0 引言

化石能源的日益枯竭以及因化石能源使用带来的环境问题，迫切需要世界各国进行能源结构的战略性调整。加快新能源的开发和利用是解决这些问题的有效途径。近年来，欧洲各国和美国等国家和地区新能源发展迅速，根据欧洲风能协会预测，至2030年欧盟国家风电装机将达3.2亿kW，其中陆上风电2.54亿kW，海上风电0.66亿kW[1]。近5年间我国光伏发电累计装机从2010年的0.86 GW增长到2017年3月的84.63 GW，增幅将近100倍。2016年，我国全年新增风电装机19.3 GW，同比下降41.46%；累计并网装机达到148.64 GW，同比增长14.92%[2]。从世界各国风力发电发展来看，风力发电的规模越来越大，并且距离负荷中心的距离越来越远，使得交流输电的适用性越来越差。基于电压源型换流器的高压直流(voltage sourced converter high voltage direct current，VSC-HVDC)输电技术不存在换相失败的风险，有功功率和无功功率可以解耦控制，且可以向无源系统供电，新能源机组可以直接通过柔直并网[3-4]，因此被更多的用于世界各国新能源发电及直流电网建设中[5]。

随着世界经济的发展，现代化城镇对供电系统的电源建设和线路走廊的制约逐渐增多，交流配电网的供电能力受走廊紧张等多方面因素的制约，现有交流配电网输送容量提升困难。目前的交流配电网存在老化的问题，对现有交流配电网升级改造成本较高。同时，近几年分布式电源的发展，大量的分布式风力发电和光伏发电接入配电系统。我国政府正在大力推进屋顶分布式光伏发电，在《太阳能发展“十三五”规划》中计划到2020年建成100个分布式光伏应用示范区，园区内80%的新建建筑屋顶、50%的已有建筑屋顶安装光伏发电。在中东部等有条件的地区，开展“人人 1 kW光伏”示范工程，建设光伏小镇和光伏新村。鼓励光伏发电项目靠近电力负荷建设，接入中低压配电网实现电力就近消纳。负荷侧出现了大量的电力电子设备，越来越多的低压用电设备都要经过整流装置将交流电变换成直流电供给负载使用，如电脑、液晶电视、电子镇流器荧光灯、打印机等办公设备、变频调速空调、洗衣机、冰箱等家电，导致大量谐波电流注入系统，而且分布式发电和直流负荷的间歇性，严重影响电能质量。这都给现有的交流配电网和供电系统带来了极大的挑战。而直流配电网和直流低压供电系统能够更好地解决上述问题。

本文首先介绍欧美和我国在高压直流输电技术、中压直流配电系统和低压直流供电系统的发展现状，重点讨论不同等级直流电力技术的不同应用场景，以及在关键设备、运行控制和保护等方面面临的挑战。

1 高压直流输电技术的发展与挑战

1.1 欧美高压直流输电技术的发展

1.1.1 英国高压直流输电技术的发展

英国已经成为世界海上风电最大开发市场，目前英国海上风电已占电力供应量的 5%以上，预计到2020年将达到10%[6]。此外，英国还计划新建多条高压直流项目以增加与其他国家电网的互联，进而提高能源利用效率、平抑大规模新能源接入电网带来的波动问题、提高供电安全性。未来英国还将参与到欧洲超级电网的建设当中。

为了系统地开发海上风电，英国采取“区域划分”的方式进行阶段性开发，分别于2000年、2003年及2009年公布3阶段海上风电开发计划，并分别于 2001年、2003年及 2010年正式启动[7-10]。前 2个阶段的近海风电场采用高压交流输电技术将风能输送至岸上主网接入点。但随着海上风电场规模和容量的增长，海上风电场的选址将离海岸线越来越远，以获取更大、更平稳的风能。但是当输电距离超过 50～70 km后[11]，由于受到电缆充电电容的限制，交流海底电缆将不再适用于远距离电能的传输。而高压直流输电技术却不受这一限制，因此大规模、远距离海上风电场的风能传输将采用高压直流输电技术。

