1882年，愛迪生將紐約珍珠街發電站發出的110V直流電輸送到兩公里外，點亮了曼哈頓的400盞燈，這成為了人類電力史中最重要的里程碑之一。

然而，直流電的先發優勢并沒能戰勝交流電的高效便捷，威斯汀豪斯與特斯拉等人所支持的交流輸配電系統，依靠更加簡單的變壓方式，通過更高電壓降低輸電的損耗，從而得以將電力輸送到更遠地方，也逐漸成為電力系統的主流，這段歷史被稱為“電流戰爭”。

技術的發展總是有些耐人尋味，就像是一記“回旋鏢”，明明早已飛出了人們視野，卻能悄然再次回到我們面前，誕生于19世紀的電動車如此，直流電也同樣如此。曾經的被主流拋棄的“敗者”是如何引領起新的時代？

技術局限，日漸式微

一百多年前，由于電力裝備技術的制約，直流電因其物理特性導致難以提升電壓，相比于交流電，在輸配電方面，直流電系統的損耗更高，必須建設更密集的發電站，使用更粗更低電阻的電纜，因此在成本上落于下風，難以與交流電競爭。

Q：電力在輸送過程中，線路損耗是如何產生的？

線路損耗最主要的來源是電流的熱效應，由于電纜導線存在電阻，在輸電過程中，電能會轉化為熱能，這部分損失的能量正比于電流的平方，因此線路通過的電流越大、線纜阻值越高，電能的損耗也就越大。

對于交流電系統，損耗還包括無功損耗、趨膚效應、電暈放電等復雜因素。

Q：交流電（AC）和直流電（DC）截然不同的發展歷程，最根本的原因是什么？

交流電的電壓電流隨時間周期性變化，變化的電流能夠產生變化的磁場，而變化的磁場又能產生感應電流，因此基于電磁感應原理，就能設計出結構簡單可靠、效率很高的變壓器，在早期輸配電方面具有很大的優勢。

220kV油浸式交流變壓器

直流電恒定的特性決定了它無法產生不斷變化的磁場，直到半導體元件的出現，極大的推動了電力電子技術的發展，才能夠設計出DC-DC變換器，實現直流電的高效升壓降壓。

解決瓶頸，突飛猛進

隨著電力電子技術的發展，以及半導體器件成熟，直流電得以擺脫在變電方面的掣肘。一方面，在超高壓、特高壓輸電領域，直流輸電技術在性能與成本等方面已經與交流輸電各有千秋，在一些遠距離的輸電項目中，特高壓直流輸電在線路建設和損耗方面更有優勢。

烏東德廣東廣西特高壓多端柔性直流輸電工程

另一方面，在中低壓配電領域，雖然交流配電系統仍然占據絕對的主流，但直流配電也逐漸展現出某些方面的優勢。

更經濟

直流配電只需要正負兩極，相比交流配電的三相四線制建設成本更低；在有效值相同的情況下，直流線路的電壓峰值低，電纜成本方面更有優勢；在功率相同的情況下，直流系統可采用雙極，線電流為交流系統的二分之一，大大減少線路損耗。

更高效

“雙碳”背景下，大量分布式能源與儲能裝置需要接入電網，例如光伏發電、電池儲能等裝置需要通過多個環節的交直流轉換，以及復雜的控制系統才能實現交流并網，如果采用直流配電網，則能降低整體系統的復雜度，實現各類分布式電源與儲能裝置的高效接入。

更可靠

交流電系統由于頻率與相位的問題，不同電源之間無法直接并聯，需要通過備用電源自動投入使用裝置實現冗余供電，在主電源發生故障時，因電源切換需要時間，存在短時斷電的情況。而直流電系統則沒有上述問題，可以通過直流不間斷電源等方式實現可靠性更高的供電。

總的來講，交流電系統的關鍵設備成熟可靠，但隨著電力系統的發展，體系愈發龐大復雜，而直流電系統的核心設備依賴于半導體，技術門檻比較高，但在技術成熟后，逐漸展現出更為簡單高效的特點，也更為符合未來以新能源為主體的新型電力系統發展方向。

先行先試，潛力無限

在實際的工程應用方面，即便直流配電具有諸多優勢，也還需要循序漸進的探索。20世紀末，各國已經在一些特殊場景進行了嘗試，例如對配電可靠性要求非常高的數據中心、船舶、航空航天等場景，為如今直流配電的發展提供了基礎。

現在，直流配電也還沒有進入到大規模推廣的發展階段，仍然需要業主單位、相關企業的持續探索。

白云電氣集團作為電力能源裝備的領軍企業，結合實際客戶痛點，在零碳數智樓宇、綠色智慧園區、城市軌道交通等重點領域探索直流配電系統的應用，提高新能源利用率，打造“光儲柔直充”一體化解決方案，實現節能減排，助力“雙碳”戰略的落實。

在樓宇建筑領域，大量用電設備最終使用的是直流電，例如我們身邊常見的手機、平板電腦、筆記本電腦、智能音箱、路由器、電視等電子設備，包括新能源汽車的充電。這些設備約占整體負荷的50%。而像是冰箱、空調、洗衣機等傳統的大件家用電器，近年來也都逐漸開始采用直流變頻技術，同樣也需要AC-DC變換，如果采用直流配電，那么很多用電設備都可以省去AC-DC的變換環節，因此直流配電在樓宇建筑領域有相當大的發展潛力。

在綠色園區領域，由于園區接入了大量的分布式光伏、儲能裝置、充電樁等配套設施，電能的分配與新能源的及時消納成為痛點問題。在傳統的交流配電系統中，光伏發電與儲能都需要進行DC-AC變換后并網，同時汽車充電樁作為用電負荷還需要經過AC-DC變換，全流程的效率較低，采用直流配電，更有利于構建“就地生產、就地消納、電網互動”柔性配電系統。

在城市軌交領域，節能一直是重中之重，除列車牽引用電外，站點空間的大量照明、空調等設施也是耗能大戶，而隨著直流牽引技術在城市軌道交通的廣泛應用，具備構建直流配電系統的基礎優勢，在實現節能降耗、接入分布式能源的同時，還能可以提高大量LED照明設備的壽命，降低維護成本。

Q：直流配電為什么能提高LED設備的壽命？

LED（發光二極管）由低壓直流驅動，需要驅動電源將交流市電降壓整流為低壓直流，電路中使用較大容量的電解電容，但其壽命要比LED燈珠壽命短很多，成為LED燈具整體的壽命短板，直流配電則能解決這一難題。

直流配電系統更適應未來負荷與電源的發展特點，滿足綠色、高效、可持續性的要求，具有很大的潛力，但目前直流配電技術的發展正處于快速上升的階段，距離技術成熟仍有一段距離。

一方面直流配電的電壓等級、電器、檢測等還沒有形成統一的標準，另一方面相關的關鍵設備仍在開發。白云電氣集團及旗下企業目前正大力開發大容量電力電子設備、直流斷路器等直流相關設備及控制保護技術，積極推動直流輸配電技術的應用。

大家往往把直流電和交流電看作是水火不容的對手。一百多年前，交流電因為能方便解決電壓升降的問題成為了主流，如今，建設以新能源為主體的新型電力系統浪潮，又為直流電的配網打開了發展的空間。

或許有人把直流電的“復興”視作對交流電的“復仇”，賦予了一些情感色彩。可事實上，交流電與直流電只是人類利用電力能源的不同形式，新的時代，它們或許更像是“朋友”，在實現“雙碳”目標的偉大征程上，融合共存，充分發揮各自的優勢，共同構建新型電力系統。