动化先进技术鼎力支持和引领储能行业有序健康的发展，第二部分是介绍一下ABB电气产品业务部在储能行业的主要有哪些解决方案，第三部分是列举了几个典型案例，给大家分享一下。在座的大家都知道ABB是在能源领域具有最快最专业的能源解决方案，我们的产品方案系统涉及到国家的超超高压电压、超高压、高压、中压、低压以及落电系统还有智能建筑等各方面以及各种工业控制系统，包括我们的机器人。

我们来看一下在储能领域发电侧电力时移就是你发出的电可以延迟出去，不是说发出实时消耗。这个容量管理就是我们怎么样规划我们发电的容量大小，我们不能把发电侧做的越来越大，以及新能源的配套服务在传输和配电过程中利用储能这个对电压进行稳定和支持还有就是疏通配电网络、传输网络的堵塞情况。还有就是我们也可以利用储能来达到延长输变配系统的生命周期，在终端用户侧我们提供安全可靠的高品质的电能质量以及根据客户的需求我们可以按照客户的要求，怎么样合理的费用来使用自己的电能。

在以互联网技术为第四次工业革命的驱动下，能源也朝着互联网的方向发展，怎么样实现能源和负荷的一体化管理Ability系统，这套系统是ABB与微软公司合作研发的。它能够使能源高效、安全、智能、绿色的应用。这套系统数据的安全达到金融级别。我们来看一下这是整个电网系统如果精准的进行储能需求我们看一下主要有八个方面，第一是在传统的发电侧我们主要是平抑负荷这个容量比较大一般是10-1000MW，放电的时间是1-8小时，在有关国家重要的部门我们有备用电源这是10-500兆瓦，0.25-1小时，在新能源方面因为新能源有随意性、不确定性，所以说新能源接入我们也在这里设储能，这是1-100兆瓦1-10个小时。我们看过去这有调频的还有就是延长配电网络电网生命周期还有就是到大型工业和大型商业削峰填谷的功能。微网利用储能进行稳定这个容量比较小是0.1-5MW，民用和小型商业体因为建筑光伏一体化使用光伏发出的电可以满足自家利用也可以往电网送电。ABB储能方案有两个显著的特点，第一个是模块化，第二个是一站式，这个模块化的话我们把PCS和系统包括电都按照一定的规格和标准来进行搭积木式的规划设计，包括建筑的场地我们也减少占用场地面积有一个规划。还有就是一站式因为ABB产品包括方案覆盖面特别广，所以说我们在整个储能方案里面储能系统都有相应的方案系统和产品支持。比如说电流器、电池，总量控制系统然后最主要的是我们有保护装置，这个高低压的包括二次监控还有就是便压器整套高低压的设备智能电站这是方案的结构形式，这是背景厂的产品分为户内户外，户外的话有两种，一种是柜式还有一种是集装箱安装。我们来看一下大型储能系统，一般的电压是在750VDC到1100VDC有的时候可能有些厂家想做1500VDC，这是低压的极限。这套系统主要有四个方面，最主要是PCS、电池保护、BPU、电池管理、还有就是AC并网系统是四大系统组成，主要用在电网这些都是大型可再生能源或者大型商业题以及大型商业汽车充电站。这是小型的储能系统，它的电压一般不会超过500VDC一般是有光伏发电通过一个里边器给电池充电另一方面这个电可以给终端用户用也可以往电网送。这个主要是在分布式电源、微电网、小型企业还有就是民用住宅里面使用。我们在储能电站主要有六个方案，第一个是在直流侧PCS的直流侧和电池保护这侧主要是直流系统，第二个是在交流侧就是我们并网系统。还有就是在电池管理整个连接。防雷接地还有就是电能质量的方案。在直流系统ABB拥有不是交直流通用的产品，是只有专用的产品。这个产品电压比较高，可以达到1000VD五C。额定电流达到5000这个应该是没问题，短路能力也非常强要根据电压系统来确定。最关键的是专用的直流智能电子脱扣器这个是功能最齐全的，这是应用所有的直流接地系统，不管是接地不接地都能适用因为具有电流电压的测量。并且这个脱扣器是低压直流的技术标准，我们的脱扣器里面不像我们的同行里面是放电池我们是没有电池的，就是到了五年不用换电池，而且我们提供断路器的隔离排杆，Emax电压是可以达到750VDC，这两个产品每一级只能雇250VDC，如果要达到750要三级，这个大家都知道在直流系统电压要提高要串电流要提高要并，而且采用先进的技术因为串并好以后每一极的同步性要非常好要一致，不然会烧掉或者是换掉，这在深圳的埃默森实验室做过试验，几家竞争对手我们做的是同步性最好的。S200MDC直流微型断路器OT-DC直流隔离开关这是可以达到1500VDC，所以说达到低压直流的电压，只要看到ABB后面有PV的都是在光伏产业用的。这个光伏的短路器可以达到1000VDC，隔离的就更大可以到1600安然后是1500VDC，这个隔离开关可以拉闸的。OS就是所谓的熔断开关还有就是电涌保护器我们有T2的，这里面有可以配远程的信号，因为这个储能电站很多时候是在没有人的地方或者是人比较远要偏一点的地方，所以说这里面远程的也是比较重要的，这里面就是用这个技术可以达到智能，个还有关键是我有QS的技术，这个技术就是因为很多断路器在寿命终止的时候有可能会导致直流系统短路，还有就是S800高分断微型断路器。

在交流侧和并网侧有EMAX2全电能管理解决方案，这个断路器相当于是低压的中枢神经可以对它的负荷进行管理，如果你的负荷设好优先级的话如果负荷超限的时候可以脱掉优先级最低的，并且可以跟电源，因为电源方面有正常的工作电源还有不可控的风电太阳能电源，这方面有一个优化的选择，最主要是坚持用不可控能源。这有什么好处呢？我们这套系统可以使你的安装功率减少，包括储能配电厂自己用电的系统可以减少投资，并且我们脱扣器是彩色的目前在全球只有ABB才有应用技术，这是一个创新的。ABB的新预警我们今年发布了新V景，这是作为监测、优化控制你的储能电站系统，随时随地都能够了解你的设备运行状况它是智能化的元件集成的构架就是安装、调试缩短周期所以说能够实现储能电站高效的一个能源平台。我们在中央这块有中央智能的整柜解决方案。因为大家都知道，在中央系统一般的智能都靠中，我们断路器有智能化的元素我们对它的线路各方面，比如说合闸分闸线路进行监测还有整个视野都会看到，并且通过终端和云端进行服务。F-T这个是不间断的，这个控制电压低的时候能够走过所以一般保持不间断。这是电子管理系统，我们在直流系统都有一个绝缘监测还有电流测量整个机柜以及每个智能测量仪表。这个案例是在张北的250千瓦主要是新能源接入调频，ABB提供变压器、断路器PCS和电网接入系统，那是节能的项目。这是普遍的调频的项目，这是电动汽车削峰填谷的退役电池利用，我们也有特斯拉、奔驰、日产和松下合作。我的讲解到此结束，谢谢大家。

赵宇明：基于柔性直流的智能配电关键技术研究和设备研制

深圳供电局有限公司教授级高工赵宇明

赵宇明：谢谢组委会给我这个机会跟大家交流。我这次介绍的题目是2013年-2016年承担的国家863计划课题，课题的名称基本上跟我的演讲题目是一样的就是基于柔性直的智能配电关键技术，做的是和交流测系统连接的中压直流配电系统。刚才各位专家也介绍了直流配电系统在现代电力系统中的发展前景和应用，背景我就不再进行展开了。需要说明的一点根据从2010年以来不管是国内还是国外的总结，中低压直流配电系统的促进因素主要有两块。一个就是现在大功率便点击数发展柔性直流输电包括补偿的技术也得到快速发展，这样来讲的话从大容量的书店系统向中压或者是低压进行一些延伸和拓展应用。另外从用户侧来讲用户侧变电设备也是逐渐增加，如果是直接跟直流系统连接提升能效管理、提升电压质量等等方面也会有一些自身的特点。这两个方面无论是从变电技术还是从用户侧直接从今了这个技术的发展。

