家用电力的未来

一个多世纪以来，交流电(AC)一直在为我们家中的设备供电，最初是用于照明，后来又用于家用电器和电子产品。因为分配成本较低，交流电确立了自己作为主电的新标准。

然而，随着电力生产来源从煤炭、石油和天然气转向风能和太阳能等可再生能源，直流电(DC)似乎正在卷土重来。以太阳能为例，光伏(PV)面板和储能电池天生就能产生和储存直流电。再加上越来越多的照明产品和电子产品需要直流电输入，专注于只有直流电的传输和分配方案似乎非常有吸引力。

根据2016年ACEEE夏季能效建筑研究会发表的论文¹，如今约有三分之一的家庭电力负荷是天生的直流电。除了照明和电子产品外，许多家用电器和暖通空调产品也使用无刷直流(BLDC)电机和变速驱动，包括吊扇、暖通空调循环泵、洗碗机泵和冰箱压缩机。

此外，电动汽车(及其直流电池)的销售正在激增。国际能源署(IEA)2023年版的年度全球电动汽车展望 显示，预计当年的销售将增长35%，达到1400万辆，创下2022年的新纪录。

该论文还探讨了几种潜在的技术采用路径，从全屋平台到混合解决方案，包括更为温和的“直流车库”。论文中的图1展示了一个混合直流住宅的例子。

为了支持这样的采用路径，美国能源部正在与劳伦斯伯克利国家实验室和Power Integrations合作，开发一款240W USB-C墙内插座，以研究利用USB-C作为通用直流插座标准的潜在生 态系统。项目交付成果与美国能源部建筑技术办公室的多个目标一致。这些目标包括通过每个插座效率提高3%到8%来减少温室气体排放，通过在直流建筑中整合可再生能源来实现电力系统脱碳，以及通过墙壁插座而非适配器提高生命周期成本，并使用通用的USB-C充电器来减少浪费。

尽管直流总线架构在节能方面有巨大的潜力，但要实现如此大规模的市场转型还面临着重大挑战和障碍。尽管历史上的能效举措主要集中在单个产品上，但直流就绪住宅将需要更广泛的利益相关者的参与，包括房屋建造商、电工、消费者、公用事业公司和政策制定者。像EMerge Alliance这样的组织继续在建筑层面开发直流电力分配标准。

因此，尽管我们还未看到一所完全准备就绪的直流住宅进入Sunset Magazine的理念之家，但希望那一天很快就会到来！与此同时，看到Camille Styles如何将1950年代的平房改造成未来的节能住宅，还是令人振奋的。提示！使用智能插座。

¹ Stephen Pantano (CLASP), Peter May-Ostendorp, PhD (Xergy Consulting), 和 Katherine Dayem, PhD (Xergy Consulting) - “Demand DC: Adoption Paths for DC Power Distribution in Homes,” 2016 ACEEE夏季能效建筑研究会