能源革命和數(shù)字化時(shí)代低壓直流供用電系統(tǒng)的發(fā)展契機(jī)與展望山東大學(xué)特聘教授2023年7月提綱集中+分布式可再生能源規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)終端用戶(hù)負(fù)荷多元性、直流化移動(dòng)式趨勢(shì)明顯能源與負(fù)荷“即插即用”再電氣化需求與日俱增云大物深，物聯(lián)網(wǎng)、AI等新技術(shù)賦能命雙碳環(huán)境危機(jī)支撐支撐地緣政治國(guó)際關(guān)系復(fù)雜多變能源系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)綠色、智慧、可持續(xù)的能源節(jié)約型社會(huì)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)綠色、智慧、可持續(xù)的能源節(jié)約型社會(huì)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、綠色智能、靈活可持續(xù)可再生能源滲透率與棄電率整體綠色，低碳，分散電子，靈活，易控多元，直流、柔性，物理載體的功能傳統(tǒng)配電網(wǎng)面熵增集中式結(jié)合、數(shù)字化、靈活動(dòng)態(tài)、開(kāi)放式系統(tǒng)光伏光伏變頻空調(diào)空調(diào)提綱三三四五發(fā)展契機(jī)展望直流電源和直流負(fù)載的發(fā)展，促使我們需要重新審視直流技術(shù)、的研究與應(yīng)用~5V>電力與算力在能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮雙引擎作用直流供用電形式為可再生能源的有效接納、發(fā)儲(chǔ)用靈活協(xié)調(diào)提供了新的發(fā)展契機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)：①具有高可控性、強(qiáng)兼容性、良好供電安全等優(yōu)勢(shì)；②直流型分布式電源和直流電力負(fù)載直接相連，無(wú)需冗余電力轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可以減少損耗、提升電網(wǎng)供電效率；③提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性、可靠性和電能質(zhì)量；④發(fā)、儲(chǔ)、用一體化的新型、綠色、高效的全生態(tài)直流供用電系統(tǒng)，在未來(lái)供用電系統(tǒng)發(fā)展中具有巨大潛力。 ②終端④再電氣化⑤技術(shù)融合生態(tài)驅(qū)動(dòng)因素安全驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)字驅(qū)動(dòng)因素技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素資源一市場(chǎng)多元化，混合形式新型智能家電和設(shè)備⑥可持續(xù)發(fā)展，雙碳目標(biāo)技術(shù)成熟度，經(jīng)濟(jì)可行性①分布式直流型電源，光伏發(fā)電成本下降，效率提升③儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和保障④直流家電和智能設(shè)備⑤光儲(chǔ)直柔供用電系統(tǒng)試點(diǎn)工程LVDC可及、可用、可控的技術(shù)體系 二、發(fā)展契機(jī)- 分布式光伏+儲(chǔ)能+交流供電可望交流供電可望顛覆傳統(tǒng)供電模式4.電動(dòng)汽車(chē)充電樁6.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)域供電物聯(lián)網(wǎng)7.城際高速鐵路和城際軌道交通8.電動(dòng)飛機(jī)、艦船、港口岸電9.新農(nóng)村電氣化直流建筑聯(lián)盟能源消費(fèi)：抑制不合理能源消費(fèi)。負(fù)荷直流化、需求等能源技術(shù)：帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升區(qū)塊鏈等能源體制：打通能源發(fā)展快車(chē)道。終端化、分布式等提綱三、新一代供用電系統(tǒng)及特征溫合能系統(tǒng)5疆訊基站變壓器氣電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)查流375V直迷大功辜豕電查流48V直送智能電干設(shè)備化的全直流生態(tài)，綠色、高效的供用電系統(tǒng)，具有物聯(lián)網(wǎng)“感知物體、信息傳輸、數(shù)字智能”的特征，可逐步高效、自恢復(fù)、自控制、和自?xún)?yōu)化功能。