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英国政府还将新建多条高压直流输电线路来与其他国家或地区的电网互联，如图1所示。据政府估计，到2020年，电网互联方面的投资将超过50亿英镑，长期来看，这方面投资所获收益将会为英国消费者节省约 90亿英镑[12-13]。电网互联的意义在于提高供电安全性和能源利用率，并且可以平抑大规模新能源接入电网所带来的波动性问题。为了满足电力需求，水力发电是对太阳能和风能电力供应模式不可预测性的一种理想平衡方式。

图1 英国现有联接及未来电网互联规划 Fig. 1 Existing connectivity and future grid interconnection planning in UK

挪威的供电量几乎全部来自水力发电，英国和挪威的 VSC-HVDC互联线路可以在几秒钟内实现潮流反向，当英国的风电出力变低时，挪威的水电机组可以将功率送至英国；当英国的负荷低于风电出力时，英国可以将多余功率送至挪威的抽水蓄能电站，将电能存储起来。挪威的VSC-HVDC互联线路对提高新能源消纳能力，平抑新能源接入电网所带来的波动性问题起到积极的作用。

1.1.2 德国高压直流输电技术的发展

2.2.3 直流配电网的保护与关键设备

德国政府于2010年提出“能源概念”(Energy Concept)的政策，公布了其短、中、长期能源政策的发展目标：可再生能源发电占比于 2020 年、2030 年、2040 年及2050 年，分别达到35%，50%，65%及 80%[14]。在政府、企业及民间的大力推动下，德国的可再生能源在整体能源使用中占比显著提高，在2015年满足德国将近三分之一的电力需求[15]，降低了碳减排，带动了绿能产业就业。

德国政府计划到2020年，在北部地区修建装机容量高达3 000万kW的风电场[16]。然而，德国的电力用户主要分布在南部地区，负荷中心和电源中心的距离越来越大，德国以前的发电方式是按负荷需求发电的中心发电模式[17]，德国所面临的问题是如何将北部地区的可再生能源发电输送到南部地区，如图2[17]所示。

图2 德国的能源、负荷分布 Fig. 2 Energy, load distribution in Germany

此外，随着可再生能源占比逐渐提高，可再生能源接入区域电网所带来的波动性问题对区域电网的安全稳定运行带来了挑战，需要通过兴建远距离输电线路来实现电能的全区域平衡。因此，德国政府正在努力对电网进行改造从而满足对电能传输和可再生能源的发电需求。德国北部海域已经建成多个采用 VSC-HVDC技术的海上风电项目，已完成新能源功率的传输[18]。

在输电走廊宽度相同的情况下，高压直流输电的容量相当于交流输电线路的 2、3倍[16]。现有的高压交流输电线路也可以改造成容量更大的带有高压直流输电线路的混合式交直流输电线路。德国的输电系统运营商已提出 4条基于VSC-HVDC的高压直流输电线路(沿3条通道)，将会跨越该国的交流电网，将北部风电输送至依赖核电的南部。德国电网的2025年规划提出一种规划方案(B1 2025)[19]，在该方案中，4条高压直流输电线路将利用现有输电线路，实现交流和直流的同杆输送，换流器采用西门子公司的全桥模块化多电平换流器技术(modular multilevel converter，MMC)。此外，为了提高供电可靠性和能源利用率，德国还在规划建设与其他国家互联的高压直流输电线路。

1.1.3 欧洲超级电网的发展

伴随着科学技术的发展，智能产品接踵而来，人们渐渐被网络中的虚拟世界所迷惑。学生们的锻炼意识逐渐减弱，宁愿待在宿舍玩手机，也不愿进行室外活动。学生为了节省时间玩游戏或者学习，忽视了身体的重要性。这不仅会增强学生潜意识的惰性，还会降低身体机能，不利于学生良好的身心发展。因此，教育部提出体育教育信息化的发展，争取改变此现状，增进学生的健康，提高学生的素质，共同为体育教育信息化的发展而努力。

