直流工厂 | 以直流配电打通工厂能源转型链路
工厂光伏发的电，
有多少在"反复变身"中浪费掉了？
一度电从光伏组件到伺服驱动器，
典型场景下的转换损耗约6%-10%。
以年用电1000万kWh的工厂为例，
按6%～10%的典型转换损耗估算，
对应的转换损耗可能达到60万～100万kWh。
直流工厂通过在厂内构建直流配电网，
将光伏、ESS与直流负载直接联动，
减少交直流转换环节、提升系统能效，
是可再生能源时代工厂能源架构的发展方向。
示意图：直流工厂架构
交流架构下的三重挑战
当前工厂能源系统直接面临着转换损耗、设备冗余、调度局限的三重现实挑战。
转换损耗：反复交直流转换的电力损失
光伏产生的直流电要先转为交流接入电网,部分设备又将交流转回直流使用,反复转换产生电力损失。
设备冗余：每级转换对应一套硬件
每一次转换都对应一套电力电子设备——光伏/储能PCS、变频器整流单元......转换环节越多，投资和运维成本越高，故障点越多。
调度局限：长路径难以精细协同
交流架构下，电力流动路径长、环节多，难以实现光伏、储能与生产负荷的精细化协同，可再生能源的价值无法充分释放。
在此背景下，以"直流直连、减少转换、高效调度"为核心特征的直流工厂(DC Factory)，成为制造现场能源转型的新解法。
但直流工厂绝非简单更换断路器、铺设直流线路即可完成。从电源接入到配电保护，从负载适配到运营调度，项目全周期面临大量落地挑战：
# 直流故障无过零点，保护方案如何设计？
# 光伏、ESS与直流母线如何科学匹配？
# 交直流混合阶段如何平稳过渡？
这些现实问题共同指向一个核心诉求：行业需要一套完整覆盖电源、配电、负载与运营、安全可控、且具备高效率的系统性方案。
什么是直流工厂？
面对行业种种挑战，LS电气提出以直流配电为核心的全链路直流工厂解决方案。
直流工厂是一种在工厂内更高效利用直流电力的运营结构：将以直流形式制造或储存的电力，不经过多次转换，更直接地供应给所需设备，使工厂内电力传输的路径变得更简单、更高效。
示意图：直流工厂全景
直流工厂的三大核心要素
直流工厂不是单一设备，而是电源、配电、负载、运营系统相互连接的工厂电力结构，大致由三部分构成：
电源层：直流源的高效接入
让光伏与储能"直发直用、直存直放"
▸光伏发电系统：经DC/DC变换器直接接入直流母线，避免DC→AC→DC的反复转换。
▸储能系统(ESS)：经双向DC/DC挂接母线，支持充放电双向流动，承担峰谷套利、需量管理、光伏消纳、备用电源等多重角色。
配电层：直流环境下的安全分配
攻克直流保护的技术瓶颈
▸直流断路器：直流故障电流无过零点，需采用固态断路器(SSCB)或混合式断路器实现微秒级故障开断。
▸DC/DC变换器：实现光伏侧、母线侧、负载侧等多电压等级的变换与隔离。
▸直流保护与监控系统：基于电流变化率(di/dt)和幅值的综合判断，响应速度达微秒级。
运营层：源网荷储的协同调度
让能源管理从"被动响应"走向"主动预测"
能源管理系统(EMS)统一监控光伏出力、储能SOC、母线电压、工厂负荷等数据，基于电价信号、生产计划和天气预报，实时优化储能充放电策略和功率分配。
变频驱动系统可直接从直流母线取电，省去输入整流环节；伺服系统、PLC、LED照明、AGV充电设施等直流原生负载均可直接适配。
世界首个直流配电制造工厂
LS电气于2026年7月在韩国忠清南道天安事业场举办直流工厂竣工仪式，正式投运直流配电基础制造设施。
该直流工厂应用了固态变压器(SST)、固态断路器(SSCB)、ESS等直流专用核心设备，较现有交流架构，工厂整体能源效率提升 10% 以上。
图：2026年7月，LS电气直流工厂竣工仪式
LS电气与韩国电力公司(KEPCO)、LG电子签署业务协议，构建可再生能源联动直流工厂产业生态：LS电气提供核心设备与系统集成，韩国电力公司(KEPCO)负责电网侧验证与并网标准制定，LG电子作为终端用户验证制造场景运行表现。
LS电气凭借贯通"电源-配电-负载-运营"的完整闭环能力，以天安工厂为实证平台，助力直流配电真正从概念走向落地，推动工厂能源基础设施迈向真正的绿色低碳新阶段。
国际电气与电子工程师协会(IEEE)在直流配电专题研究中指出，随着光伏、储能等直流源与负载在工业场景的渗透率提升，直流配电通过消除中间交直流转换环节，可实现5%-15%的系统能效提升；2025年发布的相关保护标准，正推动直流配电网从示范项目走向规模化应用。
来源：IEEE Technology Navigator – DC Distribution Systems·technav.ieee.org/topic/dc-distribution-systems；
IEEE 2984-2025《直流配电网拓扑保护应用指南》·standards.ieee.org/ieee/2984/10542
