解放軍理工大學國防工程學院的研究人員方建華、王金全等，在2014年在一雜志撰文，通過對比分析交流微網、直流微網以及交直流混合微網的優缺點，指出了直流微網應用于地下工程中的優越性;通過分析不同新能源電源的供電特性結合地下工程的自身特點列舉了可用于地下工程的分布式電源;根據直流微網的供電結構提出了集中供電和分布式供電兩種供電方式。

分布式電源(DG)能夠減少環境污染，且其能夠就地消耗電力，減少電能浪費，具有很好的生態效益和經濟效益。

在地下工程應用方面，隨著軍事偵察技術和武器裝備的發展，防護指揮工程成為精確制導武器打擊的目標，這就對地下工程的內部電站和各防護分區的供電可靠性都提出了新的更高要求，分布式電源能夠解決防護工程自備電站的隱蔽和建立適應地下工程防護分區需要的多電源分散供電系統的問題，提高了整個地下工程的戰時安全性和生存價值。

分布式電源以微網的形式并入大電網是實現新能源供電的有效途徑。目前，國內外研究的微網主要有三種形式：交流微網、直流微網、交直流混合微網。直流系統的控制策略和管理比交流系統簡單得多，不需要處理三相平衡問題，也不需要很多輔助補償裝置來提高電能質量，分布式電源能夠更容易的以直流的形式并網，在直流微網中一條支路故障不影響其它支路的正常工作。

地下工程時采用分布式電源直流并網的形式供電，既能提高其隱蔽性，又保證了供電系統的安全性和可靠性，從而能夠保障作戰任務的正常執行，更好地適應現代化信息化戰爭的需求。

1 地下工程中的分布式電源

目前，地下工程供電系統均采用以市電和自備柴油電站為電源的供電模式，市電進線和自備電源都接入中心配電室，由中心配電室向主體工程各防護分區配電，但這種供電模式偽裝難、易暴露、安全性差。因此在地下防護工程中，可以采用新能源發電站取代柴油電站，構成一個沒有排煙、不需偽裝的高效清潔電站作為整個工程的備用電站。

地下工程由于其特定地理環境和空間大小的限制，并非所有的新能源都可以應用于地下工程中。合理選擇新能源的種類對解決地下工程自備電站的隱蔽偽裝問題，改善工程內部環境，提高地下工程總體防御能力和戰時使用效能有很重要的意義。

PEMFC(質子交換膜燃料電池)是一種清潔無污染的可再生能源，具有能量轉換率高、噪音低、模塊化結構和比功率高等優點;液流電池作為儲能元件，能在常溫常壓下工作，充放電循環次數及電池壽命長，沒有重金屬和鹵化物等污染物的排放，是一種清潔安全有效的儲能電池;超級電容器具有功率密度大、充放電效率高、能量管理簡單、環境友好等特點;鋰電池具有壽命長、無記憶效應、自放電率低、體積能量比小等優點。

由于地下工程多依山而建，諸如風力發電、太陽能發電等新能源不適合在此使用;核電廠的安全性較差，其選址要求也很高，不宜在已建好的地下工程中使用。

通過分析各種新能源的特點，燃料電池、液流電池、超級電容、鋰電池等應用于地下工程中是可行的，風能、太陽能、核能由于其自身不可彌補的缺憾不適合在地下工程中使用。

2 地下工程中的分布式電源的分區設置

地下工程按照不同的防護分區設置電源。在四個防護分區設置分布式電源結構圖，地下工程中用電設備分布相對分散。通常每一個防護分區都有其特定功能，包括通風照明、指揮通信、給排水、空調系統等。

每個獨立的新能源電站保證這一分區所有用電設施的供電，這種分布式結構簡單可行，供電可靠性高，可以減少電纜的長度，因此能夠降低線路損耗。

在地下工程中，不論是PEMFC還是液流電池，其存儲的能量總是有限的，應用基于新型儲氫材料(如金屬氫化物、有機液體、碳基材料等)的新型儲氫技術，可以提高燃料電池的工作效率和安全性，通過增加儲液罐的數量和體積或者提高儲液罐的離子濃度來增加液流電池的容量，采用超級電容對供電系統進行能量補償，可以提高供電系統的穩定性和電能質量。