由于交流输电网中功率的跨界流动越来越难以控制，而 VSC-HVDC技术可以实现远距离的功率传输，并且兼具经济性和灵活性，因此出现了对基于 VSC-HVDC技术的直流电网的需求。建设一个欧洲的“超级电网”更容易协调分布广泛的可再生能源与负荷，而且要比逐一改造各国的输电网更经济。超级电网之友(Friends of Supergrid)对欧洲超级电网的定义为：“以完善欧洲电力市场为目的，促进大规模可再生能源并网，实现电能供需平衡与传输的泛欧洲输电网络”[20]。其实质是由多个换流站和多条直流电线路构成的、具有冗余性及故障快速隔离功能的大型输电系统。其主要基于VSC-HVDC，是一种能够实现灵活调度，快速故障响应，多电源供电，多落点受电的新型输电方式。为此，许多国际组织及项目都在为建设欧洲大型直流输电网探索技术及政策上的可行性。

把现有和新建的直流输电系统互联，并与现有交流输电网络紧密相连，组成大规模的交直流输电系统是未来电网技术的发展趋势。直流电网还应具有先进的能源管理系统，在这个网络中不同的客户端、输电线路、微电网和不同的电源都可以得到有效地管理、优化、监控、控制和对任何电力问题进行及时的响应，能够整合多个电源，以较小的损耗在数千km范围内实现电能的传输和分配。

1.1.4 美国高压直流输电技术的发展

美国具备丰富的可再生能源，据统计美国风能储备大约为现需电量的 10倍[21]。可再生能源多处于偏远地区，高压直流输电技术因其传输功率大、传输距离远成为可再生能源的主要传输手段。目前，美国投入运行的高压直流输电线路共计10条左右。其中高压直流输电主要用于水电、煤电传输以及城市互济。本着就近原则，美国将继续开发北部水电以满足东北部负载需求，如新英格兰高压直流传输线路；海上风电的快速发展促使美国将建立以满足沿海负载中心电力需求的高压直流输电系统，如亚特兰大高压直流输电线路；内陆地区将建立以大平原为中心分散到全国主要负载中心的高压直流输电线路，用于利用中部大平原地区持续增长的可再生能源，共包含 5条直流输电线路：西南部输电线路，西部输电线路，东部输电线路，东南部输电线路，东北部输电线路。

口腔粘液腺囊肿是口腔的常见疾病,该病有多种治疗方法,我科自2015年01月—2015年12月以来,采用手术切除治疗及注射碘酊治疗两种方法,共治疗口腔粘液腺囊肿260例,对其临床疗效进行对比,现报告如下:

图3 张北柔直电网 Fig. 3 Zhangbei DC grid

1.2 我国高压直流输电技术的发展

国内在柔性直流输电工程应用方面起步较晚。2011年7月上海南汇投运了中国第一条柔性直流输电示范工程，标志着中国在柔性直流输电技术和工程应用方面实现了大跨步式发展。截止目前，我国已经建成5条柔性直流输电工程。

1.3.1 直流电网关键设备

在西电东送容量占西部总量40%的情景下预计2030年西电东送电力容量4.41亿kW，且近年西部地区的电力消纳问题已经凸显，未来西部地区的电力消纳方式应是本地消纳与互联外送相结合的方式。互联外送在满足西部广大地区电力供应的同时可以实现风电、火电、太阳能发电、水电等多种能源间的互补、互济，减少弃风、弃光率，具有明显的优势。在外送方式选择上，由于输电距离一般在1 000 km以上，高压直流输电相比交流输电具有明显的竞争力。

1.3 直流电网技术面临的挑战

直流电压器可以实现不同电压等级的直流输电的互联，可以实现灵活的控制，并且有利于降低输电损耗、提升系统可靠性与系统优化。高压直流输电电压等级高，现有开关管的耐压水平无法满足如此高的电压要求，导致原有的 DC-DC变换器拓扑无法满足工程需求。目前研究最多的是基于MMC的直流变压器结构[29-31]。DC/DC变压器的研制，目前仍处于拓扑研究、原理样机研发阶段。2017年，西门子为高压直流传输系统开发和制造的世界上第一台高压变压器通过了型式试验，最高传输电压为±1 100 kV[32]。同年，由ABB与国家电网公司共同开发和生产，高端和低端变压器在内的全球最大功率1 100 kV特高压直流变压器测试成功[33]。

