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明緯引領新能源時代直流集中供電趨勢

在新能源時代DC House高壓直流集中供電預計成為未來供電趨勢。明緯

做為標準電源供應器領導品牌,明緯(MEAN WELL)對於直流(DC)集中供電的推廣不遺餘力。去年首度(2020)於展覽中建置智慧家庭情境,將DC House概念具體化,以高壓直流集中供電為核心,展出整合物聯網(IoT)智慧控制的家庭應用。

更令人期待的是,目前興建中的蘇州明緯智慧園區將採用直流380V佈線,以直流集中方式供應廠房照明及各種機器設備所需的電力,具體示範直流集中供電的可行性及優點所在。蘇州明緯智慧園區預計於明年(2022)年10月落成啟用。

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直流集中供電系統於照明應用之選擇指南。明緯

DC House示範 演繹直流供電優勢

整體而言,相較於交流電,直流供電的優勢包括:電路簡化有助提高可靠性、效率較高可降低損耗、整體設置成本較低,以及易於整合各式電網等。明緯的DC House以實際設置呈現這些優點。

以明緯最擅長的LED照明為例,展覽用的DC House是以直流380V DC驅動LED燈具。明緯產品策略中心產品經理林簡松指出,「不同於交流供電系統需經過交直流電壓轉換,既複雜且產生損耗;採用直流供電照明,由於能省下許多電壓轉換線路,因此系統設置簡單且能顯著降低損耗,估計可省下約三成的建置成本。」

值得一提,目前常見許多智慧家庭照明應用,若想要實現無線調光控制,多必須仰賴閘道器(Gateway)控制,不僅增加設備成本且使得安裝變得複雜,而明緯則是將藍牙控制模組功能整合進電源,直接與雲端系統相通,讓LED照明可以更容易使用,更加智慧化。

此外,明緯提供多種照明調光控制系統,從最早的0~10V電壓調光、電阻調光、10V PWM信號調光,智慧定時調光、再到最新的DALI-2數位調光、KNX調光、藍牙調光等等,明緯皆有對應產品及方案。詳細產品資訊請參考: MEAN WELL EXPO

使用單一電源 滿足全屋所需

不僅是照明應用,在明緯描摹的直流集中供電願景中,有關家庭的室內或戶外應用,例如家電及電動車充電等,也將朝直流供電的方向發展。

在明緯的DC House中,僅需使用一個具備1500W或7500W瓦的電源,一次將電壓轉為380V DC的供電,就能以直流集中供電方式供應所有家庭照明或家電用電所需,估計約可以省下30%的建置成本,且各種電器和裝置採用相同的電壓源與電器連接器,則能節省各種電壓轉換的損耗。若需要結合未來電動車充電或儲能需求可選擇明緯更大瓦特數電源產品做搭配。

直流集中供電的好處,除了上述提到的減少電壓轉換損耗、提升使用便利性和統一使用規格等好處外,安全性也是重要考量。基本上,直流電在並聯時較交流容易整合,對於儲能系統及電動車充電應用需求較為合適。

智慧控制需求增加 為直流供電創造市場

直流集中供電的好處逐漸被看見,明緯研發中心協理簡鵬輝提到,「隨著5G通訊結合物聯網IoT的趨勢到來,智慧控制的需求越來愈多,傳統上若要達成智慧控制或自動化,每個裝置需搭配一個電源和控制器。

目前已有愈來愈多工業及農林漁牧場域導入直流集中供電。以資料中心為例,相較於採用交流電系統,使用直流系統至少可提升10%效率,建置成本可減少15%左右。

明緯的客戶應用案例中也不乏植物工廠及雞鴨養殖場等。林簡松指出,「這些業者之所以採用直流集中供電,除了看中資源節省,以及設置成本及複雜度降低等好處外,另一個左右選擇的重要因素,則是沒有頻閃效應此一特性,對於養殖場域來說,沒有頻閃效應的環境較有利於動物的成長。」

頻閃是指光源閃爍,對於動物情緒及健康皆有負面影響。基本上直接使用交流電驅動的電子光源,都會因電流的波動而產生頻閃,家禽、家畜等動物對頻閃效應較人類更為敏感。不論是何種照明設備,只要是採用交流供電就會引發頻閃效應,所以此問題的根本解決之道是改用直流供電。

涵蓋低壓及高壓應用 提供完整產品系列

為了擴大直流集中供電的應用層面,明緯積極推出不同電壓的直流方案。最早推出以DC 55V(48V)低壓為匯流排的UHP-200/350/500-55V(48V)系列,針對每個燈具匹配一個低成本的DC/DC驅動器NLDD,對於大量使用LED燈具的場合,此系列帶來非常明顯的成本效益。

值得一提的,UHP系列採用傳導散熱設計的無風扇設計,相較於使用風扇散熱會造成灰塵堆積,進而導致電源過熱損壞,UHP沒有風扇,所以不會發生此類問題,也不會有噪音,相當適合用於室內外用儀器設備。直流集中供電搭配UHP,可以滿足各種情境所需。

明緯推出兩種直流供電電壓48V及380V DC。48V主要針對電子產品應用,以滿足基礎照明及3C產品充電需求,380V 則以結合全部家電/照明及儲能所需方案。目前明緯推出的DC 380V高電壓總線方案,提供以UHP-1500-380V搭配高壓輸入DC/DC LED驅動器–NHDD系列使用於照明系統,並支援多種調光方式,後續將推出更多新產品。整體來看,明緯的DC-DC 電源產品成長約15%,AC 380V高壓系列成長約5%。

在各種直流集中供電應用中,又以照明領域跑得最快,相關標準的制定也相較完善。其中,中國國家標準GB50034-2013建築照明設計標準,已明訂一般照明光源採用直流電源供電時需符合的規定,包括:直流電路功率1000W及以下時,宜採用DC 48V;1000W以上時宜採用DC 220V;使用1500W及以上大功率燈具的電源電壓宜採用DC 375V,明緯的直流集中供電照明產品能涵蓋完整的解決方案。

展望未來,隨著5G、物聯網帶動的智慧和自動化控制產業發展,以及再生能源引爆的儲能需求,直流集中供電勢必愈來愈受歡迎,可以預期明緯的及早布局將在不久將來開花結果,與更多業者一同開創直流集中供電的新局。


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