我们局申请了这个项目以后要考虑，因为我们局是全国第四大城市电网。我们局在城市电网中有三高一线，三高就是输送功率密度高、供电可靠性要求高、供电质量要求高。针对这几个特点我们也对直流中亚配电系统在城市电网中怎么应用做了一个简单的梳理，首先来讲我刚才也说了就是可靠性需求，其次就是电能质量要求有差异化的需求和要求，同时新能源发展的比较迅猛，用户侧负荷的情况就是大功率变电负荷和直流负荷也是不断出现，综合这些特点我们用直流系统来填补中压或者低压交流系统的不足作为中低压交流系统的改善可以发挥它自己的特长和特点。我们最后总结认为在城市电网中要用配电系统主要解决两个问题，一个就是发电面向有特殊需求用户提供高质量和高可靠性的供电。还有就是分布式电源的发展，直流系统实现多点接相比交流系统控制优势还是很明显的，控制算法也会比较简单。这是我们提出的示范工程简单的概念，就是两个供电。我们采用这个主要是考虑针对一些特殊的供电需求提高供电可靠性，这样来讲也是比放射性供电有很明显的改善。但是多了的系统价格也会上来。当时做这个系统的项目首先来讲你要确定中压配电系统在城市电网中有什么用刚才也说了，确定完了以后后面的研究思路就是按照高压直流输电系统的方法来做的，我们毕竟是做一个具体的事情有一个明确的对象，你用完了以后框架系统定了以后整个系统的架构包括接入的负荷和分布式电源还有系统可能存在很多的运行方式，这些都需要去，去掉完了以后再把目标系统容量、电压等级确定下来，在这个基础上做一些关键技术研究。我们主要开展三类关键技术研究，第一类就是作为中压有一定容量和电压等级系统要开展一些系统分析，主要包括哪几个部分呢？首先来讲要确定直流系统的主界限，还有要开展一些分析。直流配电系统首先是要解决定制化电力而且直流系统有大量的东西要研究，这样要开展针对直流性系统的可靠性分析。另外就是电压等级存在不同的方式有各种各样的固电压类型，那你也需要进行详细的分析。中压及以上的高压直流系统有两个核心技术，一个就是换流器进行控制包括另外就是整个系统的管控，我们这个项目也是把中压直流配电系统尤作为一个重点的研究内容在关键设备这块整个系统有三类。第一类刚才说的很清楚就是MIC，因为现在目前来讲柔性直流输电VIC有几代产品出现，如果把这些东西直接移到中压来讲像ABB公司、西门子公司都有大量的成熟产品。另外一个就是直流便压器实现不同变压等级的方案，我们这个项目针对自己的需求研制了一套出来。还有就是直流侧要进行故障隔离方向转换等等必须要有可以开端正常电流和展开电流的开关，传统的交流开关在速度上是不满足系统的要求，因此要单独研发直流断路系统，我们主要是开展两个技术的研究和样机研制。我们最后给出了一个示范工程的方案，说白了如果你要做一个具体工程要把整个工程的概况描述出来我们做了这么一个本子。下面我就分写给大家简单介绍一下研究情况，刚才首先来讲就是系统分析，开展主设备选型等等。这个PPT是做的主线分析，系统有对称双极的，我们这个系统选择的是对称双极的接线方式，我们也做了一些简单的分析，为什么在这样一个供电系统当中选择这个方式？首先考虑还是造价而且我们认为这样一种方式供电可靠性也是能满足我们的要求，同时我们也对比了一下这个是放在直流侧还是放在交流侧，交流侧有不同的形式我们做了一个简单的对比，就不详细展开了。

开展直流配电系统的设计要有些工具，我们为了配合工程的前期研究我们也开发了几套专业的文件，这里面展示首先来讲就是换流器分析软件，左上角这个图就是软件的输入界面，右上角的图是整个对VIC关键电器量不同的工况情况下变化仿真的输出结果。我们这个软件主要功能可以实现电源换流器的设计，另外是可以计算功率运行曲线还可以做主回路计算，我们也做了直流便压器整个界面包括软件的形式也是基本差不多可以实现相关的功能，使用这两个软件可以根据具体的系统和需求开展主要换流设备的选型和分析，这些确定以后才能开展后续相关的配合研究和其他方面的研究才能继续开展下去。系统分析另一个比较核心的内容就是可靠性分析，可靠性分析跟着讲大学开展了直流配电系统的可靠性研究，根据一些研究成果也开发出了软件就是直流配电系统的可靠性评价软件，这个软件可以实现如下几个功能。这个软件是内嵌了七种典型的直流配电系统拓扑结构，我们可以针对这七种改相关开关配置算不同差异性整个系统可靠性的指标。第二个就是必须通过短路器来实现控制还有故障隔离，断路器开的多和少直接影响了你系统的可靠性，但是配置多了以后运营维护成本也会更高，怎么样进行一个优化？当然这也直接影响你系统的可靠性指标，这也是可以通过这个软件做一个分析和测试。同时系统中有多少备用电源和配置的位置也可以用软件算。我们在做实际系统的时候最终要对关键设备提出可靠性指标，通过这个软件和左边图的分析方法是可以给出算法的，假如说整个系统达到五级或者6级那对关键的设备自身的故障率要达到多少，反之会提出设备要求的指标，这个指标是可以直接指导你设备的选型包括招标等等一些要求。这是给出一个算例要求对13节点手拉手的配套系统要求对第四个负荷达到五十几，年停电率小于1%次，通过一些算法做出这个约束方程反过来这两个可靠性指标可以反过来给出来你在选型这个便压器的时候你应该具有的亿度是多少。做了这些以后第二个比较关键的就是绝缘配跟什么有关，跟他自己的控制策略。一般来讲做高压或者中压直流系统要建模型，要把整个的系统控制结合在程序里面，这里面展示的是外观。这里也是给出一些简单的结果，因为高压的充电系统或者柔性的充电系统是有一个绝缘配合流程，他们的东西再加上我们自己的研究成果给出来了中压的流程图应该注意哪些因素。比如说输入系统参数、运行方式、控制保护作为输入条件然后第二点我要确定根据我的系统结构确定发生哪些故障和为什么，然后进行选择和算，然后再把便点器的参数导进去再算一下就可以算出内部供电压的情况调整供电器的配置方案最后给出各个关键节点保障水平。右边这两个表分别给出了一些系统关键技术和关键位置，这里我就不再进行详细展开了。这个刚才我也说了直流的控制保护是中压直流配电系统的另一个关键技术，这样来讲我们开展控制保护技术研究首先要确定目标，目标刚才也说了中压系统是用来提高供电可靠性的同时实现接入分布式电源的充分利用。针对这两个目的我们做了三个事情，一个是整个中央系统怎么样进行优化调度来尽量见效整个系统运行成本。第二个来讲就是直流配电系统是既有交流配电系统的，优化控制目标再扩大一下的话要考虑胶质瘤配电系统的优化调度方案，同时因为系统中有很多换流器那么这个系统的联合作用怎么去保证系统的电压稳定怎么样保证他不出现各种各样的问题，也要研究多电压协调平衡的问题，主要是分为这三个方面开展了相关的研究。同时我们对整个中压系统的保护也开展了一些研究。首先直流系保护要做几个工作，首先来讲针对具体拓扑结构划分保护区域，每个区域我要确定保护的配置方案，然后配置完了以后根据系统的参数包括系统控制参数和系统一次参数还有故障信息确定保护的范围，因为这个系统有很多端系统结构比较复杂要实现典型故障准确定位，这个图就是给出了供电系统保护分区的划分情况。这是故障隔离的定位，就是说线路的故障是怎么实现定位的，这个图简单给大家展示一下。我们也根据控制和保护研制了一套控制保护样机，这个样机主要有主控制器和保护质量等等还有监控后台四个方面构成，我们也对整个控制保护系统开展了相关的试验这个系统展示了一个新的切换过程，这里就不详细说了，只是说通过这个转换灵活的控制开关可以实现系统电压变化满足于约束的电压范围。转换时间小于30毫秒，速度还是比较快。我们也做了一个带故障运行方式试验，这里给大家展示一下。通过准确定位灵活开关状态实现故障的快速定位快速隔离以及系统运行方式的快速减少实现这个目标。另外关键设备来讲就是直流断路器，我们断路器分成三块，分别是最上面的主同六支路中间是电流转移和开断支路最底下是断路器，这个等级是15千伏单机对应是7500伏，可以开到最大的可以达到5000Ah，一些特点来讲可靠性和成本还是有优势，通过改变参数配置可以实现电压等级的系列化产品定制。我们对样机也做了试验，试验的效果都是比较好的，比如说全开断实验只有不到一个毫秒，能够开断五千压的固态电流。我们这个是采用多个模块的结构来实现的，两侧都是一个桥中间是由隔离电压器进行电器隔离和连接。下面几个图是整个便压器样机的简单情况，我们对这个样机也做了相关的测试，主要是控制模式、保护功能损耗试验，整个电压器性能参数还是比较优良的，0.6PO的情况下效率是不低于95%，基本达到95%左右。最后我们给出一个示范方案，我们选择的地区写了一些文章可能有些代表和专家也看过，我们选择就是广东的地方，这个区域有很多微电子制造企业同时来讲因为供电受到各种各样的因素影响，电压载量的投诉比较多所以选择这个区域。那个区域主要是厂房有很大的光伏可以发展的空间。第四个来讲里面还是有用户需求，用户也有比较多的负荷，整个系统接入的主要对象是储能站、工业营养负荷还有胶质瘤微网等等。这个还是公电流容量、系统选型等等。这页PPT给出针对示范系统给出了不同的直流电压器的参数列表。最后这一页再给大家介绍一下，我们已经完成了相关的研究下面我们也参与了另一个863课题，刚才李博士也介绍了有不同拓扑结构的经济性以及系统运行特点上有很打不通，我们也住针对这种更复杂的拓扑结构开展关键技术研究，这个来讲相关的保护配置、系统调度方案已经有了初步的结果，我们准备在今年5月份开展整个样机的测试，以后有机会希望还有机会跟大家进一步交流，谢谢。