目前在建的张北柔性直流电网试验示范工程是世界上第一个±500 kV直流电网，将首次实现500 kV直流断路器等关键设备及技术的示范应用，并首次采用环形的拓扑结构，实现多种可再生能源经柔直电网并入华北电网。张北柔直电网工程换流站将采用双极模块化多电平换流器结构，直流线路将采用架空线，见图3[22]。

易非看了看，短信上显示的时间是11：44，也就是说，妈到现在还没睡着。想到妈一个人在家里，叹一口气，翻一回身，却没有一个可以说话的人，易非就有说不出的心疼。

1）直流电缆。

当直流线路发生短路故障后，由于直流阻抗较小，短路电流发展迅速，为了防止直流侧短路电流过大，需要在故障后 3～5 ms切除故障[26]，这比交流系统断路器切断时间提高了一个数量级，若采用交流断路器或全桥多电平加快速隔离开关需100～200 ms，断电容量太大。

当前 VSC-HVDC的容量不仅受制于绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)的容量及绝缘要求，同样受制于高压直流电缆的电压等级。直流电缆电场分布与材料的电阻率成正比分配，并且绝缘电阻率一般随温度呈指数变化，这将在电缆的绝缘中形成空间电荷，从而影响电场分布，聚合物绝缘有大量的局部态，空间电荷效应比较严重，因此，直流电缆绝缘料的空间电荷特性是制约直流电缆绝缘材料发展的重要因素[23-24]。

截止目前，挤出型高压直流电缆耐压水平已达到600 kV，浸渍纸绝缘电缆也已达到700 kV[25]。未来发展更大容量的直流电网，还需研制更高电压等级的高压直流电缆。

2）直流断路器。

“健全普法责任制”是党政机关推行“谁执法谁普法”责任制的主要目的。在建立和实施“谁执法谁普法”责任制的过程中，首先要明确责任的主体和权责。其次，要扩大责任主体，不断提高法制责任制的主体结构。换句话说，这里的“国家机关”除了宪法规定的五个机关外，还应该包括党政机关和政府授权或政府委托的所有组织。实施国家机关“谁执法”是执法责任制的主要目的之一，是建立和完善大普法模式实现由行政部门单独普法到“全社会普法”的宏伟目标。鉴于此，在大普法模式下更容易界定“执法者执法责任”的责任主体。

直流断路器可以分为机械式直流断路器、基于晶闸管的混合式断路器和基于IGBT的混合式断路器。机械式直流断路器在成本上具有很大的优势，但是在系统应用方面面临的问题较多，主要包括使用寿命、小电流下可靠关断等。基于晶闸管的混合式断路器成本较低，但是拓扑结构复杂。基于IGBT 的混合式直流断路器换流原理简单，易于实现，并首先实现了工程应用，但成本仍较高。高压直流断路器技术的发展和推广，需要进一步对断路器支路间换流方式，杂散参数优化技术，断路器与系统协调配合以及断路器试验技术等方面开展研究[27]。目前，ABB公司于2011年研制了基于IGBT直接串联的混合式直流断路器样机，分断能力为80 kV/3ms分断8.5 kA。全球能源互联网研究院于2014年完成了200 kV/3ms分断15 kA的级联全桥型混合式直流断路器样机研制[28]，并于 2016年实现高压直流断路器首个工程示范。2017年1月，南瑞继保公司自主研制的世界首台±500 kV高压直流断路器已完成各项型式试验项目。该断路器可在3 ms内开断25 kA直流电流，技术指标达到国际领先水平。2018年1月3日，由华中科技大学电气学院潘垣院士、何俊佳教授牵头，袁召、陈立学、李黎团队联合思源电气共同研制的世界首台机械式高压直流断路器在南方电网 160 kV广东汕头南澳多端柔性直流输电系统成功投运。

