摘要：时至今日，大众生活已脱离不了电力——从使用的手机、电脑到饮用的纯净水。在我们的世界逐渐迈向更加电气化的进程中，直流电是我们在电力供应系统中减少浪费的一种方式。

时至今日，大众生活已脱离不了电力——从使用的手机、电脑到饮用的纯净水。在我们的世界逐渐迈向更加电气化的进程中，直流电是我们在电力供应系统中减少浪费的一种方式。

有人称电力是影响联合国每一个可持续发展目标（SDG）的“金线”，有助于实现低负担、高能效和清洁能源的努力目标，将大力推动联合国可持续发展目标中所概述的经济、社会和环境全球化挑战的发展进程。

然而，我们的电力系统依赖于交流电（alternating current, AC）和直流电（direct current, DC）之间的转换，从发电厂（以交流电AC的形式）传送至我们的家用电器（通过直流电DC）的过程中通常要进行多次转换。每一次转换都会造成5%～25%的能量损失，甚至更多，能量的损失主要取决于电力基础设施的质量。

但是，如果因转换造成的能量损失都可以避免呢？

引入更多基于直流电的基础设施可能会带来多项好处。例如，适配器中笨重的AC-DC转换器可能会过时或变得多余。引入直流输电和配电可能具有更广泛的影响——这一重大转变将减少能量的浪费，增强可再生能源的整合，并改善偏远和难以电气化地区的电力接入。直流电自身也面临着一系列挑战，但国际标准的完善和针对当今电气管理应用的更好理解，正在帮助社会从发电到使用电力的输送链向更高效、更节能过渡。

回顾历史

在20世纪初电力生成的早期，美国就进行了一场“电流战争”。托马斯·爱迪生（Thomas Edison）被认为是白炽灯的发明者，他拥有多家公司，包括曾经全球大型的上市公司之一——通用电气，是直流电的坚定支持者。尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）是高频电力用特斯拉线圈的发明者，并以电力传输系统的创始人之一而闻名于世，他提倡主张交流电模式。在那个时代，交流电理所当然地赢得了胜利——交流电在长距离输送电力方面具有明显的优势。

一个世纪之后，随着科技的快速发展，民众对交流电、直流电，以及其机制所需的安全性有了更好的理解。

直流电已在家庭中得以使用

现代，大多数电力是由大型发电站生产的，并以交流电的形式输送到家庭、社会中。然而，在现实中，我们生活在一个日趋直流化的世界中。如今，我们在家庭、办公室或医疗中心、温室和数据中心等设施中使用的多数设备都以直流电源运行，电池技术的最新趋势也使直流电成为最常用的储能形式。

即使在电力传输的每一步都有越来越高效的设备运作，也仍需革新的方法来提高当前电力系统的效率，避免能量浪费。随着全社会向可再生能源的过渡，能源效率是减少碳排放和实现零排放目标的主要途径之一。

使用直流电进行传输不需要像传统的自上而下的交流电网那样多次从交流电转换为直流电，减少直流电的浪费，更具成本效益。

随着电力电子技术的进步，现在可以通过转换器解决直流系统的高压-低压转换难题。例如，功率半导体可以在家用空调中帮助交流-直流的转换。或者，DC/DC（直流/直流）转换器运用于移动设备（如笔记本电脑或蜂窝电话）中，这些设备由电池供电，用于稳定直流输入或将其调整到特定的适当电压，以实现最佳应用。

更高效的能源方法

高压直流（High voltage direct current, HVDC）可用于电力传输，相对于交流电具有多项优势，包括限制电力损失和降低成本。同样，低压直流（low voltage direct current, LVDC）被证实在帮助整合可再生能源和在未被电网覆盖的地区实现电力供应方面具备颠覆性的影响。如太阳能光伏（PV）、风能、海洋能和水力发电等可再生能源都会产生直流电，可以直接用于电池、电子设备、传感器和电动汽车等，而不会再由交流电转换为直流电时损失电力。例如，使用本地直流微电网，可以极大地提高可再生能源的供电效率。将低压直流集成到混合的交流/直流设置中也可以增加电网的管理能力和灵活性。

低压直流（low voltage direct current, LVDC）用于电力接入

低压直流可以使用来自可再生能源、本地产生的直流电，例如屋顶上的太阳能电池板或小型风力涡轮机，并在没有可靠电力供应依赖储能系统或微电网供电的地区进行本地化使用。

低压直流技术在发展中国家尤为适用，其原因是可实现为那些需要等待多年才能连接到主电网的地区提供可负担得起的持续性电力接入。低压直流弥合了差距、填补了空白，可适用于发展中国家。

直流电在覆盖全球最后一公里的连接中发挥着至关重要的作用。当电力到达偏远地区的角落时，它会开启一连串的可能性。教育、医疗保健、金融——所有的开启和运作都从这场电气化转型中受益。此外，随着更多的人获得电力，也有了上网的机会，从而缩小数字鸿沟。

在发达经济体中，直流电有助于提高能源效率、减少全球碳足迹，可以为数据中心、办公楼、医院等建筑供电。如果数据中心切换为直流电源供应，可以通过避免交流-直流转换过程中产生的热量来减少大量的能量浪费。由于转换过程中不会产生过度的热量，因此对功率密集型制冷系统的需求就会相应减少。最终，降低了相关装置的成本和对环境的影响。

为采用直流电提供标准

现有的交流电基础设施投资对市场产生了很大的影响。

当代，如何加速直流电的采用，也引发了社会长期的探讨。

鼓励监管机构为建筑中的直流电采用铺平道路至关重要。当法规与直流电的采用保持一致时，进展会加速。各国政府必须认识到直流电的优势，从能源效率到可持续性，直流电展现出了令人信服、可被积极采用的现实性理由。

通过对电网提出更高的要求，我们鼓励向基于直流电的解决方案过渡。IEC正在努力使低压直流技术在可以直接使用直流电力而不会在能量转换中损失的任何地方安全使用。IEC系统委员会SyC LVDC负责协调参与该领域的所有相关IEC技术的工作。2022年，IEC发布了由SyC LVDC制定开发的用于低压直流接入的标准IEC 63318。该标准采用了世界银行的多层次框架（Multi-Tier Framework, MTF），该框架重新定义了能源接入的衡量方式，超越了传统的“联网或未联网”的二元衡量标准。

“我们开发并持续投资的专业知识有助于加速直流电的实用性。我们花了100多年的时间使交流电安全且实用。现在，直流电可以成为基础级解决方案，将成为关键的推动因素，有助于解决我们在发电和使用方面遇到的诸多问题与挑战。”IEC副总裁兼LVDC系统委员会主席Vimal Mahendru补充道。

合作的重要性不言而喻。政府、国际组织和监管机构必须团结起来，塑造电力行业的未来。

图文来源：国际电工委官网，发文日期：2024年7月4日。

https://etech.iec.ch/issue/2024-03/the-case-for-direct-current

原作者：Priyanka Dasgupta

责任编译：贾佳

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来源：家电科技期刊