1運(yùn)行模式2光伏發(fā)電動(dòng)為允變換器光伏發(fā)電動(dòng)為允變換器數(shù)據(jù)中直流建筑要交流電經(jīng)AC/DC變換器作為供電電源，再經(jīng)共直數(shù)據(jù)中直流建筑b三、新一代LVDC供用電系統(tǒng)及特征10kV交流電源①每個(gè)最小構(gòu)成單位是一個(gè)全息化的有機(jī)體(unitcell)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”四要素齊全②具有極高靈活性的網(wǎng)中網(wǎng)，分區(qū)、分層自主自適應(yīng)，可滿(mǎn)足多種目標(biāo)需求。不僅可產(chǎn)生多種功能的裝置，也構(gòu)成靈活多變的網(wǎng)中網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，也可以實(shí)現(xiàn)各種控制策略。③具有綠色節(jié)能的特性。提高了新能源的滲透率。損耗更小，節(jié)能目的。④具有天然的物聯(lián)網(wǎng)特性。而LVDCSUS中對(duì)電力電子技術(shù)和直流家電等新型設(shè)備的大量使用，使其稍加改造，即可成為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各種信息的獲取及其容易。+375V·直流母M電池儲(chǔ)能!充電樁充電樁照明照明電池儲(chǔ)能!三、新一代LVDC供用電系統(tǒng)及特征①具有發(fā)儲(chǔ)用一體化的全直流生態(tài)，可實(shí)現(xiàn)分布式新能源與直流負(fù)荷終端的直接互聯(lián)，“即插即用”功能的實(shí)現(xiàn)更為便捷；②終端有傳感器(芯片式);③可形成具有多層級(jí)和多子系統(tǒng)的“網(wǎng)中網(wǎng)”,分層分級(jí)的nano/microgrid,網(wǎng)中網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的安全、可靠、④涵蓋從工業(yè)級(jí)別到家用級(jí)別的各種直流負(fù)載，同時(shí)集成分布式新能源，能夠相應(yīng)提高用戶(hù)感知能力；⑤可融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)手段為一體，實(shí)現(xiàn)直流供用電設(shè)備的智能控制?！肮狻?分布式太陽(yáng)能光伏(源)“儲(chǔ)”-分布式蓄能，電化學(xué)儲(chǔ)能儲(chǔ)薄膜光伏組件柔性的概念是在過(guò)程系統(tǒng)中首次提出的，指系統(tǒng)應(yīng)對(duì)各種不確定因素的響應(yīng)能力，體現(xiàn)了系統(tǒng)自身對(duì)于內(nèi)部或外部變量變化的應(yīng)變能力。計(jì)量器逆變器廣義的電力系統(tǒng)中柔性計(jì)量器逆變器負(fù)荷時(shí)間彈性是指負(fù)荷與時(shí)間存在的彈性關(guān)系，但并不是指負(fù)荷隨時(shí)間的變化特點(diǎn)，而是強(qiáng)調(diào)負(fù)荷隨時(shí)夜間應(yīng)性)③柔性是協(xié)調(diào)眾多參與者改變其行為的能力：●減少配送系統(tǒng)瓶頸彈性負(fù)荷柔性負(fù)荷：●減少(或增加)柔性發(fā)電：柔性存儲(chǔ)： 柔性負(fù)荷一需求彈性的可調(diào)節(jié)負(fù)荷或可轉(zhuǎn)移負(fù)荷具備雙向調(diào)節(jié)能力的負(fù)荷柔性負(fù)荷的調(diào)度和調(diào)節(jié)是緩解供需側(cè)矛盾的重要手段之一。柔性負(fù)荷的柔性調(diào)節(jié)能力改變了負(fù)荷單向、被動(dòng)接受調(diào)節(jié)的歷史，也使負(fù)荷參數(shù)的剛性、不確定性等特征發(fā)生了變化。提綱四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向④與SyCSE(智能能源)、(微電網(wǎng))等緊密合作for ②IEC62955:LVDC四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向—IEC有關(guān)的專(zhuān)委會(huì)及工作SC8B分布式直流配電系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)指南SyCLVDC案例收集分析：用于公共配電和配電微電網(wǎng)系統(tǒng)分析口運(yùn)維工業(yè)應(yīng)用□電動(dòng)汽車(chē)□數(shù)據(jù)中心□變頻負(fù)載光伏EMC及電能質(zhì)量基礎(chǔ)技術(shù)口電壓水平口電能質(zhì)量四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向●●可再生和分布式能源資源整合和應(yīng)用的賦能技術(shù)：微電網(wǎng)、虛擬發(fā)電廠(chǎng)、分布式管DERMS)、分布式能源監(jiān)控、聚合系統(tǒng)、平臺(tái)、區(qū)塊鏈應(yīng)用●DER和配電技術(shù)部署的逆變器和電力電子接口及互連設(shè)備應(yīng)用、中低壓直流供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)現(xiàn)代●消費(fèi)者整合與賦能：需求側(cè)整合與參與、需求響應(yīng)、負(fù)載管理、智能負(fù)載、新客戶(hù)直流設(shè)備和系統(tǒng)，直流設(shè)備和系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)換器技術(shù)和半導(dǎo)體器件。