3）直流变压器。

直流电网建设还面临着诸多挑战，例如直流电网关键设备的研制、直流电网仿真分析技术、直流电网运行调度控制技术、直流电网的保护、直流电网建设政策支持及标准体系等[4]。

1.3.2 直流电网的保护

直流电网的响应时间常数非常小，比交流电网要小至少2个数量级，对于直流电网的调度、控制系统而言是个严峻的挑战。此外，换流站之间的协调控制是系统面临故障时能否及时提供辅助服务和保持稳定性的关键因素，系统控制的复杂性也将随着直流电网中终端数量的增多而增加[34]。

目前阻碍直流电网发展和运行的主要技术困难在于直流电网的保护，其中包括经济、可靠的直流断路器及直流继电保护算法的开发。由于直流电网是一个“低惯量”系统，若发生直流故障将瞬间影响到整个直流电网，因此对保护系统的响应时间要求很高。与交流系统保护相比，直流电网保护的困难和挑战在于：在直流线路发生短路故障时，所有换流站均向故障短路点注入故障电流，与该直流电网相联的各交流系统均会受到影响；直流线路的阻抗小，故障电流上升极快，要求保护动作应在几个 ms内完成；直流系统发生短路故障后，整个系统电压急速下降，可能失去供电能力，故障需要尽快隔离，以确保与之相联的交流系统稳定性。需要进一步开发直流电网保护控制策略，尤其要开发对于含有远距离架空线路的直流电网保护策略，由于长距离架空线路运行过程中会出现各种暂态故障，直流保护系统要具备判别暂态故障及永久性故障的能力，由于直流电网的“低惯量”特性，架空线的暂态故障给直流电网保护带来了挑战。

1.3.3 直流电网运行准则

宝宝总是率性而为，想怎么做就怎么做。那么，面对一些生活常规的事，宝宝不愿意去做时，你该怎么办？例如：该吃饭的时候不好好吃饭、不愿意洗澡或不让父母洗头发、睡觉时间到了却坚持要玩这个玩那个。

现在还没有统一的直流电网建设标准和行业导则。如果不能尽早的提出得到广泛认可的直流电网行业标准，将导致未来出现不同时期建设的电网或不同供应商之间的设备不能很好互联等问题。所以，相关行业或组织要积极推进直流电网行业标准的制定。

服装面料再造设计需要依靠加工技术的发展，在经济较为落后的时期，设计师只是利用撕裂和磨损等物理手法实施服装面料再造设计，现如今化学工艺非常发达，在服装面料再造设计当中可以利用具有腐蚀性的服装材料，使再造设计的效率极大的提升，同时还节省生产加工费用。

目前，各相关机构正在积极筹备有关直流电网的相关标准和并网运行导则。国际大电网组织，欧洲电气委员会，国际电工委员会、欧洲输电运营商协会都设立了专题组来研究直流电网的相关技术标准。欧洲输电运营商协会在2016年9月发布了最新的高压直流输电技术运行规程[35]，旨在对高压直流输电运营商，直流连接工程运营商，系统运行人员和监管机构提出明确的要求。用以促进行业规范的统一，运营商之间的有效竞争，内部电力市场的有效运作以及确保系统安全稳定运行。

2 中压直流配电系统发展与挑战

随着城市规模的迅速增长和信息技术的高速发展，电网中的敏感负荷、重要负荷及非线性负荷越来越多。现有交流配电网将面临线路损耗大、供电走廊紧张，以及电压瞬时跌落、电压波动、电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量问题，迫切需要改变现有的配电网结构和配(供)电方式[36-37]。而直流配电网输送容量、系统可控性以及供电质量方面具有更加优越的性能，可以有效降低电力电子变换器的使用频率，提高供电质量，充分协调分布式电源、多样性负荷与电网之间的矛盾，发挥分布式能源的价值[36]。目前的中压直流电力系统主要应用在铁路供电系统[38]、飞机电力系统[39]和船舶电力系统[40]中。

