居民直流供电技术及经济性探讨

苏文

摘要：目前将家庭之中部分的电路，更改为低压直流供电的方式，会更加符合我国绝大多数家庭的经济以及住房的水平。该方式不仅能够将居民意外触碰到工频交流电压，而出现伤害的风险降低，还可以节省部分家庭因为安装太阳能发电设备，需要配备直流逆变器的经济成本;除此之外，还能够提高电能的使用效率，将家中各类的家用电器制造成本进行降低。而当外部电网的电源出现事故，出现供电中断的时候还可以保障家庭之中一些重要设备的用电不受影响，从而将家庭用电的可靠性进行提升。本文对于目前我国低压直流供电技术研究方向进行分析，探究居民家庭中使用低压直流供电的意义，最后进一步了解居民家庭中使用低压直流供电社会效益，希望可以进一步推动我国低压直流供电技术的发展。

关键词：居民家庭;直流供电技术;经济性效益

中图分类号：TM72文献标识码：A

目前我国家庭中供电方式中最为广泛的，便是220V50HZ的工频交流供电方式，其存在较多的优势，例如可以选择利用变压器进行升压，是电能可以在更高效率的情况下，大规模地运输到远距离的负荷中心之中;但是也存在一定的问题，比如当居民无意中接触其时，便会导致因为受到电击而受伤甚至死亡;或者在外部电网出现停电时，蓄电池等备用电源可以提供的电力供应可靠性较差。因此其并不适合在家庭中使用。而低压直流供电方式，其能够直接在低压直流电路之中的蓄电池组进行并联，或者选择和太阳能光伏电池进行连接，使居民家中的用电设备的运行不会出现间断情况，解决由于交流供电方式而带来的可靠性问题。

一、目前我國低压直流供电技术研究方向

（一）降低直流用电设备的能耗

当前我国低压直流供电技术的研究方向，主要为降低直流用电设备的能耗，即LED发光技术，其主要是以半导体技术作为基础，或者选择CPU制造技术。就现阶段的情况分析，LED发光技术的使用范围较为广泛，这主要是因为相对于节能荧光灯来说，其节能效果会高出一倍之多，使用寿命则会高出近十倍左右[1]。而如果可以将其代替其他高耗能的照明技术，可以实现较高的节能效果。现阶段由于智能电器的普及性，因此在我国家庭中，使用CPU的数量也在不断地增加，从而也可以达到耗降低的效果。

（二）提高二次电池的存储能力以及工作效率

目前在进行二次电池研究时，最主要的方向便是要将成本降低，从而使电池的使用寿命得到延长，并且可以使其性能得到提高。而在这之中，降低成本和将使用寿命延长，是对于目前现有的技术进行完善以及改革。比如对于铅酸蓄电池技术，进行相应的研究优化，从而将该电池技术的寿命进行延长。而进行性能提高，最主要的研究是对于一些新兴的材料，或者技术进行研究[2]。

（三）高效率产生低压直流电

当前我国可以直接产生直流电的有以下几种：第一，对其他电源完成转换;第二，使用一次电池;第三，直接产生直流电的各类发电设施。需要注意的是，在这几种方式之中，一次电池是因为化学反应出现直流电，这会导致其成本增高，并且出现一些环境问题[3]。除此之外，由于我国目前氢电池研究技术依旧存在较多的问题，因此价格相对较为高昂，性能也无法保持稳定，在进行推广时会比较困难。因此目前我国进行研究时，最主要的一个方向，便是要使用新兴技术，将其他的电能转化成为直流电，从而实现工作效率的提升;或者研究出可以低成本并且具有可靠性的直流发电设备。

二、居民家庭中使用低压直流供电的意义

（一）居民家庭中使用低压直流供电可以实现节能减排

1、低压直流供电能够降低家用电器的能源消耗

居民在家庭中所使用的电器绝大多数都是低压直流电，因此一般情况下在家里需要配备一套降压整流设备，才能将家中的工频交流电转变为可供家用电器使用的低压直流电。而在这一过程之中，便会由于转换的过程而出现相应的能源损耗。而如果家中安装的为低压直流电，进行统一化的供电，那么便可以节省资源损耗[4]。特别是现阶段我国很多的电器，在保持待机的状态下，其实该电器本身所进行消耗的电能并不多，但是由于转换的原因，其配套所消耗的电能却较多，因此即使在待机的状态下，导致其依旧消耗大量的电能。

