參考資料之來源及日期：The Promise of DC Power Distribution, April 2, 2024

網頁：https://www.ecmweb.com/design/article/21284944/dc-power-distribution-can-deliver-higher-margins-and-opportunity-for-businesses

參考資料之作者：Luis Suau

直流電因在長距離輸電效率低下，發電站必須建在靠近用戶的位置，嚴重限制電網的覆蓋範圍。交流電可通過變壓器升壓或降壓，實現高效的遠距離輸電。因此現代電業電力網廣泛使用交流電，用戶配電線路亦以交流電設計，接收電源。儘管電子設備內部使用直流電運作，傳統電氣技術人員也精通以變壓器或其他轉換技術，提供交流電源給直流設備使用。

然而，隨著各國推動脫碳及淨零排放政策，要求實現淨零或接近淨零的建築，企業為落實環境保護、社會責任及公司治理(ESG)永續發展，會興建綠色廠房、商業大樓努力脫碳。參考資料作者Luis看到自用直流微電網正在興起，未來可能會有越來越多直流配電工程專案，需要電氣技術人員參與；實際上，直流配電相關技術、法規及工程實績也正在不斷發展。

企業會利用裝設太陽光電系統、小型風力發電機等再生能源及燃料電池儲能系統組成直流微電網，自行生產直流電使用。不過，將直流電從微電網轉換為交流電，供給整個建築物交流配電系統，Luis表示這樣效率非常低，尤其用電設備本身就是以直流電運轉情況。每次發生這種交直流轉換時，都會產生能量損失，有時高達 30%。如採用全直流配電系統就可以消除交直流轉換的損失。

Luis提到美國2022年通貨膨脹削減法案(Inflation Reduction Act, IRA)有對採用直流配電的直流微電網給予可觀的稅收抵免獎勵，總投資金額甚至還能與傳統的交流用電建築物競爭。因應使用直流電源新興趨勢，美國國家電工法規(National Electrical Code, NEC)最新2023年版，新增Art. 722、Art. 724、Art. 725及Art. 726共4節，規定4種配電電路裝設。此4種電路包括如下：

1.第1類電路：電壓限制在600伏特以下，供電給較大功率負載，例如直流380伏特之資料運算中心、電動車充電器及其他大型負載。

2.第2類電路：電壓限制在60伏特至150伏特，電流限制在0.005安培，用於直流12伏特或24伏特之LED 照明、警報面板、傳統CATV監控、電驛等配電。乙太網路供電(PoE)就是以第2類電路供電。

3.第3類電路：電壓限制超過100伏特至150伏特，電流最高可達1安培，電壓、電流可較第2類電路高，因此會需要額外的保護措施，以防止可能遭遇的電擊危險。

4.第4類電路：電壓限制在450伏特以下，為一種數位電力(Digital Electricity, DE)，作為電源故障管理 (fault-managed power, FMP)。FMP系統使用集中管理的發射器及遠端接收器在24 AWG至6 AWG 導線上安全傳輸大容量直流電，以智慧偵測故障並立即停止傳輸，提供與第2類電路相同等級的防觸電及火災保護。

其中第4類電路FMP系統可能直接連接到自用直流微電網，搭配PoE及可作為智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、視訊顯示器等供電之USB插座，即能向整個建築物的設備及裝置提供直流電，將成為一種新型、安全且經濟高效的高容量直流電源傳輸方式。

Luis比較此種新型電源傳輸電纜與傳統交流電纜差異，第4類FMP電纜更小、更輕。第2類PoE電路也較同級別裝甲電纜更小，所含銅材料約少80%。FMP及PoE電纜佔地面積較小，可節省大量空間。第4類與第2類電路可裝設於同一箱體、管槽及電纜內，在多數環境中不需要使用導線管保護。FMP及PoE系統不需要交流配電盤及師傅級電氣技術人員施工，進一步又降低工程成本。不過，對於較小的工程專案，尤其沒有自用直流微電網的專案，以完全以第4類FMP直流配電系統取得傳統交流電配線，通常不會帶來顯著的財務與效率利益。

雖然整棟建築物的全直流配電現在仍處於起步階段，Luis舉出市場調查結果，到2028年全球微電網市場的價值預計將成長一倍以上，增幅超過20%。同時，美國也有多個直流微電網計畫正在進行。未來會有越來越多地指定直流微電網及直流配電的工程專案。Luis強烈建議電氣技術人員與在直流電力基礎設施及技術方面擁有豐富經驗的行業專家合作，儘早參與新興直流電源技術如FMP及PoE的設計及施工，以了解客戶需求並確保與其他行業的協調。在此也提供我國電氣技術人員參考。

經濟部能源局113年度「電力工程技術規範及高壓用電設備管理計畫(1/3)」

台灣綜合研究院電力工程研究團隊 編輯

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