2.1 中压直流配电系统的发展

英国Angle中压直流配电工程是欧洲第一条中压直流配电工程(见图4)，同样，也是第一次尝试由交流 33 kV运行改为直流±27 kV运行的案例。安格尔西和北威尔士2个电网之间原本通过交流电缆连接，但是安格尔西地区的用电量和新能源发电量在逐年增加，预计到2023年用电需求将达到85 MW。此外，所连接的新能源机组将达到150 MW左右。原来的交流输电线路已经接近热稳上限，而且新能源机组的接入也给当地电网带来了稳定性问题[41-42]。因此，英国电网将安格尔西和北威尔士之间的交流输电通道改造成了一个直流输电走廊，如图 4[42]所示。这在资本和运营效益方面对两地的配电网都带来了极大的好处。另外，由于柔性直流输电的灵活性，它还将可以通过控制功率流和调节电路两端的电压来为两地的交流配电网提供辅助控制。

图4 Angle直流工程示意图 Fig. 4 Angle DC network schematic

在输电线路改造过程中，将其中的一条三相电缆作为正极，另外的一条三相电缆作为负极运行。而且输电线路中存在一小段架空线。改造后直流输电工程额定电压为±27 kV，电流为556 A，输送容量为30.5 MW，相比于原来的采用交流输电、输电容量的24.8 MW，上升了23%。

国内第一套柔性直流配电系统于 2011年 3月21日在中海油文昌作业区通过系统试验，已投入运行。最初运行时，中海油文昌作业区19-1平台与15-1平台之间通过40 km的电缆相连，采用交流输电，该电缆额定电压 35 kV，传输容量3 MW。受过往船只的损坏，导致三相电缆一相破损[43]，由于修复电缆所需费用昂贵，用户决定将原来的交流35 kV交流电缆改为10 kV直流运行，在19-1平台和15-1平台建VSC-HVDC 换流站，构建柔性直流输电系统。其中无故障相作为柔性直流输电正负极，故障相作为接地线来使用，如图5[44]所示。VSC电压±10 kV，其最大的额定电压和电流可以达到±20 kV和300 A，是交流输电容量的4倍。通过该实际工程经验可以看出，将交流配网电缆线路改为直流运行，可以有效地进行增容改造，在对故障线路进行改造时更具优势。

图5 电缆线路的直流运行方案图 Fig. 5 DC operation scheme of the cable circuit

2.2 中压直流配电系统的挑战

中压直流输电形成的直流配电系统缺少成熟的运行经验，目前运行的中压直流配电系统主要面对的是铁路系统和舰船等特殊领域。直流配电网的建设还面临着诸多挑战。

2.2.1 电压等级的选择

直流配电网尚未有明确的电压等级序列，将交流配电网改造成直流配电网时[44]，直流电缆允许电压为交流额定电压的峰值[45]。将交流配电网改造成直流配电网，需要考虑电磁干扰，交流材料的直流应力，绝缘子直流漏电，直流绝缘子污秽比交流严重，材料的极化老化等诸多问题[46-47]。同时，直流配电网电压等级过高时存在较大的安全问题，电压过低时又会加大压降、功率的损耗。电压等级的选取还会影响到系统规划、设备选取和系统运行等多方面。国际大电网组织SC6.31报告中确定了中压直流配电电压等级序列为 1.5～100 kV。有学者提出了±100 kV，±50 kV，±20 kV，±10 kV，1.5 kV，750 V，400 V，110 V和48 V 的直流配电电压等级序列，可作为配电网规划阶段的参考[48]。但是直流配电网电压等级选取的方法，截止目前依然没有定论。

2.2.2 运行控制技术

中压直流配电网中存在多类分布式电源、多类型负荷，AC/DC、DC/AC和DC/DC变换器种类和数量均较多，且配电网具有一定地域性，各设备之间通过远距离输电线路连接，无法忽略网络参数的影响，其稳定性问题具有自身的特点，是直流配电网运行控制的关键技术问题，需要深入研究[37]。