任志刚：直流断路器及其在船舶电力系统及轨道牵引供电系统的应用

中船重工七一二研究所开关电器事业部高级工程师任志刚

任志刚：尊敬的各位领导、各位专家大家好，非常感谢主办方提供这个机会跟大家做一个交流。刚才几位专家也讲了，就是说这个直流配电一个传统应用领域，牵引供电系统还有船舶供电系统，我今天这个主题就是直流断路器在船舶电力系统和轨道牵引供电系统的应用，这也是我们所的主页。关于这个轨道交通的的话，目前随着城市人口的拥挤，采用地铁出行是主要的方式，在全球范围内几乎所有的城市轨道交通都采用轨道牵引供电系统。

在船舶系统里面也是一个发展趋势，这个是美国海军的发展路线图，因为船舶的空间比较狭小，功率密度是首要的指标，还有就是采用直流的话能效会提升。这个商船采用直流系统之后能效提高了7%，采用直流以后系统电网对频率是有要求的，这个燃气轮机在最佳的效率时间运行。目前我们国家完成的直流系统是4千伏的，下一步发展的目标是5千伏，当时就是说4千伏的断路器是比较可行的。这个是结构图，国外的这个采用的是交流发电机，中间加的是交流断路器，我们国内采用的是整流发电机，把这个发电机和整流模块的断路器取消掉了，就这个发电机和整流器一体化的设计。刚才马老师也说了在这个直流配电领域有一个关键设备就是直流断路器，直流断路器作为轨道牵引系统和船舶电力系统最主要的设备。

这个常规的，目前根据3千伏以下的系统基本上多是采用空气直流断路器，这三个图片在我们的教科书里面出现的比较少，但是在产品上是比较广泛应用的结构。这个是目前采用空气开断的最高水平和典型产品，上面这个是一个海军的供应商，下面是波兰的一家公司，可以看到根据这个工业领域内目前最高水平是3千伏的这个系统，舰船领域，目前这个美国海军供用的是800V的。这是几个典型的产品，从市场的应用范围来看的话，美国通用的市场份额比较大，波兰这家公司的市场应用相对较少，目前他们已经进入中国市场了，有相应的合资公司。

下面这几款产品是我们七一二的产品，这个是我们90年代给北京地铁供应的产品，下面是我们升级改造的产品，根据1500V系统的直流断路器。最上面是4000千伏的断路器。这个是轨道交通系统里面典型的配制图，按照标准来说这里面有进线柜、负极柜等等。这是三种基本的脱铺结构，这边是叫做零电流开关，上面的是零电压开关，根据不同的功率等级和保护要求每个厂家都有相应的产品。这边的项目是已经商品化的产品，这个根据轨道交通领域内的。我们七一二所的话是根据舰船系统开发了两款产品，一个是根据潜艇的一个是根据水面舰船的。三中基本开关的优缺点和比较，这里有一个简单的罗列。这块我重点对零电压和零电流的开关优缺点介绍一下。零电压就是当使用并联半导体开关时开通无电弧，不需要大的谐振元件。根据我们舰船系统的需要我们提出了新的拓扑结构，日本根据轨道交通系统开发了几款产品，目前这几款产品在日本的轨道交通系统中都有应用。这个是波兰的这个大学开发的断路器，这个在欧洲的地铁已经有应用了。这个是日本的一个配电柜的现场。

前面不管是讲零电流还是零电压，都是根据不同的系统需求的应用。混合直流开断技术是一种结合零电流开关、零电压开关、机械开关和半导体开关技术特点的开断方式，该开断技术充分利用了各种开断方式的技术特点。这个舰船系统对这个可靠性要求比较高，下面我对这个拓扑结构的工作原理做一个简单的描述。电流通过这个S1和S2，故障的时候这个S1和S2同时打开，这个电流转移到D2，当这个S2打到这个最佳开具的时候，预储能断路器通过这个S1S2放电，当这个形成零点的时候这个电压会反向，这个相对于我们常规的零电流开关的话可靠性提高。基于这种拓扑，这个开关是在一个毫秒可以实现这个截断，整个时间小于2个毫秒。根据这个时间和系统我们做了一个开关，这个开关是2013年在武汉大学通过这个方式做的一个实验。可以看出这种开关的有效性，在武汉大学这个实验室我们进行了这种实验，达到了设计的要求。目前这个开关起迪还是有点大，现在我们通过优化设计的产品，应该明年就可以出来。谢谢大家。

陈文波：直流配电与储能在电能质量治理中的应用

陈文波：我的这个报告内容叫直流配电与储能在电能质量治理中的应用，最主要的目的是想做储能的经济价值的挖掘。主要从这么几个方面，一个是现代工业生产特点以及直流驱动力，还有就是电能质量与供电可靠性的问题，第三个是源、网荷的高PQR的需求，第四个是直流配电与储能提升PQ&R案例，还有就是热点的探讨。1958年这个电力电子时代的到来，还有就是数字化时代的到来，这个CP