地下工程畢竟空間大小有限，采用分布式供電系統可以充分利用這些電能。因此按防護分區設置分布式電源結構非常適合地下工程這種特殊的供電體系。

3 地下工程中直流微網供電結構

為新能源供電系統的整體結構，考慮到平戰結合，平時用電網中的電通過整流把交流電轉換為直流電輸送到直流母線上，滿足日常維護保養、通風照明等設備的用電，同時可以給液流電池、鋰電池、超級電容充電。

戰時當大電網癱瘓時，關斷大電網與系統的開關，啟動燃料電池和液流電池作為系統的主發電機，超級電容、鋰電池作為儲能元件對電網進行補償以及對多余能量的存儲，燃料電池發出的電需要通過DC/DC進行穩壓連接到母線上，儲能元件既要充電也要放電，采用雙向DC/DC變換器將其連接到母線上。

系統中負載既有直流負載也有交流負載，通過DC/DC變換將母線電壓轉換為直流負載需要的電壓等級，并通過DC/AC將直流電逆變為交流220V電壓供給交流負載。

4 地下工程中直流微網供電方式

直流電力系統類型主要分為集中供電方式和分布式供電方式。目前分布式供電方式發展越來越迅速，以其高可靠性正逐步取代集中供電方式，在地下工程中這兩種供電方式均可以被采用，下面分析這兩種供電方式的具體形式和主要特點。

4.1 集中供電方式

集中供電系統是將包括PEMFC、液流電池、超級電容、鋰電池、直流斬波變換器和配電屏等相關的直流電源設備安裝在供電室。

這種結構中既有外部電源又有內部備用新能源電站，內外電源一般分列運行，將動力與通信、照明負荷分別接在不同的母線段上供電。分列運行的優點是操作簡單，減少了誤操作的可能性。

對一級負荷主要采用Ⅲ段和Ⅳ段母線的雙電源負荷側自動切換的供電方式，采用這種雙電源自動切換措施，能夠較好地保證一級負荷對供電可靠性的要求，對二級負荷采用Ⅲ段和Ⅳ段母線的雙電源負荷側手動切換的供電方式，能夠滿足二級負荷一定的可靠性要求，當電源容量不足時自動切除三級負荷。

4.2 分布式供電方式

分布式供電方式的運行方式與集中式供電方式大致相同，如圖4所示，都采用雙電源分列運行、單母線分段接線方式，一級負荷在Ⅰ段母線和Ⅱ段母線的雙電源負荷側實現自動切換，同時備用新能源電源在雙電源負荷側自動切換的供電措施;二級負荷在Ⅰ段母線和Ⅱ段母線的雙電源負荷側實現手動切換，且在備用新能源電源雙電源負荷側手動切換;三級負荷在備用新能源容量充足時手動切換為其提供電能，在系統容量不足時將三級負荷手動切除。

當對負載進行獨立供電時，各組負載均擁有獨立的電源轉換單元和電源控制單元，由于系統的規模相對較小，而且負載情況基本上已給出，對于系統的穩定性設計以及故障的隔離都比較方便，但是在散熱處理以及負載的擴充方面存在不足;當對負載集中供電時，同一個電源向不同的負載傳輸電能，電源不能夠靈活地進行擴充，線路上的損耗也比較大，然而在穩定性設計方面卻比較簡單。

總體來說，分布式供電在可靠性和優化設計方面比集中供電要好，合理地選擇電源和布線方案，更有利于提高地下工程供電系統的利用率和安全穩定性。

5 結語

本文通過對比分析交流微網、直流微網以及交直流混合微網的優缺點，指出了直流微網應用于地下工程中的優越性;通過分析不同新能源電源的供電特性結合地下工程的自身特點列舉了可用于地下工程的分布式電源，包括燃料電池、液流電池、超級電容、鋰電池等;根據直流微網的供電結構提出了集中供電和分布式供電兩種供電方式。

當前直流微網尚未投入實際應用，其并網控制技術、接地保護技術以及故障診斷技術等還不夠成熟，電能質量和系統穩定性還需繼續提高，應用于地下工程也有待于進一步實踐和論證。