中国社会深受几千年传统文化影响，大多数家长希望女生寻求的事一份稳定、工作强度低、休息时间长、收入丰厚的工作。对于高强度和高风险的工作多数一开始就被女性排除在选择之外，家庭的干预往往使得就业空间原本狭小的理工科女大学毕业生在找工作时又多了一层掣肘。

直流配电网的控制可以分为系统级、微网级和单元级3个层次，分别针对配电网调度层次、直流母线层次和电力电子变换器层次的能量转换进行控制[49]。

“谁跟我们救护队有仇？”汪队长淡淡地，“谁不想活命，与我们救护队作对？再说了，我们救护队的人也没招谁惹谁！”

与高压直流输电技术类似，直流配电网故障后保护是制约直流配电网发展的主要问题。同样，直流配电网故障发展迅速，需要在故障后几 ms内将故障隔离，这对故障后的故障识别与隔离提出了更高的要求。另外，直流断路器、直流变压器和直流开关接插件等设备的开发和研制也在很大程度上制约了直流配电网的发展。

第一，PPP运营模式。从市场视角进行分析，将企业作为主体形成吸引基金，与现阶段所推行的城镇发展等政策引导进行融合，引进国开行与农发行等政策性基金，构建成为全新城镇化建设基金体系。第二，将区域内具有人文与自然元素的地区作为建设对象，结合规划设计与产业运营商等主体，形成一个产业联盟，与政府有关部门签署相应的合约，在建设与运营以及管理等方面进行特色小镇的建设。

如今，“美声唱法”、“民族唱法”的界定与区分已经不再是那么明确，而且出现了许多新的名词，例如“民美”、“美通”等，这些都是本民族与传统美声相结合的产物。同样也出现了许多这样的作品，例如《玛依拉变奏曲》，完全就是运用美声的唱法演唱具有强烈新疆民族风格的一首作品，无论是在旋律还是节奏上，都体现着民族韵味，花腔部分就是借鉴了美声发声技巧体现的，这在过去是没有的。再比如近些年来创作的一些大型歌剧《文成公主》、《玉鸟兵站》、《花木兰》、《星》等，表演者都是在运用结合了美声唱法的民族新唱法演唱这些作品。由此可见，按照风格来划分唱法的趋势愈加明显，而不再只是依靠发声方法。

3 低压直流供电系统发展与挑战

近些年，电源侧分布式发电的发展，使得越来越多的分布式风电和光伏接入到低压配电网中；负荷侧大量电力电子设备的增加，越来越多的低压用电设备都要经过整流装置将交流电变换成直流电供给负载使用，如电脑、液晶电视、电子镇流器荧光灯、打印机等办公设备、变频调速空调、洗衣机、冰箱等家电，导致大量谐波电流注入系统，而且分布式发电和直流负荷的间歇性，严重影响电能质量。从目前情况来看，配电网老化问题突出，升级现有的电缆和变压器价格昂贵并且存在一定的困难，能源供应侧新能源分布式接入比例增加，导致可控性变差，给低压直流供电系统带来发展机遇。

3.1 低压直流供电系统的发展

2010年美国弗吉尼亚理工大学提出一种未来家庭直流配电系统[50]，如图6[51]所示。该系统有380 V DC和48 V DC这2个电压等级，直流380 V电源主要为包含电机负载、厨房负载和其他重要家庭负载供电，直流电压48 V DC电源主要用于计算机、娱乐系统和照明供电等。2014 年，丹麦奥尔本大学开始建设智能直流微电网应用创新实验室，对未来低压直流配电网的建模、设计、协调控制、通信和管理等工作进行研究[52-53]。

厦门大学光伏发电建筑应用示范项目于 2014年 3月成功运行，位于厦门大学翔安新校区东区的能源学院工程楼、南楼和北楼 3栋建筑中。微电网的主要供电来自于工程实验楼屋顶150 kW太阳能发电，微电网母线电压采用国际倡导的380 V DC。为了实现微电网的稳定与连续 运行，微电网还配有直流储能单元和交流/直流备用电。微电网的负载包括30 kW的直流空调、40 kW室外直流电动汽车充电站和 30 kW 的阻性负载，并预设20 kW的直流LED照明。微电网中的直流空调采用冷暖性直流变频空调，运行稳定[54]。