和电力电子时代的整合给我们现在的生活带来了很大的好处，同时也带来了用电可靠性的高度需求。特别是DCS的发展，DCS当然是很系统的集成。我们现在来总结现在工厂其实有两个流，一个是能量流，一个是信息流。在能量流上我们可以看到变频器的大量应用有很大的好处，可以实现精密控制，同时因为它有直流用电，所以交直流混合也变成了一种可能。在这个信息流上大部分都是开关电源类的设备，所以开关电源类的设备直流和交流没有什么区别。所以我们整体来说现在的工业现场就是能量流和信息流的交互网络，当然在能量流上已经不是单向的交互了，而是双向的，特别是现在节能减排的需求有很多过程中如果可以反馈能量的，我们很多变频器就带有能量反馈的功能，把一些能量反馈回电网，起到一个节能的作用。另外我们可以看到每一个环节都会有一些信息的交互，所以能量流和信息流是相互影响的。整体来说，现在的这个工业现场是越来越复杂的这么一个交互网络，所以在这个交互网络里面只要有任意一个环节因为供电可靠性的问题造成中断，损失是比较巨大的。

我们怎么来评价这个经济损失呢？我们可以看到这个纵坐标是电压的敏感期，这个蓝坐标是关键工艺。因为工艺不敏感，即使我们用了这个电压敏感也可以不去治理它，能实现这个快速重启的功能就行了。我们重点来看一下，实际上现在电网还有很多的问题是成为用户和电网的一个矛盾的冲突点，其中最重要的就是电压暂降和短时中断，其中最重要的就是C4.110，大家有时间可以去搜索一下这个报告的内容。我们来总结电压暂降的影响，电压暂降的持续时间可以视为下降区的一个延续，暂降对敏感负荷影响主要时间区间表现在电压下降区与上升区。最重要的是我们来看一下整流性的设备，我们会发现当交流电压发生变化的时候直流电压对应的有一个变化的曲线，下降率和上升率有两个参数。下降率主要是受负载率的影响，我们也认为整流设备交流的VTC不能准确反映它的耐受率，直流母线的VTC才能之久反映。这个是我们做的一个现场的测试，变频器直流母线VTC无的测试，还有就是电压暂降对于工艺设备的影响，整个工业生产设备的开机和关机都是在电压正常的情况下进行的，但是工艺过程的这个开关机具有很明确的时许性，这个是通过控制系统的控制信号或者是通讯来进行的，所以当这个电压出现下降的时候对工艺设备来说也会造成一个非计划的停车然后再开车，我们看一下设备的恢复时间、软件恢复时间和工艺恢复时间等等，整体加起来时间就会非常长，对工厂来说损失是很大的。PIT的研究就是研究这个一次电压暂降对整个过程的影响，因为时间关系我们不去详讲了。

当然，除了电压暂降还有很多供电可靠性的事件，这些对工业现场的影响都会非常大。第三个就是看一下源网荷的高PQR的需求，电压暂降对电力系统各环节都有影响，这个损失也会比较巨大。我们来看一下火电厂对电压暂降的需求，或者是高PQR的需求。火电厂有六个系统，其中这三个系统都是为锅炉服务的，水煤灰只要有一个子系统不能正常运行的话这个锅炉都不能完成正常的工作，最重要的是给煤系统。这个是锅炉的系统，FSSS逻辑关系，只要有一个设备受暂降影响以后所有的设备都会停掉，一秒钟的暂降就造成这个锅炉要停止15分钟，如果所有的发电机组都面临这种问题的话对大电网来说就会产生很大的问题。我们可以看到给煤给是时间最短的，现在很多电厂就提出了需求，就是说把这些过程时间都往后靠，靠到15秒，这样的话就可以达到中断15秒时间的话这个锅炉也可以运行，这个就涉及到储能。再有就是换流站，特别是冷却水泵，冷却水泵往往都是用变频器来驱动的，我们可以看到它的功率非常小，但是只要这个泵一停的话整个高压直流的换流站就会造成很大的损失。在工业侧我们可以看一下，这是一个液化天然气厂，这个工艺实际上是叫做级联式的工艺，看它的第一级工艺，这个照片后面13面柜子是一台大变频，这个变频停到之后所有的都会停掉，再恢复生产往往需要几个小时到一天的时间，这个燃料大概是5万吨一小时，所以这个火机点起来是非常壮观的。实际上这种高压的变频器是可以通过再次启动的方式来实现低电压穿越的，我们可以看到每一次这个电压暂降造成变频器低压保护之后这个压缩机都没有办法起动起来，只能是通过停车再开车的过程。

