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摘要：文中介绍了建筑物应用直流配电的所在地的自然条件要求，分析了建筑物用电设备直流化趋势，阐述了当前交流配电系统面临的问题和直流配电系统的优势。通过案例对直流配电系统的设计、配置、负荷等进行了详细介绍，针对案例实际运行情况做出评价，分析了案例直流配电系统存在的问题。通过案例验证了直流配电系统在建筑物种应用的可行性。
关键词：直流配电、绿色建筑 、新能源
前言：
在风电、光伏等新能源、 储能系统技术以及直流用电设备的不断发展过程中，分布式电源和直流用电负荷从供应和需求两端推动着直流配电技术不断向前发展。从电源的供应端来说，风力发电、光伏发电、电储能、直流微电网等技术获得了长足了发展;从负荷端来说，汽车充电、LED 照明、LED 大屏、数据中心、电脑、手机等也都离不开直流电。直流配用电系统具有供电容量大、线路损耗小、便于分布式电源接入、电能质量好、运行效率更高、不存在无功补偿问题等优点，可提供安全、灵活、高效的供电服务;直流配电的应用受到业内广泛的关注，具有巨大的发展前景。
一、建筑物应用直流配电所在地的自然条件要求
建筑物所在地的外部自然条件一定程度上决定了采用直流配电的经济可行性。如，我国的西北和北方的太阳能资源丰富，更适合采用光伏发电;而风能资源丰富的地区更适合采用风力发电。在远离城市的牧区、海岛、边防站、临时性的旅游集中点、船舶等地方，由最近的市政电网新引供电线路的成本高昂或不具有可行性，这种情况下采用就地设置光伏或风力发电，可以节约大量的外线投资，又保证了系统运行的稳定性。
二、用电设备直流化趋势
随着科技发展，越来越多的直流用电设备融入到生活中。例如，电动汽车、 LED 照明、 电脑、 手机、直流空调等都离不开直流电，而大型建筑使用的 LED 大屏、 数据中心同样也是直流大型用电设备，采用直流供电将减少交流/直流转换环节，有效提升此类负荷的用电能效。
三、交流配电系统面临的问题
交流配电系统中大量电力电子器件的使用造成电网谐波污染越来越严重;大型城市用电负荷一天内的峰谷差超过峰值负荷的一半，从而导致电源和电网的效率及有效利用率下降;分布式电源高效接入电网问题。
四、直流配电系统的优势
直流线路不存在集肤效应，也不存在涡流损耗，因此直流线路输送容量要高于交流线路输送容量。
直流系统不存在频率偏差、三相电压不平衡以及无功补偿等问题，因此避免了频率偏移、电压波动与闪变以及谐波污染等问题，供电可靠性也较高。比如在综合医院、高校、实验室、大型场馆等民用建筑内，都存在部分冲击性负荷，当冲击负荷接入系统时，会造成电压闪变等电能质量问题。而在直流配电网中可以方便地接入快速响應的储能装置，冲击性负荷不会造成大的电压闪变。减少电能变换环节，提高系统效率。
当今，直流用电设备以及变频用电设备等己在社会中得到广泛应用，但是在交流配电网中，这些设备需要经过整流和逆变环节才能达到使用要求，如果采用直流配电，则省去了整流和逆变环节，降低了能源损耗，也降低了系统损耗。
五、工程案例分析
以已投入使用某能源科技展示馆为例介绍建筑直流配电系统的应用，并以实际直流配电系统运行效果为依据对直流系统及直流用电设备进行评价，以及分析建设过程中直流配电系统及用电设备存在的缺陷以及待解决问题。
1、工程概况
已投入使用某能源科技展示馆，总建筑积为28484平米，其中地上建筑面积为17977平米，地下建筑面为10507平米，建筑高度为23.7m，地上3层，地下为1层，1层和地下1层局部设有夹层。本工程为被动式超低能耗绿色建筑，充分利用太阳能光伏发电系统，为建筑物提供直流供电，以更少的能源消耗提供舒适室内环境，并要求用电100%由光伏发电系统提供。
