电，从被发现，到广泛应用成为“电力”和“电能”，人们走了很长的路。其中浓墨重彩的一笔是关于交流和直流的“路线之争”，主角是两位当世天才爱迪生和特斯拉。然而有意思的是，以21世纪新新人类的视角来看，这场“争论”并没有完全的胜负。
虽然目前从发电源到电力运输系统基本都是“交流电”，但是直流电却在诸多电器和终端设备领域上遍地开花。尤其是近年深受大家青睐的“全屋直流”电力系统方案，结合物联网工程技术和人工智能，为“智能居家生活”提供了强大保障。下面跟随充电头网，详细了解下什么是全屋直流。
全屋直流（Direct Current, DC）是一种在住宅和建筑中使用直流电力的电气系统。“全屋直流”这一概念，是在传统交流电系统的短板愈发明显，低碳环保的理念越来越被重视的背景下被提出的。
目前，世界最普遍的电力系统还是交流电系统。交流电系统是一种电力传输和分配的系统，其工作原理基于电场和磁场相互作用导致的电流变化。以下是交流电系统的工作原理的主要步骤：
发电机：电力系统的起点是发电机。发电机是一种将机械能转化为电能的设备。其基本原理是通过旋转磁场切割导线产生感应电动势。在交流电系统中，通常采用的是同步发电机，其转子通过机械能源（如水力、燃气、蒸汽等）驱动，产生旋转磁场。
交变电流产生：发电机中的旋转磁场导致电导线中感应电动势的变化，从而产生交变电流。交变电流的频率通常为每秒50赫兹或60赫兹，取决于不同地区的电力系统标准。
变压器升压：交流电在输电线路中会经过变压器。变压器是一种利用电磁感应原理，通过改变电流的电压而不改变其频率的设备。在电力输送过程中，高压交流电更容易远距离传输，因为这可以减小电阻导致的能量损失。
输电和分配：高压的交流电通过输电线路传输到各个地方，然后经过变压器进行降压，以适应不同用途的需要。这样的输电和分配系统允许电能在不同用途和地点之间进行有效的传输和利用。
交流电的应用：在最终用户端，交流电供应到家庭、企业和工业设施。在这些地方，交流电被用于驱动各种设备，包括照明、电热器、电动机、电子设备等。
总体而言，交流电系统由于交变体系稳定可控、线路上的电能损耗更低等诸多优点，在上世纪末成为主流。但是，随着科技进步，交流电系统的功角平衡问题变得尖锐，而电力系统的发展使得诸多功率器件如，整流器（将交流电转变为直流电）、逆变器（将直流电转变为交流电）相继而生。换流阀的控制技术也进入了一个相当明朗的地步，切断直流电的速度并不亚于交流断路器。
近年来，随着全球气候问题，尤其是温室效应的显化，环保问题也越来越被人重视。全屋直流由于能较好地兼容可再生能源系统，在节能减排方面，有十分突出的优势。所以也越来越被重视。
除此以外，直流系统由于“直来直往”的电路结构，可以节约很多器件和物料，也十分符合“低碳环保”的理念。
全屋直流被应用的基础是，全屋智能的应用和推广。也就是说，直流系统在室内的应用基本都是建立在智能化的基础上的，它是作为为“全屋智能”赋能的重要手段。
全屋智能（Smart Home）是指通过先进的技术和智能系统，将各种家庭设备、电器和系统连接到一起，实现集中控制、自动化和远程监控，从而提升家居生活的便捷性、舒适性、安全性和能效性。
全屋智能系统的实现原理涉及多个关键方面，包括传感器技术、智能设备、网络通信、智能算法和控制系统、用户界面、安全性与隐私保护，以及软件更新与维护。以下将这些方面进行分段详细讨论。
全屋智能系统的基础是各种传感器，用于实时监测家居环境。环境传感器包括温度、湿度、光照和空气质量传感器，用于感知室内条件。运动传感器和门窗磁感应器用于检测人体运动和门窗状态，为安防和自动化提供基础数据。烟雾和气体传感器用于监测火灾和有害气体，提高家居安全性。