依托储能的直流母线我们可以生成很多的解决方案，这是针对不同行业的解决方案，主要是起这些作用。基于这个直流我们还生成的工业的特种电源。直流的配电拓扑结构刚才各位专家都讲了，用户都很聪明的，从这个技术角度当然是环网的技术是最难的，但是用户往往花钱买的都是这个放射状的，因为它最便宜、使用起来也容易。为什么要用放射状的？直流配电就可以满足这种高供电可靠性的需求呢？实际上是因为我们实现了交直流混合供电。如果单纯的放射状直流可靠性是不高的，但是我们如果和原有的交流配套系统形成了混合供电那这个供电可靠性就比较高了这是自己的拓扑结构，当然这个结构上可以看到我们也可以实现风电、新能源接入，但是我们现在做的大多数系统用户都不买这笔账，觉得这块回报期太长。我就需要你这个系统加上储能如果和我本地的柴发形成无缝衔接这个回报已经足够了。这个可以看一下德士古气化是产生二氧化碳氢气的，每次停机造成的损失都是几百万，这是高压煤浆泵，这个崩一停掉就会造成连锁停车。这是我们在现场治理的设备，左边是直流一千伏的系统大家可以看一下全是开关柜负荷有四点几兆瓦，右边的两个保的负荷功率比较小是一百多千瓦。当然这种系统还可以在通风装置来用，这是我们做的PIT测试，很多客户要求我们把GIT尽量往后延希望我们保的时间更长，实际上靠的就是储能容量。这是我们在通风装置上的应用，现在国内几大通风厂家跟我们都有框架性协议，基本上按部就班每一个工厂都在做直流配电的改造，当然化纤行业是做的最早的，现在化纤行业的工艺流程比较烦琐产线非常长右边是设备我们可以看一下，当化工原料从解压机出来以后后面开始有增压计量开始喷丝然后到后面卷绕，发现只要有一个过程停掉整个过程都会停掉那就就造成废丝和残次品，损失也是非常大的。还有一个侧吹风和环吹风，每次损失都变得非常大。纺织工业里面有80%的负荷都是直流供电的。还有就是直流配电在电梯和楼宇的照明上的应用，实际上电梯的设备也是高危险的，因为扶梯造成的事故也很多。我们可以看一下这是控制图，但是如果是因为是变频驱动的可以把所有的电机都可以通过直流控电的方式保证不间断，这是我们做的测试然后4吨载重通过直流的方式把电机保护起来。当然直流配电还可以在陶瓷行业做应用，我们可以看一下整个陶瓷传动线还有窑炉里面所有的动力设备和风机都是可以直流通电还有油井上的控制，我们现在还是在做探索但是中国石油大学的康院长带着队伍已经在油田上做了试验，效果还是非常好的。钢铁行业也可以解决敏感设备停机的问题。玻璃行业我们也用的比较多，实际上玻璃行业和刚才的陶瓷行业有点类似，还有就是半导体是最早认识到直流配电对他们重要性的所以在很多新的半导体建厂之初就把自己的重要负荷形成了交直流混合配电的方式，每次轻微的中断都会造成一些次品，所以他们把很多工艺设备都用了交直流混合，这是水泵、风机、空调双机的。另外我们实际上还做了一些系统就是楼宇直流配电，楼宇直流配电是我们给深圳的建筑院做的示范项目他们大概会拿出5000平的面积做直流配电这是在我们自己的实验室做的实验平台，这里边包含了光伏直流楼顶光伏可以通过直流的变换直接给电池组充电，另外还有储能直流配电。最重要的我们做了一个家庭的电气直流直驱可以看到很多家里的电气都可以通过直流来带，还有交直流混合供电本质安全化的设计。这是负荷的情况，时间的关系不多讲了。在这个系统里面我们实际上是做了两极，一个是直流400V还有直流220的主要是在房间里面的负荷，400V可以带整个楼宇的动力，还可以在220部分做一个安全设计。即使整个楼宇其他的地方都停电了我这个部分依然可以持续供电，这是平台的主要设备当然运行方式也比较多以新能源为主，这是现场的图片。还有配上锂电池自己给的直流配电的柜子，实际上工业现场我们做的最大的项目是在浙江2011年做了500V配电但是2015年发现总共已经上了27.8MW了，这是直流500V配电系统在整个工厂里面分布在每一个角落总共达到27.8MW，对我们来说也面临一个问题，这些直流500V的系统是不是有必要在上面更搭建一层更高电压等级1.5千伏甚至3千伏还算不上中压直流配电但是我们真的有必要在这上面搭更高电源，它的各个系统之间需要这样一个协同控制，另外这些电池组如果做了集中以后就会发现不光可以做后备电还可以实现很多其他的功能。另外在中石化我们做了本质安全化的直流配电示范，这个主要是用来解决化工厂里面很多的220V原先用交流不间断电源来带的重要负荷现在都用直流不间断电源来带，最大的好处没有交流UPS的缺点，我们有一个化工厂因为UPS的故障造成了整个系统黑屏13秒，那对化工厂来说这是绝对不能接受的，这13秒后来用他们自己总结这13秒厂子没有炸算是非常幸运的了，因为现场的控制系统全部不受控，但是用这个系统就不会存在这种问题了。热点问题刚才我们讲到了，就是用户买储能系统或者买直流系统最重要的需求是什么？实际上是买的是可靠性提升。我们自己来做一个比对，如果是2MWh的储能系统如何把储能系统的最大经济价值发挥出来？所以我们给它做了一个比例，一般的2MWh的储能系统会用20%左右的容量来做稳定新能源发电，当然如果是有新能源发电的系统可能会这么做。大概这19%和45%加起来我们会做负荷平移或者是做峰谷差价的盈利模式，这样子总共才占到65%，那就意味着这么一个储能系统里面我们永远大概有30%-40%的容量处于浪费状态，我们如何把这部分的价值发挥出来呢？实际上我们认为只要把这一部分剩余的价值用来做可靠性提升我们能把这一部分电只要撑一秒可能带来的回报就是非常大的，所以我们认为如果你把一千瓦时一度电一小时放出来那它的价值就是七毛钱因为你挣的是电价差，如果你是用60千瓦放了一分钟那它的价值有可能是6万块钱，如果是3600千瓦放了一秒钟关键的时候放一秒钟价值可能是3600，关键看你是什么时候放的。这是我们设计储能系统后续最重要的指导方式。所以我们认为合理设计储能系统的拓扑结构和容量配置可以实现多种功能的优化利用，创造最大的价值，这个价值是客户买我们储能系统最重要的参考因素。当然电池组在应用的过程中还是会有很多的问题，今天李总也讲了我就不多讲了，储能系统如果在现场能保证10年、20年有效利用安全因素还是第一要考虑的，这个包谷真的是太重要了。说这个是因为我们在现场确实都已经吃了很多的亏我们才去做直流保护的。

最后做一个总结，储能和直流是互为驱动的，特别是电化学储能和直流配电是共生关系，我们利用直流配电高性价比可以减少储能整体投资并实现多种功能综合利用，为客户创造最大化价值。再一个就是直流侧的储能保护非常重要，国臣一直都再灌注小问题，就是储能行业这么蓬勃发展但是我们并没有想着做很大的储能系统我们只是想为储能系统节省投资，用直流和储能有效配合提高供电可靠性另外减少整体投资。另外一个就是直流的安全性，你们都在前面去淘金的过程中间我们在后面还是希望给你们提醒直流的安全非常重要、储能的安全非常重要，如果有这方面的问题可以找我们一起来解决，谢谢大家。

陈文波：下面我们进入互动的环节，有请各位老师上台做一下互动，现场哪位嘉宾要发言。

提问：我是来自浙江海得新能源的，我们公司主要是风电变流器。这方面我想咨询一下马老师和侯老师关于直流输配电对风电的影响。现在大家都知道国家为了解决新能源消纳问题建了很多的特高压，在浦东边现在做一个工厂或者项目就是因为要建特高压要上网所以要求风电设备和风机设备都要具备高电压穿越的功能，所以我想了解一下这是不是确实需要因为来了特高压所以风电要满足穿越的功能？早在低穿的时候在行业里面包括业主这边也在质疑这件事情低电压穿越，对这块希望能帮我解惑一下，谢谢。

马钊：我就先说一说，我对您问题的理解可能还是不是太十分清楚。你说的高电压穿越，你的问题是不是需要高电压穿越。第二个问题是高电压穿越应该由设备制造厂、设备来承担还是由什么来承担。第二个方面我没太听清楚。目前据我所知因为直流配电刚刚开始，对高电压穿越还没有标准和研究结果，但是我们目前全球调研里面没有提到过高压穿越的问题。这个问题挺好，马上5月28日我们在都柏林开会如果可以你把你的问题写一下发过来我在5月28日的会议上看看其他国家怎么做，下面我们也考虑一下。因为刚想让我赵博说我想到他们深圳是不是做示范的时候考虑，看样子确实还是一个新的问题，因为他们深圳做863做示范项目没有考虑，北京863项目没有考虑，北京公司牵头做的实际上做两套设备是背靠背，简单的讲就是背靠背就是直流背靠背把两个系统连起来，如果出现故障就赶快隔离，原则是这样，设计思想是这样的。我估计也没考虑高电压穿越，你这个问题挺好，我目前只能回答道这个程度。你回头写一写寄给我，我5月份开会把这个问题大家再讨论讨论。

提问：谢谢各位嘉宾精彩的报告，我提的这个问题也许大家都可以讨论，就是在船舶上的应用直流系统或者是交流系统主要考虑给客户的好处和价值是什么？主要就是对船设备的重量和供应密度就是设备重量体积这一块的要求是不是现在传播应用客户非常大的一部分，不知道大家有没有这方面的经验可以分享。在船这方面是不是很在意重量和体积这方面的东西？

赵宇明：据我了解他们的断路器主要是配合国家的重大项目就是航空母舰的直流供电系统，这个相比于刚才说的配电还是高压直流输电或者高压树瘤电网最大一个特点是有很长的输电能力，因为这个系统供电力很短，可以说对能力要求特别高。第二个来讲对这个系统因为是军用对可靠性要求非常高，因为你是船上的要防振防腐这些要求很高，据我了解他们主要是关注这些问题。

马钊：我补充一下，因为这个事我们CIGRE在开会的时候有一个瑞士学院的教授其实从ABB到学院当教授，在ABB工作的时候就主要负责这块。据我所知舰船和轨道交通都得考虑不能设备太重设备太重带不动它走，像做电动汽车如果储能电池在电动车里面太重的话那肯定效果不好，从这个角度讲肯定重量也是一个很重要的因素因为大的舰船一出去都十几天二十天，打着船出去不可能不考虑重量这是肯定第一个因素。第二个就是刚才赵博说的从目前舰船上所用的直流断路器不是和我们现在所说的输配电里面的直流断路器不是一码事，他那个直流断路器好早以前就有了，原理并不见得是目前的MMC这种技术，那个技术是好早以前就有。他的那个原理实际上是好多年以前就是人为制造零点，人为制造过零点反向电流或者是电流器充电，应该说是1989年、1990年左右就有过的问题，实际上就是用LC电流串联起来把参数配合好斜进然后频率高了过零点更多，这样子用交流的断路就把它开好了是这么一个原理。据我所知舰船上用还是这个。