用于交流系統(tǒng)和電能質(zhì)量改善的電力電子產(chǎn)品，先進(jìn)的電力電子設(shè)備和應(yīng)用。2023/7712四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院eDFNORTHCHNAELECTRICPOWEtUNVERSITYNAGOYACITYUNIVERSITYECOLEPOLYTECHNIQUEAIT愛(ài)知工業(yè)大學(xué)TECHNICALBROCHURES四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向ForumtoAdvanceLVDCforMicrogrids,CommercialBuildingsIEEE是世界上推動(dòng)人類(lèi)科技的專(zhuān)業(yè)組織，2014年宣布，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(IEEE-SA)在LVDC論壇的活動(dòng)旨在●促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用獲得技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息的示范項(xiàng)目主要由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織(例如IEEE、NEC)發(fā)布四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向1.IEEE1547系列標(biāo)準(zhǔn)：這一系列標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了分布式能量資源(DER)接入電網(wǎng)的要求和規(guī)范，包括20-2000瓦特范圍的低功率LVDC系統(tǒng)。2.UL1699B標(biāo)準(zhǔn)：這是電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)低壓直流配電系統(tǒng)，包括評(píng)價(jià)和測(cè)試要求，以3.NEC(NationalElectricalCode):這是美國(guó)電氣安全規(guī)范的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中包含了低壓直流系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定，包括對(duì)于設(shè)備、安裝和保護(hù)的要求。5.DOE:《DepartmentofEnergy》美國(guó)能源部也有一些研究低壓直流供電技術(shù)的項(xiàng)目，例如低壓直流供電系統(tǒng)最佳實(shí)踐指南("BestPracticeGuideforLowVoltageDCPower6.除此之外，美國(guó)還有一些本地化的低壓直流供用電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如紐約州低壓直流規(guī)范2的出臺(tái)為L(zhǎng)VDC技術(shù)在美國(guó)的應(yīng)用和推廣提供了相關(guān)的依據(jù)和支持。四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向2主席團(tuán)主席1名副主席6名顧問(wèn)顧問(wèn)4名秘書(shū)處秘書(shū)長(zhǎng)1名副秘書(shū)長(zhǎng)2名秘書(shū)2名常務(wù)理事會(huì)理事會(huì)4常務(wù)理事會(huì)理事會(huì)4理事47名四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向9um5PperNo.tVC413*代5ST.Xink30440442200四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向InternationalTelecommunicationUnion,簡(jiǎn)稱(chēng)ITU,低壓直流(Low-VoltageDirectC①未來(lái)電動(dòng)飛行器2010電影鋼鐵俠二中，馬斯克本次出演鋼鐵俠，想打造電動(dòng)噴氣式飛機(jī)。