各种智能设备构成全屋智能系统的核心。智能灯具、家电、门锁以及摄像头都具备可通过网络进行远程控制的功能。这些设备通过无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee）连接到一个统一的网络，使用户可以随时随地通过互联网控制和监控家居设备。
全屋智能系统的设备通过互联网连接，形成一个智能化的生态系统。网络通信技术确保设备之间能够无缝协同工作，同时提供远程控制的便利。通过云服务，用户可以远程访问家居系统，实现对设备状态的监控和远程控制。
利用人工智能和机器学习算法，全屋智能系统能够对传感器采集的数据进行智能分析和处理。这些算法使得系统能够学习用户的习惯，自动调整设备工作状态，实现智能化的决策和控制。定时任务和触发条件的设置使系统在特定情境下能够自动执行任务，提高系统的自动化水平。
为了让用户更便捷地操作全屋智能系统，提供了多种用户界面，包括手机应用、平板电脑或计算机界面。通过这些界面，用户可以方便地远程控制和监控家居设备。此外，语音控制通过语音助手的应用，使得用户可以通过语音指令来控制智能设备。
直流系统装配于家庭中的优势有很多，概括起来体现在输送能效高、可再生能源集成度高、以及设备兼容性高这三个方面。
首先，在室内的电路中，使用的电力设备往往电压较低，直流电不需要频繁变压，变压器的减少使用，可以有效减少能量损耗。
其次，直流电在输送过程中的电线和导线损失相对较小。因为直流电的电阻损失随着电流方向不变，能够更有效地控制和减小。这使得在一些特定场景下，如短距离输电和局部电力供应系统，直流电能够表现出较高的能效。
最后，随着技术的发展，一些新型的电子变换器和调制技术被引入，提高了直流电系统的能效。高效的电子变换器可以降低能量转换的损失，进一步提高直流电系统的整体能效。
在全屋智能的系统中，还会引入可再生能源，通过可再生能源转化成电能，既能贯彻环保理念，还能充分利用房屋结构和空间，保障能源供应。而直流系统相比之下更容易与太阳能、风能等可再生能源集成。
直流系统对于室内的用电设备而言，兼容性更好。目前很多设备如LED灯，空调等本身就是直流驱动。这意味着，直流电系统更容易实现智能控制和管理。通过先进的电子技术，可以更精细地控制直流电设备的运行，实现智能化的能源管理。
刚刚提到的直流系统的诸多优势，只有在一些特定领域才能完美体现。这些领域就是室内环境，这也是全屋直流能在如今的室内领域大放异彩的原因。
在住宅建筑中，全屋直流系统可以为多个方面的电气设备提供高效能源。照明系统是一个显著的应用领域，采用直流供电的LED照明系统可以减少能量转换损失，提高能效。
此外，直流电源还可用于供电家庭电子设备，如电脑、手机充电器等，这些设备本身就是直流设备，无需经过额外的能量转换步骤。
商业建筑中的办公室和商业设施也可以受益于全屋直流系统。办公设备和照明系统的直流供电有助于提高能效，减少能源浪费。
一些商业用电器和设备，特别是需要直流供电的设备，也可以更有效地工作，从而提高商业建筑的整体能效。
在工业领域，全屋直流系统可以应用于生产线设备和电动车间。某些工业设备使用直流电能，采用直流电源可以提高能效，减少能源浪费。这在电动工具和车间设备的使用中尤为明显。
在交通领域，直流电系统可用于电动车充电，提高充电效率。此外，全屋直流系统也可以集成到电池储能系统中，为家庭提供高效的储能解决方案，进一步提升能源利用效率。
在信息技术和通信领域，数据中心和通信基站是全屋直流系统的理想应用场景。由于数据中心中的许多设备和服务器使用直流供电，直流电系统有助于提高整个数据中心的效能。同样，通信基站和设备也可以采用直流电源，提高系统的能效，减少对传统电力系统的依赖。