寥汉华：这位专家问的问题我觉得非常好，我也负责船舶行业但是我所在的部门是电气产品业务部的，所以我们ABB在电力驱动方面这个船目前还是交流驱动。刚才中船重工那位专家说的是ABB完成了直流船，因为考虑军船民船分两类当然还包括海事的，就是海上平台或者是以后在南海要投放很多的所谓有特殊目的的设备，那些设备就是军船可靠性更高，所有的产品是要全部达到认证的，不管高中低。但是电力驱动在驱动方面用的是中压的而不是低压的，因为有船的配电和一个应急的有两个，一般的电压如果是小船的话民船，因为现在船舶海运事业不太景气，这里面民用船更加考虑的是经济性因为要考虑成本和挣钱。军用船考虑的是安全可靠，所以说在船的配电方面是有一个选择性的配套必须要提供选择性配套曲线这个船必须要提供，一般的都是有专门的设计院或者是设计建船单位可以提供这个要批，要符合。因为船的距离短虽然容量不大但是距离短，所以导致短路电流比较厉害，所以选的都是线流型的断路器。

提问：各位专家我有一个问题想请教一下关于直流建筑的，刚才也听了王教授介绍的很多关于直流建筑的内容我感觉收获比较大，我想了解一下现在我们在建筑领域如果我们在一个建筑里面开展直流供电的话相应的中段像直流负载比如说容量大一点的负载和更轻量一点的家电整个负载的系列产品成熟度现在到了什么样的地步？有没有比较好的产品能够用在可靠性较高的领域？第二个就是在直流建筑配电的结构里面，直流的电压等级、直流的机械方式有没有相应的比较典型或者标准化的模式和结构可以未来做推广？

王福林：我想直流的设备目前大多数设备已经可以不做任何改造直接接到直流电上就可以使用了我们做过试验，比如说台式机电脑、笔记本电脑凡是用到电源适配器的设备虽然现在是用的交流，但是直接接到直流的线上就能直接工作，可以对于旧楼改造的话旧的直流交流供电改成直流很多设备是可以直接用的，如果改造了之后对于一个新建的建筑直接用直流供电然后用直流的用电器那电源适配器就可以节省掉了。美法直接使用直流电的用电器是有交流电机的用电器，比如说有些空调用的是压缩机包括室内外风机的驱动电机都是用的交流电机，这种电机用在交流电上是没法直接运行的需一些专用的直流电机驱动的空调装置、直流电机驱动的冰箱、洗衣机等需要的设备。您说的关于直流专用的插头插座目前有这样的需求但是还没有形成标准，的确有直流专用的插座、插头这样的设备之后可以避免产生一些误操作，产生一些不必要的损失。

马钊：关于现有直流2000年在英国每一个电力公司的技术人员每年有两次头脑风暴，大家说一说新的发展方向、新的研究项目。我记得2000年的时候就提出了家里的电视机、计算机尤其是银行实际上好多东西用的都是直流的，交流换成直流的。如果说我们直接用直流件给直流符合供电的话可以省掉好多的便压器。比如说计算机每一个计算机都带一个小变压器，但是想想全世界这个有多少，但是大家都觉得这个项目挺好的，但是当时就是说做一个楼宇或者做一个小地方试验就是找不到这个，没有直接直流负荷就可以直接一擦就擦上去的，没这个东西，每年评估重要性和探究未来要不要这么做的时候都提它但是每年都放到底下去。但是去年在背景开会韩的一个岛上做直流，三星给他提供电视机和冰箱全部是直流电的，所以他们的项目我不太记得应该是2018年还是2019年完成，如果这个事件成功据我们所了解这应该是第一个真正的家里全部是用直流的，这是大概这么一个趋势。再一个去年日本在爱之工学院（音）他们校园里面装的是太阳能风能直接反直流，但是分了两片园区一片现在已经封上了但是都是直流的，但是负荷没有又把直流转换成交流或者是把冰箱转成交流模拟在用，可以说你提这个问题对未来的发展确实是非常重要的事情。如果说这些设备出来的话，直流的发展会比我们现在想象的迅猛的多。我就补充这么多。

李忠：我们正在参与深圳楼宇直流配电，我们这块负荷也正在统计中。我们现在把楼宇直流电压等级分为两级，高电压等级我们想往标准上面靠到750V，但是这里面本来这上面只要挂几个重要的一个是光伏直接挂上去，还有一个是我们的充电桩还有一个就是大功率空调。对于空调和充电桩因为本身的直流输入范围很宽在750V都能满足要求，光伏这块理论上也是能满足要求，因为我们家里面没有现成的DCDC变换器所以我们最后把它750V降为了600V，另外下面一极我们用220V，现在很多半空的设备都可以直接往上面挂，因为要让它直接改造成一个直流我们这么一点用量是不可能让制造厂商来变。现在电脑其实是可以直接插到220直流上面，上面还带了很多照明。

提问：关于DC标的我想借这个机会再请教一下关于刚才提到直流建筑，其实我还是想问一个根本性的问题，因为我们现在建筑都是用交流的配电其实用的也挺好，所以前面我听王老师的报告里面有讲到前面您讲研究动机里面有两点，一个是现在的峰谷差第二点是减少ACDC之间变换的环节提高能效减少损失，我想针对这两个问题现在交流系统企事业能解决。峰谷差也是通过储能在交流上面可以解决能量，能量的平衡或者功率的平衡直流和交流的变压形式并没有本质的联系，这是第一点。第二个减少ACDC变化环节其实假如我们的建筑能量来源绝大部分是来自于电力系统的话，如果还是大部分来自于电力系统的话目前的电网还是要的，那么减少了负荷或者用电器的整流环节必然能量还是会流向AC和电网之间的接口，要从电网把电网交流整成直流，把这么多的小容量ACDC去掉最后汇总到关口的地方去变成一个大的ACDC，这样对能量转化损失其实并没有太大的帮助，这是我个人的理解不知道对不对，希望各位专家能够给一些建议。

马钊：我先说一句，你的观点还是用传统的思想看现在的形势。我为什么这么讲呢？因为现在的电网我们说的分布式电源目的就是就近发就近用产用能一体化这样效果就高了，当然还是说我们中国的特点就是资源分布都是东北西北我们负荷都在上海、东南，这样的话必须要有特高压那也对，但是如果说我在浙江和江苏在这一块一个小区愿意自己做太阳能，愿意用那边的储能我自己自发自用足够了，为什么非得用你的从几千公里以外来的？到那也有可能是绿色能源也有可能是火电，我现在效率很高也省钱我现在要交钱可以逐步减少甚至于零然后还可以收钱，我为什么非要用这个？我不知道我回答了你的问题没有。

提问：我觉得就是就地消耗本地新能源发电、光伏发电结合储能，这是我比较认同最大的动机。

王福林：我想您说的没错很多人有相同的观点，交流也可以蓄电为什么非要用直流加蓄电呢？主要是因为电池是直流的，所以就必须经过ACDC再DCAC两道过程。如果在建筑里面直接用直流的话至少可以省调逆变的这一部分，省掉这一部分成本和损失，这是第一个回答您的问题。第二个就是本来小的ACDC用在设备上的变成直流电流之后变成一个大的变换，希望通过大的集中式的ACDC变换效率比这一个一个小的有所提升有一定量不太大的节能。

