瑞典科学家比较了使用电池储能的光伏供电建筑中的交流和直流拓扑。他们发现，直流配电系统与太阳能+储能系统相结合可以实现节能。
图片：Cummings Properties，Flickr
瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）的研究人员比较了配备光伏和电池储能系统的住宅建筑中交流（AC）和直流（DC）配电系统的节能潜力。他们特别研究了直流系统是否能够降低能量损耗。
研究人员Patrik Ollas告诉《光伏》杂志：“我们的研究工作一方面通过建模呈现了在平均辐照度较低的北欧气候下直流配电降低损耗的情况，同时也证明了光伏和电池储能对实现直流供电节能的影响及其必要性。”
科学家们采用全年数据集来分析这两种拓扑的日常及季节性能，包括负载使用、光伏发电量、与负载有关的电力电子转换器（PEC）效率特性及电池储能数据。他们考虑了一座建筑物的交流和直流配置，该建筑物安装了倾斜角为45度、朝南的3.6千瓦太阳能与储能装置。他们假设这座建筑物通过地源热泵供暖和提供生活热水。
科学家们表示：“我们对下列设备进行了单独测量，包括地源热泵、通风、水泵和光伏发电设备。”他们还指出年负荷需求量为6354千瓦时，而光伏发电量为3113千瓦时。“这项研究是针对一座并网发电的建筑物展开的，它需要一个双向交流/直流转换器来与电网交互。”
这项研究工作考虑了四种不同的系统拓扑：AC（230伏交流电，具有负载相关效率）、DC1（380伏直流电，具有负载相关效率）、DC2（380伏直流电，具有固定转换器效率）以及DC3（380和20伏直流电，具有负载相关效率）。
研究团队表示：“DC1和DC2还增加了20伏的次级直流电压，通过集中直流/直流转换器为较小的负载和照明供电。”
他们发现，在采用固定和负载相关的效率特性建模时，双向转换器的损耗差异显著。他们还发现，即使不配备光伏或电池储能设施，直流拓扑也可以实现节能。
他们称：“采用恒定效率方法的并网转换器（DC2）的损耗比采用负载相关效率的转换器（DC1）低34%。AC和DC1-3系统的效率值分别为95.3%、94.3%、95.8%和93.7%。”
研究小组得出结论认为，在不配备光伏和电池系统的情况下，直流系统在减少损耗方面并不是一种有利的选择。
Ollas总结道：“在更科学的背景下，电池和电力电子转换器都使用恒定效率的错误尤为突出。此外，当光伏电力直接或通过电池储能设备馈送供电时节省的成本最为显著。我承认，建筑物使用直流配电系统是一种利基应用，在产品供应与需求方面陷入了两难的境地。但是，一些特殊场合可能会对此感兴趣，例如耦合光伏、电池和电动汽车的内部直流电网以及光伏和负荷需求之间具有良好相关性的办公楼。”
研究人员在最近发表于《能源》（Energies）杂志上的《在配备太阳能光伏和电池储能系统的住宅建筑中使用直流配电降低能量损耗》一文中阐述了他们的研究结果。