那么全屋直流系统是怎么构成的呢？概括来说，全屋直流系统可以分为四个部分：直流发电源、支流储能系统、直流配电系统、支流用电设备。
在直流系统里，起点是直流发电源，与传统的交变系统不一样，全屋直流的直流发电源一般不完全依靠逆变器将交流电转化为直流电，而是会选择外在的可再生能源作为唯一或者主要的能源供给。
譬如，会在建筑外墙铺设一层太阳能电池板，光照将在电池板的作用下转化为直流电，然后储存进直流配电系统，或者直接输送至终端设备应用；也可以在建筑外墙或房顶搭建小型风力发电机组，转化成直流电。风力和太阳能是目前比较主流的直流发电源，未来可能还有其他的，但是都需要转化器，变成直流电。
依靠直流发电源产生的直流电一般而言不会直接输送至终端设备，而是会进入直流储能系统中储存起来，在设备有用电需求的情况下，电流会从直流储能系统中放出，给室内供电。
直流储能系统就像蓄水池，接纳直流发电源转化的电能，并源源不断向终端设备输送电能。值得一提的是，由于直流发电源和直流储能系统之间都是直流输送，能减少逆变器以及诸多器件的使用，既降低了电路设计的成本，也提升了系统的稳定性。
所以全屋直流的直流储能系统更接近于新能源汽车的直流充电模块，而非传统的“直流耦合太阳能系统”。
如上图所示，传统的“直流耦合太阳能系统”由于需要将电流输送至电网，所以多了太阳能逆变之后的模块，而全屋直流的“直流耦合太阳能系统”不需要逆变器和升压变压器等器件，高效高能。
全屋直流系统的核心是直流配电系统，它在家庭、建筑或其他设施中起着关键的作用。这个系统负责将电力从源头分配到各个终端设备，实现全屋各部分的电力供应。
能源分发： 直流配电系统负责从能源源头（如太阳能电池板、储能系统等）将电能分发到家庭中的各个用电设备，包括照明、电器、电子设备等。
提高能效： 通过直流配电，能够减少能量转换的损失，从而提高整个系统的能效。特别是在与直流设备和可再生能源集成的情况下，能够更高效地利用电能。
支持直流设备： 全屋直流系统的关键之一是支持直流设备的供电，避免了将交流电转换为直流电的能量损失。
直流配电盘： 直流配电盘是将电能从太阳能电池板和储能系统分发到家庭中各个电路和设备的关键设备。它包括直流电路断路器、电压稳定器等组件，确保电能稳定可靠地分配。
智能控制系统： 为了实现能源的智能管理和控制，全屋直流系统通常配备智能控制系统。这可以包括能源监测、远程控制和自动化场景设置等功能，以提高系统的整体效能。
直流电插座和开关： 为了与直流设备兼容，家庭中的插座和开关需要设计为直流电的接口。这些插座和开关可供直流电设备使用，同时确保安全性和便利性。
室内的直流用电设备非常多，这边无法全部罗列，只能大致归类列举。在此之前，我们需要先了解，什么样的设备需要用交流电，什么需要直流电。一般而言，大功率电器所需电压较高，且搭载高负荷电机，这种电器就是交流电驱动，如：冰箱、老式空调、洗衣机、抽油烟机等。
还有一些用电设备，无需高功率电机驱动，且集成电路精密只能在中低压中运行，会使用直流电供能，如：电视、电脑、录音机。
当然以上区分方式其实不是很全面，目前很多大功率电器也能直流供电，比如出现了直流变频空调，采用静音效果更好、更省电的直流电机。总的来说，用电设备具体是交流还是直流关键还是看内部的器件结构。
这里搜集了一些世界范围内的”全屋直流“的案例。可以发现这些案例基本都是低碳环保主题的方案，说明目前驱动”全屋直流“的主要动力还是环保理念，智能化直流系统还有很长的路要走。
该项目是由瑞典建筑公司Viktoriahus AB推动的，利用太阳能电池板和直流供电系统实现零排放。这座房屋完全采用直流系统供电，包括直流电灯和电器，以及直流电池用于存储太阳能。