赵宇明：刚才您提的问题就是现在如果是一个建筑用直流供电系统有什么样的东西可以接，在2016年5月份我们策划项目的时候在珠三角地区做了一些调研，根据我了解的情况刚才王老师在PPT里说了珠海格力公司做了一个光伏驱动是把交直变化中间给打开了，这样的话这种解开的变频器上面直接接入系统是可以接的，反之如果是现在集成式的变频器改造肯定比你们降的还要高，没有问题。第二个就是一个合适的接入比较好改造的就是直流充电桩，因为直流充电桩要么就是做的精致一点的不外乎这两种东西，把前一极的东西去掉的话无线电压做一些调整后面隔离也是可以比较方便的改造，其他的话目前来讲还有一类比较方便接入的直流供电系统就是开放电源，我们跟深圳市的开放电源厂商也做了一些交流。他们说如果是直流供电音符低压系统对SPS在交流系统匹配电路上有提升，因为大家也知道SPS必须有EMI，如果你把前一极两个PFC加到里面去简化了产品的设计在一定程度上也简化的产品的成本，主要是这样。但是现在目前来讲基本上没有这么做，因为现在没有这个东西可以用。其他的像光伏、风机还有一些储能做的改造也是可以做，情况跟开发电源是一样的，基本上是这种情况。目前来讲刚才问有没有什么东西，目前来讲实际能用的在国内也就是格力光伏空调是可以经过很少的改造接到直流电压上去，其他的必须进行该杂，而且改造驱动只有量上去了这些厂商才会有能力去做。因为我们做这样一个改造也希望针对深圳市建科院王老师和陈总做的示范工程接入一个科研项目就是找应用场景，做SPS或者是变频电机驱动或者智能充电桩会有所改进，但是整体来讲改进我们估计了一下，如果是从交流系统全部替换成直流系统把中间去掉其实改进提升的能效是很有限的，大概也是3%-5%把光伏这块去掉不到8%，中间是直流变交流和交流变直流，因为大家看到各种各样的文章基本上来讲都是把它简化，我们想基本上来讲一个建筑物直流供电系统应用前提很重要，刚才也说了一定是在有比较大的分布电源情况下才适合去上或者适合去考虑这种东西，否则来讲像你刚才说的把分散小的集成成一个大的整个系如果负荷低的话反而做的不好，这样还不如按线来走。如果系统有很明确的大型驱动有很明确的大容量充电或者数据中心这一类的附近还有比较大的分布式电源资源像光伏、风电在特定区域内或者一个特定场景下是可以考虑这种方案，反之我也不认为可以直接把他们接到直流供电系统。不论是在成本上还是小衣裳都不是太合适的。

提问：首先祝贺国臣进步很大。我问李总一个问题，您现在研究直流保护上面有交流保护还有PCS本体也有保护，这三个之间怎么配合关系？动作时间是谁快谁慢？直流保护怎么配合？

李忠：这块也是我们正在研究的重点，其实系统越复杂PSC、变化器种类越多厂家越多控制策略就越离散，所以我们在现在的系统中间初步考虑首先是仿真，模型建立确实也比较复杂。您说的谁快谁慢其实我们初步分析限流很多情况下带有限流性质的PCS会先进行限，但是有的还是关不断最后还要我们的保护进行关。假如说这个本身没有限流的能力那保护会在前面。还有配中低压配电用的直流断路器本身的动作时间也比较离散，快的话大概有7-8个毫秒左右，但是慢的话基本上都要10毫秒以上，所以对我们保护计算的要求通常在3毫秒以内必须判断出来驱动，这个主要看谁快谁慢看最后的结果。

提问：我想问一下因为光伏直流也是作为直流，但是它的保护标准是比较完善的。如果说直流低压配电进入建筑物的话那么相关的保护包括过流防护、电磁干扰相关现在我想问一下有没有产品？有没有相关的工程标准？如果没有工程标准的话你做的所有工程实际上无法保证相对安全性，请嘉宾们回答一下。

李忠：您说的是接地这一块吗？

提问：不是，就是作为低压配电系统而言对交流有防护的包括接地这方面都是有相关规定的，那么直流我印象中好像没有，那么如何保证安全？因为你走入家庭或者走入建筑物，我想问有没有相关的标准可以为我所用？

陈文波：我们国内针对低压直流配电特殊微型的防护措施现在还没有标准，我也是早上看到马老师IEC标准体系里面低压直流是在进行标准制定。真正的示范项目特别是楼宇建筑的示范项目还没有现在我们自己要搬新楼做直流配电简直就是三无，想怎么设计就怎么设计，自己做的想参照标准都没有。我知道您是这方面的专家，希望你牵头我们做一点楼宇直流配电这方面的标准。

马钊：我补充一点，我知道英国有一个也不是标准就是光伏接入的时候保护的要求，相当于技术条件但是不到那个水平，但是又是需要。所以发了一个工程推荐导则一样的东西供你参考，但也不是说你非得执行。我今天讲的最后一个问题，因为电力电子设备非常之快，我们现在甚至说是纳秒级、毫秒级的所以原来交流保护理念都不一样，还加上光伏、风机特性和我们原来模拟的同步机根本不一样，阻尼很小了，所以这个东西都在电里，保护应该是要做很深入的研究，你提这个问题确实应该做但是目前全世界也没做出来。但是不同国家因为已经光伏发项目这么多了都在做，具体的各个国家像英国的好像是五十几，如果你找不到可以参考。

提问：就光伏而言我已经拿到了REC62548光伏战略我们已经都用上了，只是直流配电。

马钊：配电系统现在还没有。

提问：非常感谢各位专家，今天下午听到了很多良好的建议和思考。我是来自深圳建科院的，想问一下大家可能讨论了很多直流在建筑当中的困难有标准的问题、末端产品的问题，我们还是以发展的眼光看这个多年之后回头来看发现这些问题都不是问题，我们也很高兴、非常庆幸在今天迈出这一步，但是王老师当时说我们可嫩会带动三万亿改造的产业但是这个话反过来说这三个亿也有可能是很大的阻碍。对于我们来说现在迈出第一步做示范项目之后我们的系统应该战线什么样的性能，能让普通的群众和用户感受到直流用电的好处？

王福林：直流用电的好处应该包括几个方面。第一个方面就是说它能够节省成本，用了直流供电之后各个用电点的电源失陪器可以节省掉了，每个用电设备可以节省这些成本。节省掉ACDC适配器对应适配器所需要的使用空间都可以节省掉。另外第三个优点就是可以提高转换效率，刚才也提到了至少可以节省掉DCAC逆变的损失，从建筑内部来说可以有这三个方面的好处。从建筑外部对电网来说通过直流加蓄电可以大大的消除峰谷差对电网的高效运行具有更大的外部效益，我想从内部和外部这三个方面能有这三个方面的好处。具体一个示范楼来展示的话我觉得需要把这三个方面的好处给战线出来，一个是说有具体城市数据、实时演示，这栋楼全直流供电通过蓄电能够实现同电网没有峰谷差的用电这个状态现实出来，再一个是直流供电的时候系统的输配效率、实时测量数据到底是多少，跟交流供电效率相比到底是提高了还是降低了，提高了百分之多少通过一些具体数据展示出直流供电的效益。

