不要完全指望直流屏电源完全替代交流通信电源

　　十九世纪末交流电替代直流屏电是必要的、成功的，在19世纪末交流电成功替代直流通信电，从而结束了技术标准和技术系统的争议，发电—配电系统随之成为当地的公共服务设施。随着低成本长距离输电技术的发展及电厂单机容量的提高，一些区域性或国家级控股公司在第二次世界大战前逐步建立了发—输—配电系统，以获取大系统生产率的实质性提高。经过一段时间区域间的垄断式竞争之后，这些系统在连贯性、灵活性的管理基础上，最终由国家或地方政府所控制。电力工业的发展出现了“工业生产模式”。交流电和电力系统为世界工业的发展和居民生活电气化提供了现代能源，具有不可磨灭的贡献。

　　直流屏电系统替代交流电系统尚缺乏坚实的基础，直流电回归缘于三个方面：一是新能源，二是高科技，三是节能。所谓新能源是指“在分布式电网中，太阳能光伏发电将得到最为普遍的应用，而光伏发电产生的电力为直流屏”。高科技是指广泛使用电动汽车、互联网通信技术，用电负荷对直流电源的需求快速增长。专家预测在20年内，电力总负荷中直流电消费比重将由目前的20%增长到50%。对于节能，专家估计使用直流电比传统的交流电配置节约15%的能耗；ABB集团预计在建筑楼宇中使用直流电而非交流电可节省成本约10%至20%；还有专家这样对比：“传统的交流供电系统，从配电到用电设备需要经过三次的交流和直流电的转换，即使每次转换效率都达到90%，三次转换后电解的利用率也只有73%。如果导入直流供电的供电系统，从配电到用电设备仅仅需要经过一次交流—直流屏的转换，电能的利用率会达到90%以上。”

　　上述用直流通信电源替代交流电的三大理由，存在几个问题。一是从目前情况来看，非化石能源完全替代化石能源还有较长时间，究竟用什么非化石能源去替代化石能源尚无定论。太阳能发电不是惟一的替代能源，即使太阳能发电作为替代能源，除了太阳能光伏发电之外，还有太阳能热发电。所以今后的电源是否为太阳能光伏直流电尚难定论，即使是也要几十年甚至上百年后的事。二是直流电负荷能否像预测的那样快速增长，如电动汽车能否很快推广都是不确定因素，如果直流通信电源不多，直流负荷不大，直流代替交流理由就不充分。三是大规模推广直流电在技术上存在一些障碍，如快速直流屏开断技术、直流电的升压降压技术、直流电网的技术标准和技术系统，还有直流电网的理论基础（如安全稳定性理论、可靠运行定则、数学建模与仿真）。这些问题不解决，用直流电力系统去替代交流电力系统就难以完成。四是大规模推广直流电从经济方面来说要付出沉重的代价。130年前电力工业尚属初创时期，供电设施和用电设施还不多，确定交流电系统，否定直流电系统，损失不大。而如今交流电系统已经发展到巨大的规模，直流电系统要完全替代交流电系统的发电、输电、配电到用电的全部设施，需要付出巨大的代价。这个代价靠直流通信电源系统的节电效益去偿还是非常困难的，如果真要这么做，则属于不计成本追求节能的错误倾向。

　　直流屏电源和交流电各有各的长处，且互补性很强，应当采取互补共融电网，130年前的交直流之争，似乎是以交流电系统替代直流电系统，但实际上是互补共融的。130年中直流用电负荷一直存在，交流发电、交流输电，将交流电变换成直流电，供电解、电脑、电信的直流用户；在超高压、特高压输电中既有直流输电、也有交流输电，在用电、输电中都是互补共融的，这是由于直流电和交流电系统各有长处，又各有短处。

　　交流电的优点是：升降压自如，已经建立起区域甚至全国性的交流大电网；在发电量相同的条件下，交流发电设备比直流发电设备简单，交流电动机比直流电动机简单；有完整的技术标准和技术系统。交流电的缺点是：交流电力系统存在稳定问题；当电源是交流电时，负荷是直流用电时，需要经过多次整流、滤波才能使用。直流电的优点是：直流电网不存在稳定问题；当具有直流电源和直流负荷时不需要整流、滤波设备就可使用，直流电比交流电节约能耗。

　　直流电的缺点是：升降压困难，无法通过变压器升降压，只有通过专门的电子电路才能进行升压或降压；发电量相同条件下直流发电设备和电动机比交流的设备复杂；到目前为止还没有形成大电网的先例，也没有形成完整的技术标准和技术系统。交直流电的优缺点互补性很强，交直流电的关系并不是你死我活的争斗，而应当按照经济合理、节能环保等条件发展混合电网。

　　世界能源界、电力界还没有把直流电系统替代交流电系统作为未来电力行业的发展趋势，直流电系统要替代交流电系统或者要建立混合电网模式还没有为世界能源界、电力界所承认。2011年国际著名咨询公司麦肯锡发表了一个报告：《未来电力行业趋势和启示》，提出了未来电力工业的五大趋势。一是能源应用多元化，除了化石能源发电之外，还有非化石能源发电，包括新能源发电。二是电网输配智能化，主要讲电网要向智能自控、高效高科技、更加清洁、更加互动方向发展。三是能源应用分布化，电力系统的发电厂过去一直向集中化、大型化发展，未来发电厂要向分布式方向发展。四是行业垂直一体化，在未来电力行业市场化的情况下，电力行业很可能出现“分久必合”的态势，未来电力行业将出现价值链上的整合。五是电网融合与交流的国际化。中东欧与西欧电网的融合，伴随着电网在局部地区融合，以及跨国界的电力合作业务，在未来极大地促进电力行业包括技术、理念、管理模式等各个方面进行国际间的沟通与交流，电力逆变器。

　　这五大趋势中并没有直流电系统要替代交流电系统的趋向。在五大趋势中并没有绝对化的提法，如多元化中并没有提新能源替代化石能源，在智能化中并没有提智能化电网替代非智能化电网，在分布化中并没有提用分布式能源系统替代集中式发电系统。所以，发展直流电系统也不可能用直流电系统完全替代交流电系统。第三次工业革命和第三次能源大转换在发展之中，随着新技术、新材料、新设备的不断涌现，直流电和交流电的利弊在变化，电力在能源消费中的比重在提高，电力的重要性在提高，电力行业要摒弃“交直流之争”、“直流电‘复仇’”，走向互补共融，实现和谐电力。