中关村新能源建筑项目是中国北京市朝阳区政府推动的示范工程，旨在推广绿色建筑和可再生能源利用。在该项目中，一些建筑采用了全屋直流系统，与太阳能电池板和储能系统结合，实现直流电的供应。这一尝试旨在通过整合新能源和直流供电，降低建筑的环境影响，提高能源利用效率。
在迪拜举办的2020博览会中，一些项目展示了使用可再生能源和全屋直流系统的可持续能源住宅。这些项目旨在通过创新的能源解决方案来提高能效。
在日本，一些微电网实验项目已经开始采用全屋直流系统。这些系统通过太阳能和风力发电来供电，同时实施直流供电到家庭内的电器和设备。
该项目由伦敦南岸大学和英国国家物理实验室合作进行，旨在创建一个零能耗的住宅。该住宅采用直流电源，结合太阳能光伏和储能系统，以实现能源的高效利用。
全屋智能的技术之前有给大家介绍，事实上，技术的背后都是一些业内协会在支持。充电头网统计过行业内的相关协会，这里给大家介绍一下与全屋直流相关的协会。
FCA（Fast Charging Alliance），中文名“广东省终端快充行业协会”。广东省终端快充行业协会（简称终端快充行业协会），成立于2021年。终端快充技术是驱动新一代电子信息产业（含5G和人工智能）规模应用的关键能力，在全球碳中和的发展趋势下，终端快充有助于减少电子垃圾和能源浪费，实现绿色环保和产业的可持续发展，并未亿万消费者带来更安全、更可信赖的充电体验。
为加快推进终端快充技术标准化，产业化发展，信通院、华为、OPPO、vivo、小米牵头发起，联合国内端整机、芯片、仪表仪器、充电器、配件等终端快充产业链各方于2021年初开始筹建。该协会的成立对于构建产业链利益共同体，打造终端快充设计、研发、制造、测试、认证产业基地，带动核心电子元器件、高端通用芯片、关键基础材料等领域发展，努力建设世界级的终端快红创新型产业集群具有至关重要意义。
FCA主要推广的是UFCS标准，UFCS全称Universal Fast Charging Specification，中文名为融合快充标准。是由信通院、华为、OPPO、vivo、小米牵头，联合矽力杰、瑞芯微、立辉科技、昂宝电子等多家终端、芯片企业和产业界伙伴共同努力完成的新一代融合快充协议。该协议旨在制定移动终端的融合快速充电标准，解决互配快充不兼容问题，为终端使用者创造快速、安全、兼容的充电使用环境。
目前UFCS已经举办第二次UFCS测试大会，大会中完成了“会员企业符合性功能预测试”、“终端厂商兼容性测试”。通过测试及总结交流，同步结合理论和实操，旨在打破快充不兼容的局面，共同促进终端快充的良性发展，与众多产业链优质供应商、服务商一道，共同推动快充技术标准UFCS产业化落地的进程。
1994年，英特尔和微软倡导发起的国际标准化组织，简称“USB-IF（全称：USB Implementers Forum） 是一家非营利性公司，由开发通用串行总线规范的公司集团创立。USB-IF的成立是为了为通用串行总线技术的发展和采用提供支持组织和论坛。论坛促进高质量兼容USB外围设备（设备）的开发，并宣传USB的优势和通过合规性测试的产品质量。
USB-IF推出的技术USB目前制定了多个版本的技术规范，最新版本的技术规范为USB4 2.0，该技术标准最高速率提升至 80Gbps，采用全新数据架构，USB PD 快速充电标准、USB Type-C 接口与线缆标准也将同步更新。
WPC全称Wireless Power Consortium，中文名为“无线日，是全球首个推动无线充电技术的标准化组织。截止到2023年5月WPC共有会员315家，联盟成员本着一个共同的目标展开合作：实现所有无线充电器和无线电源在世界范围的全面兼容。为此他们制定了无线快充技术的诸多规范。