图6 未来家庭直流配电系统结构图 Fig. 6 Structure diagram of Future household direct current distribution system

3.2 低压直流供电系统面临的问题

3.2.1 低压直流供电系统接口技术

低压直流供电系统的关键问题之一是低压直流配电网的接口技术[55]，主要包括网侧接口技术、负载侧接口技术和分布式电源接口技术。其中网侧接口技术是指连接输电线路和低压配电网的电力电子设备，主要实现低压直流配电网和输电网的功率交换。负载的接口技术是指负载直接连接到低压配电网或者通过不同的电源适配器连接到低压配电网的技术。分布式电源接口技术是将分布式电网，包括风电、光伏和储能电源等接入低压配电网的技术。三类接口直接影响低压供电系统的安全稳定运行。

3.2.2 低压直流供电系统运行与控制

与交流电网不同，交流电网运行时需要保证电压、频率和功角稳定，而直流电网运行时主要以直流电网稳定为控制目标，不存在功角和频率问题。由于低压配电网可能接入大量分布式电源和储能设备，导致控制系统更加复杂，对现有的主从控制和下垂控制提出了更高的要求。

3.2.3 低压直流供电系统保护

美声音色较为暗淡，比较协和，讲究的是融合音，因此独唱合唱都可以使用，尤其是在合唱中使用美声唱法，声音会更加统一，从而成为一个整体。民族唱法则是极具特色，由于它对嗓音条件要求本身就较之美声更高一些，所以歌唱也是为了尽力突出歌唱者本人的音色和特点，导致个性很强。虽然也有像过去侗族大歌等这样传统多人演唱的形式，但在近代的作品中，更多的是作为独唱来进行的，在大型的合唱中很少使用。

低压直流供电系统保护的难点与高压直流输电和中压直流配电网一致。同样是由于系统中存在大量电力电子器件，导致故障发展速度迅速，短路故障后短路电流数值较大，导致低压直流供电系统保护存在较大的困难。另外就现阶段而言，低压直流供电系统的保护缺乏统一的标准，各方面都还需要进一步的研究与完善。

4 未来直流电力系统展望

大规模新能源发电和分布式发电的接入以及大量电力电子负荷的出现，导致电力系统仅靠交流输电实现高效稳定运行比较困难，这给高压直流输电(直流电网)、中压直流配电和低压直流供电系统的发展带来了新的契机。目前，世界各国都在发展直流输电技术，这将导致很长的一段时间内会出现交、直流输电并存的现象。随着直流技术关键设备的研发，控制保护技术的进一步发展以及运行准则的制定，在未来的电力系统中，实现如图7所示的输电、配电、用电全方位直流技术运行也是可期的[56]。

两叶一心时每处理随机选择3株幼苗测量下胚轴长度、叶面积、根长度、根表面积等形态指标。每处理重复3次,其中下胚轴长度、株高、茎粗、用游标卡尺测量,精确度为0.02 mm; 叶面积、根长、根表面积等指标用植物生长分析仪(Epson Perfection V700 Photo)测量。

图7 不同电压等级直流用电设备 Fig. 7 DC power equipment with different voltage levels

5 结论

1）高压直流输电主要应用于大规模新能源的并网和远距离传输。直流输电的可控性高，直流电网的建设可以起到不同地域新能源互补的作用，有效平抑新能源的波动性，增强调度灵活性。

2）中压直流技术主要应用于配电系统。将现有的交流配电系统改造为直流配电系统可以有效提升配电系统的输电容量和运行的可靠性，降低损耗，且直流配电网更能适应分布式发电的接入。

3）低压直流技术主要应用于供电系统。低压直流供电系统可以更好地适应分布式电源和直流负荷的接入，增加供电系统的可控性。

4）直流电力系统的发展首先面临着直流电缆、直流断路器、直流变压器等直流设备研发的限制，其次直流电力系统对电网保护提出了更高的要求，而且直流电力系统的运行控制缺乏标准的支撑，需要在今后加大研发力度。

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