2、低压直流电供电可以提高LED照明系统的工作效率

当前LED发光技术发展速度不断加快，相较于性价比较低的节能荧光灯，使用LED照明灯具会达到更好的节能效果，据计算，如果将LED灯具替代交流节能荧光灯，居民每年平均可以节省近40元。除此之外，相对于交流节能荧光灯，LED灯具的使用寿命更长达10倍之多，并且二者价格相似，在使用的过程中，会为用户节省更换灯具的成本。

而LED灯具其内部工作，主要是根据低压直流电通过半导体进行工作，因此如果是使用工频交流电压，便需要为相应的LED照明灯具，其配套相应的输出电压，以此来实现将整流电路进行降低的效果。并且为了能够及时发散其工作的热量，在必要时便需要将LED灯具的体积进行增加，便会导致灯具外壳材料和包装材料有所浪费[5]。

（二）居民家庭中使用低压直流供电可以提高用电过程的安全性

现阶段我国最为普遍一种应用便是工频交流电，这主要是因为，其在进行大型旋转电机的发电中较为合适，并且会在进行远距离传输大容量电能的时候，可以更加方便地升降电压。但是在家庭日常使用时，如果人们十分容易会因为触电而受到伤害，甚至死亡。因此从安全角度来看工频交流电并不适合在人们日常生活的环境中使用。由于我国的经济发展还存在不均衡的问题，所以我国很多家庭，都还处于老旧的房屋，其中布置的电线也较为简单，工作人员没有定时对其进行检查，并且将已经受损的线路进行更换，导致存在较多的安全隐患问题。但是如果选择使用直流供电方式，其在使用过程中，只需要利用两根线，便可以保障安全。即使人们有时直接触碰到带点的低压直流电极的时候，也不会出现人身安全问题。因此可以说使用低压直流供电方式，最主要的一个优势便是安全性比较高[6]。

（三）居民家庭中使用低压直流供电可以提高可靠性

在当前居民日常的生活之中，经常会出现，由于当地的电网需要检修，或者出现故障，或者居民自身由于没有及时缴费而出现停电的问题。而在停电的时候，便会使居民的室内无法照明，以及需要电能运行的设备工作出现停止现象。而这在某种程度上会使居民出现精神恐慌，以及经济上的损失。因此现阶段供电方案，最科学可靠的便是要选择使用低压直流供电系统[7]。如果使用该系统，在停电之后，低压直流供电方式，其能够直接将低压直流电路之中的蓄电池组进行并联，或者直接将太阳能光伏电池进行连接，实现用电的设备可以持续性的运行，而不会出现间断，解决由于交流供电方式而带来的可靠性问题。

三、居民家庭中使用低压直流供电社会效益

（一）居民家庭中使用低压直流供电的环保效益

近些年，我国大部分的家庭，在使用的过程中，最常见、数量最多，以及使用效率最高的就是照明灯具。因此在居民的家庭之中，选择使用低压直流供电，不仅能够将LED照明灯具的价格进行降低，还可以将灯具的实际使用寿命进行延长，这主要是因为将原本交流供电LED灯具之中的降压整流部分有所节省[8]。除此之外，交流电转化为低压直流电的能转换环节的取消，使用低压直流供电的照明灯具，会具备更高的发光效率。另外，低压直流电的照明灯具，相对于其他的灯具来说，价格会更加低廉，使用寿命却比其更长，所以在该类节能照明灯可以得到普及的时候，会带来巨大的环保效益。

