1882年，爱迪生将纽约珍珠街发电站发出的110V直流电输送到两公里外，点亮了曼哈顿的400盏灯，这成为了人类电力史中最重要的里程碑之一。

然而，直流电的先发优势并没能战胜交流电的高效便捷，威斯汀豪斯与特斯拉等人所支持的交流输配电系统，依靠更加简单的变压方式，通过更高电压降低输电的损耗，从而得以将电力输送到更远地方，也逐渐成为电力系统的主流，这段历史被称为“电流战争”。

技术的发展总是有些耐人寻味，就像是一记“回旋镖”，明明早已飞出了人们视野，却能悄然再次回到我们面前，诞生于19世纪的电动车如此，直流电也同样如此。曾经的被主流抛弃的“败者”是如何引领起新的时代？

技术局限，日渐式微

一百多年前，由于电力装备技术的制约，直流电因其物理特性导致难以提升电压，相比于交流电，在输配电方面，直流电系统的损耗更高，必须建设更密集的发电站，使用更粗更低电阻的电缆，因此在成本上落于下风，难以与交流电竞争。

Q：电力在输送过程中，线路损耗是如何产生的？

线路损耗最主要的来源是电流的热效应，由于电缆导线存在电阻，在输电过程中，电能会转化为热能，这部分损失的能量正比于电流的平方，因此线路通过的电流越大、线缆阻值越高，电能的损耗也就越大。

对于交流电系统，损耗还包括无功损耗、趋肤效应、电晕放电等复杂因素。

Q：交流电（AC）和直流电（DC）截然不同的发展历程，最根本的原因是什么？

交流电的电压电流随时间周期性变化，变化的电流能够产生变化的磁场，而变化的磁场又能产生感应电流，因此基于电磁感应原理，就能设计出结构简单可靠、效率很高的变压器，在早期输配电方面具有很大的优势。

220kV油浸式交流变压器

直流电恒定的特性决定了它无法产生不断变化的磁场，直到半导体元件的出现，极大的推动了电力电子技术的发展，才能够设计出DC-DC变换器，实现直流电的高效升压降压。

解决瓶颈，突飞猛进

随着电力电子技术的发展，以及半导体器件成熟，直流电得以摆脱在变电方面的掣肘。一方面，在超高压、特高压输电领域，直流输电技术在性能与成本等方面已经与交流输电各有千秋，在一些远距离的输电项目中，特高压直流输电在线路建设和损耗方面更有优势。

乌东德广东广西特高压多端柔性直流输电工程

另一方面，在中低压配电领域，虽然交流配电系统仍然占据绝对的主流，但直流配电也逐渐展现出某些方面的优势。

更经济

直流配电只需要正负两极，相比交流配电的三相四线制建设成本更低；在有效值相同的情况下，直流线路的电压峰值低，电缆成本方面更有优势；在功率相同的情况下，直流系统可采用双极，线电流为交流系统的二分之一，大大减少线路损耗。

更高效

“双碳”背景下，大量分布式能源与储能装置需要接入电网，例如光伏发电、电池储能等装置需要通过多个环节的交直流转换，以及复杂的控制系统才能实现交流并网，如果采用直流配电网，则能降低整体系统的复杂度，实现各类分布式电源与储能装置的高效接入。

更可靠

交流电系统由于频率与相位的问题，不同电源之间无法直接并联，需要通过备用电源自动投入使用装置实现冗余供电，在主电源发生故障时，因电源切换需要时间，存在短时断电的情况。而直流电系统则没有上述问题，可以通过直流不间断电源等方式实现可靠性更高的供电。

总的来讲，交流电系统的关键设备成熟可靠，但随着电力系统的发展，体系愈发庞大复杂，而直流电系统的核心设备依赖于半导体，技术门槛比较高，但在技术成熟后，逐渐展现出更为简单高效的特点，也更为符合未来以新能源为主体的新型电力系统发展方向。

先行先试，潜力无限

在实际的工程应用方面，即便直流配电具有诸多优势，也还需要循序渐进的探索。20世纪末，各国已经在一些特殊场景进行了尝试，例如对配电可靠性要求非常高的数据中心、船舶、航空航天等场景，为如今直流配电的发展提供了基础。

现在，直流配电也还没有进入到大规模推广的发展阶段，仍然需要业主单位、相关企业的持续探索。

白云电气集团作为电力能源装备的领军企业，结合实际客户痛点，在零碳数智楼宇、绿色智慧园区、城市轨道交通等重点领域探索直流配电系统的应用，提高新能源利用率，打造“光储柔直充”一体化解决方案，实现节能减排，助力“双碳”战略的落实。

在楼宇建筑领域，大量用电设备最终使用的是直流电，例如我们身边常见的手机、平板电脑、笔记本电脑、智能音箱、路由器、电视等电子设备，包括新能源汽车的充电。这些设备约占整体负荷的50%。而像是冰箱、空调、洗衣机等传统的大件家用电器，近年来也都逐渐开始采用直流变频技术，同样也需要AC-DC变换，如果采用直流配电，那么很多用电设备都可以省去AC-DC的变换环节，因此直流配电在楼宇建筑领域有相当大的发展潜力。

在绿色园区领域，由于园区接入了大量的分布式光伏、储能装置、充电桩等配套设施，电能的分配与新能源的及时消纳成为痛点问题。在传统的交流配电系统中，光伏发电与储能都需要进行DC-AC变换后并网，同时汽车充电桩作为用电负荷还需要经过AC-DC变换，全流程的效率较低，采用直流配电，更有利于构建“就地生产、就地消纳、电网互动”柔性配电系统。

在城市轨交领域，节能一直是重中之重，除列车牵引用电外，站点空间的大量照明、空调等设施也是耗能大户，而随着直流牵引技术在城市轨道交通的广泛应用，具备构建直流配电系统的基础优势，在实现节能降耗、接入分布式能源的同时，还能可以提高大量LED照明设备的寿命，降低维护成本。

Q：直流配电为什么能提高LED设备的寿命？

LED（发光二极管）由低压直流驱动，需要驱动电源将交流市电降压整流为低压直流，电路中使用较大容量的电解电容，但其寿命要比LED灯珠寿命短很多，成为LED灯具整体的寿命短板，直流配电则能解决这一难题。

直流配电系统更适应未来负荷与电源的发展特点，满足绿色、高效、可持续性的要求，具有很大的潜力，但目前直流配电技术的发展正处于快速上升的阶段，距离技术成熟仍有一段距离。

一方面直流配电的电压等级、电器、检测等还没有形成统一的标准，另一方面相关的关键设备仍在开发。白云电气集团及旗下企业目前正大力开发大容量电力电子设备、直流断路器等直流相关设备及控制保护技术，积极推动直流输配电技术的应用。

大家往往把直流电和交流电看作是水火不容的对手。一百多年前，交流电因为能方便解决电压升降的问题成为了主流，如今，建设以新能源为主体的新型电力系统浪潮，又为直流电的配网打开了发展的空间。

或许有人把直流电的“复兴”视作对交流电的“复仇”，赋予了一些情感色彩。可事实上，交流电与直流电只是人类利用电力能源的不同形式，新的时代，它们或许更像是“朋友”，在实现“双碳”目标的伟大征程上，融合共存，充分发挥各自的优势，共同构建新型电力系统。