2、筑物交直流负荷及系统负荷
（1）交流负荷
展陈区照明、办公区插座、楼体亮化照明、应急照明、消防动力、消控室供电、生活水泵房供电、弱电机房供电、指挥中心供电、数据机房空调供电、水处理机房供电、智慧停车系统供电、排污泵、空气源热泵、电梯扶梯、热风幕、地道风机。交流系统补偿后计算负荷为1062kW。
（2）直流负荷
展陈区、办公区及公共区域照明和直流插座、数据机房服务器、充电桩、制冷机房、光伏离心机、空调机组用电、大屏幕。设备总容量为1036kW。
3、建筑物配电系统形式和结构
本建筑采用交直流混合配电系统，交流供电电源由两路市政10KV提供，直流电源由建筑物光伏发电系统提供。低压交流配电系统采用220/380V放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电，对于照明及一般负荷采用树干式供电。直流配电系统采用放射式供电方式。
4、光伏智能微电网系统工程概述及运行原理
（1）交流负荷光伏系统设计方案和系统主要设备
该太阳能光伏发电方案总装机量为937.318kWp，由五个子系统组成，分别是屋面光伏系统、东立面光伏系统、西立面光伏系统、南立面光伏系统、采光顶光伏系统，共有1340块410Wp单晶硅光伏组件、926块318Wp单晶硅光伏组件、1405块50W的薄膜光伏组件、160块的145W薄膜光伏组件。系统主要设备由14台60kW的DC-DC变换器，7台15kW的DC-DC变换器、7个汇流计量箱、7个智能汇流箱、1个总汇流计量箱、两套PCS双向储能逆变器、两套BMS电池管理系统、多个负荷侧DC-DC变压设备组成。
（2）系统运行原理
当光伏发电量大于总负荷时，剩余电量储存在蓄电池组或向市电网卖出多余部分电量;当光伏发电量小于总负荷时，由蓄电池补充电能，与光伏发电系统一起给负荷供电;当阴雨天或晚上等极端情况下，由光伏发电系统和储能系统组成的整个系统能量不足时，由市电补充电能给负荷供电;当市电意外停电时，系统可根据当前光伏发电情况和蓄电池剩余容量的情况自动控制两级负荷的投切。
关键词：直流配电、绿色建筑 、新能源
前言：
在风电、光伏等新能源、 储能系统技术以及直流用电设备的不断发展过程中，分布式电源和直流用电负荷从供应和需求两端推动着直流配电技术不断向前发展。从电源的供应端来说，风力发电、光伏发电、电储能、直流微电网等技术获得了长足了发展;从负荷端来说，汽车充电、LED 照明、LED 大屏、数据中心、电脑、手机等也都离不开直流电。直流配用电系统具有供电容量大、线路损耗小、便于分布式电源接入、电能质量好、运行效率更高、不存在无功补偿问题等优点，可提供安全、灵活、高效的供电服务;直流配电的应用受到业内广泛的关注，具有巨大的发展前景。
一、建筑物应用直流配电所在地的自然条件要求
建筑物所在地的外部自然条件一定程度上决定了采用直流配电的经济可行性。如，我国的西北和北方的太阳能资源丰富，更适合采用光伏发电;而风能资源丰富的地区更适合采用风力发电。在远离城市的牧区、海岛、边防站、临时性的旅游集中点、船舶等地方，由最近的市政电网新引供电线路的成本高昂或不具有可行性，这种情况下采用就地设置光伏或风力发电，可以节约大量的外线投资，又保证了系统运行的稳定性。
二、用电设备直流化趋势
随着科技发展，越来越多的直流用电设备融入到生活中。例如，电动汽车、 LED 照明、 电脑、 手机、直流空调等都离不开直流电，而大型建筑使用的 LED 大屏、 数据中心同样也是直流大型用电设备，采用直流供电将减少交流/直流转换环节，有效提升此类负荷的用电能效。
三、交流配电系统面临的问题