当我国居民家庭所使用的家用电器转变为低压直流供电的情况下，便不需要配套相应的降压整流电源，从而节省了因为降压整流电源而消耗的电能，从而为我国的环保做出较大的贡献。而利用低压直流电的供电方式，可以将其和太阳能光伏电池直接进行并联，所以便节省了直流逆变器，还会消除在使用交流并网时，太阳能光伏电池在安装规模上的具体要求[9]。而一旦没有安装规模限制的时候，便会降低居民家庭安装太阳能光伏电池的门槛，可以更好地节省资源，实现环保效益。

（二）居民家庭中使用低压直流供电的居民家庭的效益

1、安全效益

使用工频交流电，当居民无意中接触其时，便会导致因为受到电击而受伤甚至死亡。而如果在居民家庭采用低压直流供电技术，能够将人们和工频交流电压所接触的概率进行降低，相应来说便会使由于触电而出现伤亡的人数有所降低。其不仅会更加明显地将家中成员由于电机而致死的可能性较低，还可以减少出现因为线路老化，或者受潮，而出现火灾事故的可能性较低，这主要是因为低压直流电对于线路绝缘的要求较低[10]。

2、供电可靠性效益

当居民家庭中安装了光伏发电以及蓄电池低压直流供电系统，那么即使家庭之外出现了电网停电情况，虽然用户无法使用电淋浴进行洗澡，也不能使用微波炉，或者电磁炉做饭，但是用户至少可以保障家庭中可以正常的照明，冰箱也能正常的进行运转，从而不会出现食物腐烂等问题。家庭如果条件比较好的情况下，还可以利用LED电视，或者使用笔记本电脑，以及给自己的手机充电等。

3、经济效益

居民家庭如果选择使用低压直流供电方式，其安装太阳能光伏电以及蓄电池时，其进行实际投资的价格，和购买一台较高价的家用空调价格相似。但是居民却能够获得太阳能发电系统，其不仅可以使家庭使用电量有所减少，即使处于峰谷电价时期，也能够在低谷的时候，利用外部的电电网电力，对于蓄电池进行充电，从而实现家庭电费支出的减少[11]。而利用太阳能光伏电池低压直流电，进行电热水器加热，其相较于传统式的集热管式的热水器而言，其并不需要管理密封，或者要求保温工艺等问题。而其在进行安装的过程中，和进行保养的时候，成本相对于传统式的太阳能热水器而言，也会有明显的降低，其使用寿命相对而言时间也更加长。

除此之外，在进行低压直流电路布置的时候，相对于液体管路布局来说会更加随意，这主要是由于其并不需要考虑液体循环阻力等相关的问题。因此其建造的成本会更加低，出现故障的概率也不高。其不止不需要担心管路会出现液体泄露的问题，也不需要担心液体管路出现冻结等情况，因此不需要采用保温防冻措施，使家庭在家用电器成本得到了节省。

（三）居民家庭中使用低压直流供电的社会稳定效益

现阶段，如果现在居民家庭之中低压直流供电系统的备用电源有所普及，便可以将由于大面积停电，而造成的相关问题进行改善，可以降低对于社会稳定的冲击力度。目前我国现代化生活发展速度不断加快，而人们对于电能的依赖度也不短提高。在出现大规模停电的时候，不仅会使人们由于失去照明而产生的恐惧有所降低，也可以保障人们的生活工作秩序不会受到较为达到干扰。在当前我国社会中，如果长时间出现大规模的停电，那么便有可能会使人们的生活以及工作出现较大的干扰，其带来的经济损失无法估计，人们有可能会陷入“失联”的恐惧之中[12]。但是如果居民家庭中低压直流供电系统有所普及之后，可以保障居民家庭生活中，一些必要的电力得到保障，从而出现大规模停电时，社会稳定得到了维护。

四、结论

目前我国居民在家庭中使用低压直流供电方式，最重要的一个优势便是其可以直接并联在低压直流电路之中的蓄电池组，或者太阳能光伏电池，从而保障家庭之中重要的用电设备运行不会出现间断。而当前人们经济发展速度不断加快，对于用电的可靠性等提出了更为严格的要求，其中一项便是要求信息设备可以时刻保持运行的状态。因此目前居民在家庭中使用低压直流供电系统，便可以解决交流供电出现可靠性较差的问题。

参考文献

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