赵宇明：刚才这位先生也问了供电系统的优势到底在哪，刚才也说了社科院有一个示范系统。第一个方面就是上了那套带分布式电源和直流供电系统，那么你用这套系统相比分布式电源和负荷接到交流系统功能的提升多少，这是要注意的。当然你们院的刘总也关注这个问题，因为是建筑科学院的整个建筑设计和分布式电源有很多的经验，特定应用场景下直流配电系统到底在节能或者说提高工作效率上有多大的改善，这个是希望能够得到明确的说明而不是一个简单的测算或者说推算，这是第一个。第二个问题因为你毕竟是面向非专业人员的不是工业系统也不是专业的电工而是一个民用系统，这样来讲直流配电系统安全是最重要的，就是刚才这位专家说的这个东西一旦发生短路的话如果人触碰了以后怎么样评估，因为刚才大家一直在说很难洗，如果发生其他的故障容燃烧跟交流触电能不能快速脱离这是很重要的一个问题，因为这两个方案还有一个比较明确的差别。第三个来讲如果经济性和安全性解决了那就是一个运营模式的探讨，现在来讲英国在2000年就提出了直流供电系统，其实在2010年的时候珠三角地区的家电企业他们也成立了直流家电联盟，但是这个东西也是做了几年以后就自行解散了，因为主要也是推不下去，我个人思考主要原因就是投资方和受益方不是一家，投资方上了大量集中的直流系统接光伏、直流电源和负荷所以受益是住户，做投资以后给你节省能耗我怎么从事这种住户节省能耗呢？反过来补偿我的投资并得到盈利这是很关键的问题。现在来讲为什么数据中心、服务器中心能搞得起来？因为投资方和受益方是一家，中国电信、中国移动和阿里云，他用直流供电系统可以把UBS结构包括整个系统供电结构简化很大，如果你的投资和用户分开那你这个东西怎么搞？我觉得现在不把这个问题解决技术上是推广不下去的。

提问：想请教深圳供电局赵博设备型的问题，在您的报告里面提到了全固态混合式直流样机，上面也提到了成本低这是跟哪一种方式比对？刚才马博士有在提，是跟传统的机械加ACDC方式去匹配吗？这是第一个问题。第二个问题直流便压器样机这里面没提到成本，是不是比传统交流变压器要高很多？

赵宇明：我们给的拓扑结构叫做混合式结构，所以混合式的结构正常来讲在2012年的时候ABB公司他们发布了一款混合式的直流断路机，拓扑的结构是机械式开关，损耗很小当然跟机械开关是串联的跟我们拓扑可以看一下，同时在正常运行可以，如果是有故障的话连着后面的就会关断强制电流向转移支路转移，转移支路就是其他可关器件的支路，通过这个强行打开电流，残余的能量全部转移到能量吸收值，这个是混合式直流断路器基本的构成，这个构成相比于任博士介绍的开断能力没有那么大，因为不是通过叠加人工的点来做的，但是几千万到十几千万是可以做得了的。我说的成本低主要是针对采用机械式的成本来说的，直流断路器相比于传统的直流开关最大的特点就是要达到5毫秒以内，这样来讲的话采用机械式开关必须都有一个形成达到1%开具才可以，这样来讲的话储存的能量越大需要的能量就越大，必须采用电磁储能的东西，这个来讲有电磁储能机构和其他的，还有其他的辅助设备整个操纵机构在中电压等级成本是高的。第二个来讲是机械机构，有快速分段和快速分段后机构阻尼的问题，你得让它停下，不光是动起来还得让它停下那个能量也很大这样就带来可靠性的问题。高压开关的操纵机构带来可靠性问题如果是跟电力系统很熟悉的话是很严重的事情，这样来讲的话我说的主要是这个事情。还有您说的垂直便压器说白了有点类似于电力电子便压器，肯定价格会高一些，这个肯定是没什么说的但是直流便压器做出来目前来讲直流电网或者直流不同电压等级的系统和线路进行连接当然了你也可以有很多的拓扑结构做这个事情，实现连接可以做交直流变化来实现这个，其实我们也是这么做的，当然我们把这个东西做的更集成一点，这个特点首先来讲就是直流便压器的特点就是能量密度比较高，怎么实现的呢？工作频率高，50赫兹下的线圈内的产品体积要比高的要大得多，这样来讲连接两侧隔离变压器就很小，我们主要是实现了这个。当然您说开关跟传统的交流开关价格肯定要高很多，我为什么在PPT前面一开始就说直流系统、直流配电系统或者直流用电系统只是传统交流配用电系统的补充和提升，你的客户有具体需求他能支付建设直流配电系统的成本，他认为你的投资成本带来的效益在电能质量和供电可靠性的改善可以避免他的损失，他所带来的损失比他自己的投资和运维要大那他肯定要上，这个来讲是有一定的目标。因此我就是说在配电系统或者交直流混合供电系统肯定是一个解决方案。

提问：今天听到各位老师和专家的介绍受益匪浅。其实我们在直流配电网储能应用方面想我觉得核心问题想请教一下，核心问题还是采育应用导向，但是我们感觉在实际工作中应用导向不是很明确，看看哪位老师在这方面怎么来促进专业的发展，我们往哪个方向去走更好一些？

马钊：简单的讲电力系统面临的任务是两大块。第一块是未来的变化，另一块现有的变化怎么样提高它的效率，怎么样能把现有的系统和设备用到极限，也就是说明天换今天把它换那是你的本事，一方面是开源一方面是截流。开源方面就是可再生能源要尽量多的用，这是国家政策、这是世界大家公认的减少二氧化碳。目前可再生能源最大限度能够规模化利用就是太阳能和风能，但是很难讲也有可能再过几年新的技术出来可能比太阳能风能更好那就不好说了。不管怎么讲，直流配电现在能够全世界关注就能够解决这两个问题。第一个它可以接纳更多的可再生分布式能源。另一个对现有系统来讲现在的系统都是传统的设计，从来没有考虑双向流动也从来没有考虑用户还可以弄一个电动车可以充电也可以放电，这个怎么样能够调节它控制它呢？电力电子。因为电力电子可以国内柔性的ABB叫Light，不管怎么讲用VSC这个技术有灵活性，一灵活调节起来就方便一些，这就是为什么电力电子设备越来越多，尽管你们说的电力电子设备很贵，但是为什么技术朝向还是要往这里面流呢？因为未来如果规模化以后出现规模化效益以后电力电子设备用的多了产量高了价格就下来了，因为我们已经看得到各个行业都是这样的光伏板也是这样的。如果电力电子无用的多了现在我们也可以自己做IGBT，如果用的多了产量上去了价格也下来了，所以电力电子就用的多了。我说的就是从更高一层看的话为什么要有做直流配电，为什么电力电子用的多这个就是我个人的看法也是一种潮流。当然你说的我十分赞同，今天说的直流配电、直流LVDC、MVDC真正的要上项目怎么做？说老实话上一个项目就要做项目的可行性分析，技术经济必须要比较，投入产出比。如果投入了没有产出当然不愿意做这个东西，但是如你想做示范工程说我是世界第一个八单十二单的，我就是为了做这个样板当然也可以做。但是如果从经济角度考虑必须每一个工程都做，我们有时候考虑的经济因素不管那些就做一个示范工程我就是世界第一。希望我说的这些能够有点启发，谢谢。

陈文波：谢谢王老师。因为时间的关系我们不得不停止了，今天实际上与会各位专家我们一起交流了中压直流驱动力，关于中压直流的驱动力大家还在讨论和怀疑到底有多大的驱动力驱动着我们会去建中压直流。但是关于低压直流的驱动大家都不再怀疑了，特别是工业的低压直流大家都在干了，因为供电可靠性能带来效益。但是关于楼宇和民用的低压直流大家还在思考它的安全性和驱动力。不管怎么样，我想这是一个好的开端，实际上关于中低压直流的技术内容确实还有很多东西没有讨论到，比如说低压直流配电的特殊危险防护措施还有直流配电的电能质量，确实这是一个很大的专业内容但是今天也没有嘉宾提这个问题。另外实际上我们知道在军方特别是供电可靠性场所关于网格状的直流拓扑结构一直是研究内容，网格状实际上是无数个环网组合，这块大家如果有兴趣我们下次可以再单独的交流。总体来说，感谢各位专家的辛苦付出，感谢所有的参会代表坚持，谢谢大家。