交流配电系统中大量电力电子器件的使用造成电网谐波污染越来越严重;大型城市用电负荷一天内的峰谷差超过峰值负荷的一半，从而导致电源和电网的效率及有效利用率下降;分布式电源高效接入电网问题。
四、直流配电系统的优势
直流线路不存在集肤效应，也不存在涡流损耗，因此直流线路输送容量要高于交流线路输送容量。
直流系统不存在频率偏差、三相电压不平衡以及无功补偿等问题，因此避免了频率偏移、电压波动与闪变以及谐波污染等问题，供电可靠性也较高。比如在综合医院、高校、实验室、大型场馆等民用建筑内，都存在部分冲击性负荷，当冲击负荷接入系统时，会造成电压闪变等电能质量问题。而在直流配电网中可以方便地接入快速响應的储能装置，冲击性负荷不会造成大的电压闪变。减少电能变换环节，提高系统效率。
当今，直流用电设备以及变频用电设备等己在社会中得到广泛应用，但是在交流配电网中，这些设备需要经过整流和逆变环节才能达到使用要求，如果采用直流配电，则省去了整流和逆变环节，降低了能源损耗，也降低了系统损耗。
五、工程案例分析
以已投入使用某能源科技展示馆为例介绍建筑直流配电系统的应用，并以实际直流配电系统运行效果为依据对直流系统及直流用电设备进行评价，以及分析建设过程中直流配电系统及用电设备存在的缺陷以及待解决问题。
1、工程概况
已投入使用某能源科技展示馆，总建筑积为28484平米，其中地上建筑面积为17977平米，地下建筑面为10507平米，建筑高度为23.7m，地上3层，地下为1层，1层和地下1层局部设有夹层。本工程为被动式超低能耗绿色建筑，充分利用太阳能光伏发电系统，为建筑物提供直流供电，以更少的能源消耗提供舒适室内环境，并要求用电100%由光伏发电系统提供。
2、筑物交直流负荷及系统负荷
（1）交流负荷
展陈区照明、办公区插座、楼体亮化照明、应急照明、消防动力、消控室供电、生活水泵房供电、弱电机房供电、指挥中心供电、数据机房空调供电、水处理机房供电、智慧停车系统供电、排污泵、空气源热泵、电梯扶梯、热风幕、地道风机。交流系统补偿后计算负荷为1062kW。
（2）直流负荷
展陈区、办公区及公共区域照明和直流插座、数据机房服务器、充电桩、制冷机房、光伏离心机、空调机组用电、大屏幕。设备总容量为1036kW。
3、建筑物配电系统形式和结构
本建筑采用交直流混合配电系统，交流供电电源由两路市政10KV提供，直流电源由建筑物光伏发电系统提供。低压交流配电系统采用220/380V放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电，对于照明及一般负荷采用树干式供电。直流配电系统采用放射式供电方式。
4、光伏智能微电网系统工程概述及运行原理
（1）交流负荷光伏系统设计方案和系统主要设备
该太阳能光伏发电方案总装机量为937.318kWp，由五个子系统组成，分别是屋面光伏系统、东立面光伏系统、西立面光伏系统、南立面光伏系统、采光顶光伏系统，共有1340块410Wp单晶硅光伏组件、926块318Wp单晶硅光伏组件、1405块50W的薄膜光伏组件、160块的145W薄膜光伏组件。系统主要设备由14台60kW的DC-DC变换器，7台15kW的DC-DC变换器、7个汇流计量箱、7个智能汇流箱、1个总汇流计量箱、两套PCS双向储能逆变器、两套BMS电池管理系统、多个负荷侧DC-DC变压设备组成。
（2）系统运行原理
当光伏发电量大于总负荷时，剩余电量储存在蓄电池组或向市电网卖出多余部分电量;当光伏发电量小于总负荷时，由蓄电池补充电能，与光伏发电系统一起给负荷供电;当阴雨天或晚上等极端情况下，由光伏发电系统和储能系统组成的整个系统能量不足时，由市电补充电能给负荷供电;当市电意外停电时，系统可根据当前光伏发电情况和蓄电池剩余容量的情况自动控制两级负荷的投切。