近10年，全球有超過(guò)200家企業(yè)和機(jī)構(gòu)在研發(fā)多達(dá)400多種型號(hào)的電動(dòng)飛行類(lèi)產(chǎn)品，3月27日，真正意義上的純電動(dòng)客機(jī)愛(ài)麗絲在美國(guó)華盛頓格蘭特縣國(guó)際機(jī)場(chǎng)成功試飛。最大巡航速度為460公里，續(xù)航800公里，最大載重1.2噸。左右兩臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)的螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，由3.6噸圓柱形鋰離子電池組，主要安置在機(jī)身腹部和機(jī)翼中，不過(guò)并沒(méi)有因此阻擋航和物流公司下單。截止目前獲得137訂單，如海航空75架，DHL國(guó)際快遞12架。②未來(lái)電動(dòng)飛機(jī)Electricaircraft是依靠電動(dòng)機(jī)而不是內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)，電力來(lái)源包括燃料電池、太陽(yáng)能電池。SAJthefutureofaviationIn2028,we'retakingtotheskiesforthefirst四、國(guó)際發(fā)展、動(dòng)向③未來(lái)武器馬偉明院士提議打造集成電磁軌道炮、激光武器以及大功率微波武器于一身的“超級(jí)戰(zhàn)艦”,并表示將會(huì)徹底顛覆現(xiàn)代海戰(zhàn)。而依據(jù)就是電磁彈射技術(shù)、中壓直流綜合電力系統(tǒng)，以及全電推進(jìn)系統(tǒng)的全面突破，使得搭載動(dòng)能武器成為可能。這是典型的“將科幻小說(shuō)帶入現(xiàn)實(shí)世界”的奇思妙想，但愿早一天成為現(xiàn)實(shí)?！赌先A早報(bào)》6月16日?qǐng)?bào)道，馬偉明院士最新的研究成果發(fā)表在《中國(guó)電工技術(shù)學(xué)報(bào)》6月1日，由江蘇省婦幼保健院與國(guó)網(wǎng)江蘇電科院聯(lián)合改造的首個(gè)低壓直流急診搶救室經(jīng)過(guò)測(cè)試具備投用條件。低壓直流急診搶救室是采用安全的48伏低壓直流技術(shù)替代傳統(tǒng)搶救室使用的交流配電系統(tǒng)改造的病房。提綱 未來(lái)能源電力將呈現(xiàn)出跨越自然壟斷，跨越行業(yè)壁壘的革命性新特征：1.集中規(guī)模化與分布式本地化模式并存，相互協(xié)調(diào)，相得益彰。配電網(wǎng)從單“源”化向多“源”化發(fā)展。分布式、智能化分布式的發(fā)展提速。2.高效經(jīng)濟(jì)、星羅棋布的DER和儲(chǔ)能將為新型電力系統(tǒng)“造血”,3.多元化、移動(dòng)化、直流化負(fù)荷、再電氣化趨勢(shì)明顯，日益增多，為新型電力系統(tǒng)“換芯”4.星羅棋布的DER、儲(chǔ)能和proconsumer等可能成為系統(tǒng)靈活性的最寶貴的資源。需求側(cè)響應(yīng)(DSR),柔性化技術(shù)，成為一片藍(lán)海，5.數(shù)字化賦能，通過(guò)AI、數(shù)字孿生等技術(shù)，把物理的世界的電網(wǎng)，通過(guò)數(shù)學(xué)的方法映射到數(shù)學(xué)理論上，通過(guò)理論反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，從而推動(dòng)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提質(zhì)增效。 6.新業(yè)務(wù)、新市場(chǎng)模式。能源投資模式和互聯(lián)網(wǎng)金融創(chuàng)新的有機(jī)融合，根據(jù)各方所產(chǎn)生的價(jià)值鏈對(duì)整體效益提高的貢獻(xiàn)，制定對(duì)所有利益相關(guān)者對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)政策。7.因地制宜，跨界融合，產(chǎn)學(xué)研用，多能互補(bǔ)、產(chǎn)業(yè)互惠。單一能源企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)變?？缃缛诤希a(chǎn)學(xué)研用，8.多元不確定因素下的多元目標(biāo)優(yōu)化，以安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、綠色，智慧、可持續(xù)發(fā)展為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。低碳化、數(shù)字化、智能化、可持續(xù)發(fā)展為特征S的S的作用傳統(tǒng)交流配用電的一個(gè)有益補(bǔ)充實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的新技術(shù)路徑新型電力系統(tǒng)