谈到直流电或许都不陌生，直流电的诞生要追溯到一百多年前，“光明之父”爱迪生首先发现直流电，一时间直流电成为了时代标配。但却因存在电压低，传输距离短等问题停滞不前。直至特斯拉带来了交流电，解决了直流电的传输问题，自此交流电取代直流电成为供电主流。
随着新能源快速崛起掀起电力革命，“直流电”的身影开始越发频繁的出现，直流电的应用也在各个行业快速“落地生根”。从低调处世，到如今的高调亮相......，直流电逐渐应用到各行各业中，悄然兴起！
追根溯源——直流电是什么？
从物理定义上解释，“直流电”指的是一种方向不随时间变化的电流，且电流大小不变，电流方向一直是由正到负，因此直流电在示波器上观测是一条“直线”，并能被储存；与之相对的交流电在电流大小、方向上都会变化，在示波器上观测是一条“波浪线”。
时至今日，直流和交流已不存在鹬蚌相争，而是在不同领域里各自“引领风骚”。随着直流技术的发展和新能源的兴起，直流电逐渐从原有领域迈出脚步，走向各行各业。
直流电多场景应用
1、高压直流输电
我国是个一次能源和电力负荷分布不均衡的国家。西部能源丰富，拥有大量化石、煤炭等一次能源；东部经济发达，全国2/3以上的电力负荷集中在京广铁路以东地区。西部能源基地与东部负荷中心距离在500公里至2000公里左右。
然而，当现有输电技术无法满足未来电力增长的需要，必须加快电网发展和技术创新，通过更高电压等级电网的建设带动电力工业的结构优化、科学发展，满足经济社会的持续快速发展。
因此，运用直流输电技术可以解决远距离，大容量、低损耗问题加快电网安全快速发展。
从经济成本的角度来看，直流输电优点则是直流输电只需2根电缆，因此电缆成本省了1/3，对于500千伏输电，超过300公里用直流输电更加经济。
而且直流输电还能有效地对电网故障进行隔离，防止故障扩散；2个不同频率的交流系统可以通过背靠背直流相连接；采用直流电缆无需进行无功补偿；同样电压等级，直流输电能输送更大功率，电缆损耗小。
万里长江奔流不息，直流输电历久弥新。对直流电的需求正在上升，不仅仅是高压直流输电，接入新能源的轻型直流输电也开始爆发！
2、直流微电网
直流微电网是以直流配电的形式，通过一条公共的直流母线将所有微电源连接起来的独立可控系统，对当地提供电能和热能。
直流母线电压是衡量系统内有功功率平衡的唯一标准，系统内不存在类似交流系统里的频率稳定、无功功率等问题。
直流微电网可通过双向DC-AC变流器与现有交流微电网或配电网并联，并能有效隔离交流侧扰动或故障，可保证直流系统内负荷的可靠供电。
图3 共直流母线技术线路图
直流微电网中的能量控制取决于直流母线电压，对潮流的控制更大程度上取决于电流，实现系统中心各单元间的协调控制。
此外，直流微电网中的储能装置可以跟踪负荷的变化为迅速反应，从而平衡系统中的能量变化；以及在孤岛运行时，为负荷提供持续的供电，不受大电网故障的影响。
为实现“双碳”战略目标任重而道远，建设以新能源为主体的新型电力系统尤为重要。简单的直流输电已经不能满足日益增长的能源消耗问题，将直流电与新能源相结合的新型电力系统是必然趋势。
3、光储直柔
早在2021年国务院印发《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》中明确要求：提高建筑终端电气化水平，建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑。
“光”和“储”分别指分布式光伏和分布式储能，作为建筑配用电系统重要组成部分；
“直”指建筑配用电网的形式发生改变，从传统的交流配电网改为采用低压直流配电网；
“柔”则是指建筑用电设备应具备可中断、可调节的能力，使建筑用电需求从刚性转变为柔性。
这种新型配电方式,既连接了分布式电源,又连接了柔性负荷,是实现需求响应的最佳载体。此外,光伏的发电峰值跟公建用电负荷峰值在日分布和季度分布上均有一定的同步性,“光储直柔”也成为实现分布式发电和负荷就地平衡的最佳技术手段。通过“光储直柔”能够最大限度调动负荷的可调节能力,参与电力辅助服务,促进电网从“源随荷动”向“源荷互动”转变。
直流电潜藏的市场空间
1、可再生能源 柔直渗透技术
南网两条特高压直流（
800千伏云广直流工程、糯扎渡直流工程）具有典型代表性：电源配置方面，利用水电、储能等的调节作用，汇集了远多于1000万kW装机容量的新能源，同时大大提高通道的利用小时数，多能互补清洁能源基地形成对常规电源的有效替代。
首次明确在送端使用柔直，以解决缺乏同步电机支 撑下大规模电力电子装置并网的问题；受端使用柔直，以解决城市电厂退役后电压支撑问题。
2、关键设备份额：换流阀、功率半导体以及IGBT、晶闸管
直流输电工程建设可以分为换流站建设和中间线路建设两部分。从直流工程投资额构成来看，换流站价值量占比较高。直流工程投资中换流站成本约占50-60%，其中换流阀、换流变、GIS、控制保 护系统等构成了设备采购的主要部分。
功率半导体组件是换流阀最基本的功能单元。功率半导体组件由功率管元件及其所需的触发、保护及监控电子电路、阻尼回路组成。功率半导体组件晶闸管约占常规换流阀价值量的15%。
对于柔直阀，IGBT晶体管起到换流功能的核心，但IGBT模块制造难度较高，价值量可占到柔直阀的30%以上。晶闸管在柔直阀中仍不可缺少。但晶闸管作为一种重要的柔直旁路保护器件将会有广泛的需求。
3、直流工程“十四五”投资额接近4000亿
目前将直流工程可分为特高压直流（常规/柔直）、柔直背靠背、海上风电送出三个应用场景。
特高压直流：根据目前国网、南网“十四五”规划情况，我们判断2021-2025年将有10条左右的特高压直 流线路开工。
柔直背靠背：南网正在积极推进的中通道、南通道柔性互联工程将成为一批柔直背靠背工程的样板，在南网其他区域和国网中得到推进。
海上风电：我们预计深远海上风电的开发将极大地拉动柔直工程市场，考虑柔直降本空间，该技术将迅速在海上风电项目中得到铺开。直流工程整体市场空间接近4000亿元。
交直流之争已经过去，直流电用了一百多年的时间证明了自己的价值，以交直流混合供电的特高压混合电网时代已经到来。2022年7月，“西电东送”一项重大工程：±800千伏白鹤滩—江苏，特高压直流工程竣工投产，总投资307亿元，每年可输送清洁电能超300亿千瓦时。江水涛涛，奔流不息，来自金沙江的澎湃电力，沿着铁塔银线瞬间点亮姑苏城外的璀璨灯火，直流电正推动我国电力技术发展日新月异！
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