随着无线充电技术不断演变进化，其应用范围已由消费类手持设备拓展到众多新领域，如笔记本电脑、平板电脑、无人机、机器人、车联网以及智能无线厨房。WPC针对多种多样的无线充电应用制定并维护了一系列标准，其中包括：
轻型电动车(LEV)标准，更加快速、安全、智能和方便地在家中和旅途中为电动自行车和滑板车等轻型电动车进行无线充电。
工业无线充电标准，用于安全便捷的无线电力传输，为机器人、AGV、无人机和其他工业自动化机械充电。
市场上现在有9000多种通过Qi认证的无线充电产品。WPC通过其遍布全球的独立授权测试实验室来检验产品的安全、互操作和适用性。
连接标准联盟（英语：Connectivity Standards Alliance，简称CSA），是一家制定、认证与推广智能家居Matter标准的组织。其前身是成立于2002年的Zigbee联盟。2022年10月，联盟公司成员达到200多个。
CSA为物联网创新者提供标准、工具和认证，让物联网更无障碍、安全和可用1。该组织致力于定义和提高业界对云计算和下一代数字技术安全最佳实践的认识和全面发展。CSA-物联网汇聚了全球领先的公司，创建和推广通用的开放标准，如 Matter、Zigbee、IP 等，以及产品安全、数据隐私、智能门禁等领域的标准。
Zigbee是CSA联盟推出的物联网连接标准，是一种专为无线传感器网络（WSN）和物联网（IoT）应用而设计的无线通信协议。它采用IEEE 802.15.4标准，操作在2.4 GHz频段，主要着眼于低功耗、低复杂性和短距离通信。由CSA联盟推动，该协议在智能家居、工业自动化、医疗保健等领域取得了广泛应用。
Zigbee的设计目标之一是支持大量设备之间的可靠通信，同时保持较低的功耗水平。它适用于需要长时间运行并依赖电池供电的设备，比如传感器节点。协议的拓扑结构多样，包括星型、网状和集群树型，使其适应不同规模和需求的网络。
Zigbee设备能够自动形成自组织网络，具有灵活性和适应性，可以动态地适应网络拓扑的变化，如设备的添加或移除。这使得Zigbee在实际应用中更容易部署和维护。总体而言，Zigbee作为一种开放标准的无线通信协议，为连接和控制各种物联网设备提供了可靠的解决方案。
1996年，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司计划成立一个行业协会，这个组织就是“蓝牙技术联盟”，简称“Bluetooth SIG”，他们共同开发一种短距离无线连接技术，开发小组希望这项无线通信技术能像蓝牙王一样，将不同工业领域的工作协调、统一起来。因此，这项技术就命名为蓝牙（Bluetooth）。
Bluetooth（蓝牙技术）是一种短距离、低功耗的无线通信标准，适用于各种设备连接与数据传输，具备简便的配对、多对点连接和基本的安全性特点。
Bluetooth（蓝牙技术）能够为屋内设备提供无线连接，是无线通信技术中比较重要的一环。
2020年9月22日，Sparklink Association（星闪联盟）正式成立。星闪联盟是致力于全球化的产业联盟，目标是推动新一代无线短距通信技术SparkLink的创新和产业生态，承载智能汽车、智能家居、智能终端和智能制造等快速发展的新场景应用，满足极致性能需求。目前协会已有超过140家会员。
Sparklink Association（星闪联盟）主推的无线短距通信技术名为SparkLink，中文名星闪。技术特点是超低时延、超高可靠。依靠超短帧结构、Polar编解码及HARQ重传机制。SparkLink能达到20.833微秒的时延和99.999%的可靠性。
Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）是一个国际性的组织，由多家科技公司组成，致力于推动和促进无线网络技术的发展、创新和标准化。该组织成立于1999年，其主要目标是确保不同厂商生产的Wi-Fi设备之间能够互相兼容，从而促进无线网络的普及和使用。
Wi-Fi技术（Wireless Fidelity）是Wi-Fi Alliance主推的技术，作为一种无线局域网技术，用于在电子设备之间通过无线信号进行数据传输和通信。它允许设备（如计算机、智能手机、平板电脑、智能家居设备等）在无需物理连接的情况下，在有限的范围内进行数据交换。
无Wi-Fi技术通过无线电波在设备之间建立连接。这种无线性质消除了物理连接的需求，使设备能够在一定范围内自由移动，同时保持网络连接。Wi-Fi技术使用了不同的频段来传输数据。最常用的频段包括2.4GHz和5GHz。这些频段被分成多个信道，设备可以在这些信道中进行通信。
Wi-Fi技术的速度取决于标准和频段。随着技术的不断发展，Wi-Fi速度从最早的几百Kbps（千比特每秒）逐步提升到现在的几个Gbps（千兆比特每秒）。不同的Wi-Fi标准（如802.11n、802.11ac、802.11ax等）支持不同的最大传输速率。此外，通过加密和安全协议来保护数据传输的安全性。其中，WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）和WPA3是常见的加密标准，用于保护Wi-Fi网络免受未经授权的访问和数据窃取。
全屋直流系统在发展过程中面临的一个主要障碍是缺乏全球统一的标准和建筑规范。传统的建筑电气系统通常采用交流电，因此全屋直流系统需要在设计、安装和运行方面建立一套全新的标准。
缺乏标准化可能导致不同系统之间的不兼容性，增加了设备选择和替换的复杂性，同时也可能阻碍了市场的规模化和普及。建筑规范的不适应也是一个挑战，因为建筑行业通常基于传统的交流电设计。因此，引入全屋直流系统可能需要调整和重新定义建筑规范，这需要时间和共同努力。
全屋直流系统的部署可能涉及更高的初始成本，包括更先进的直流设备、电池储能系统以及适应直流的家电。这些额外的成本可能成为许多消费者和建筑开发商犹豫采用全屋直流系统的原因之一。
此外，传统的交流电设备和基础设施已经非常成熟和普及，因此更换为全屋直流系统需要大规模的技术转换，这涉及到重新设计电气布局、更换设备和培训人员。这种转变可能对现有建筑和基础设施造成额外的投资和劳动力成本，从而限制了全屋直流系统的推广速度。
全屋直流系统需要在市场上获得更多设备的兼容性，以确保家庭中的各种电器、照明和其他设备都能够顺利运行。目前，市场上很多设备仍然以交流电为主，而全屋直流系统的推广需要与制造商和供应商合作，推动更多直流兼容的设备进入市场。
还需要与能源供应商和电力网络协同工作，以确保可再生能源的有效集成和与传统电网的互联互通。设备兼容性和市场准入的问题可能会影响全屋直流系统的广泛应用，需要在产业链上取得更多的共识和合作。
全屋直流系统的未来发展方向之一是更强调智能化和可持续性。通过整合智能控制系统，全屋直流系统可以更精确地监测和管理电力使用，实现定制化的能源管理策略。这意味着系统可以根据家庭需求、电力价格和可再生能源的可用性进行动态调整，以最大程度地提高能效并降低能源成本。
同时，全屋直流系统的可持续性发展方向涉及更广泛的可再生能源集成，包括太阳能、风能等，以及更高效的储能技术。这将有助于建立更为绿色、智能和可持续的家庭电力系统，推动全屋直流系统在未来的发展。
为了促进全屋直流系统的更广泛应用，另一个发展方向是加强标准化和产业合作。建立全球统一的标准和规范可以降低系统的设计和实施成本，提高设备的兼容性，从而推动市场规模的扩大。
此外，产业合作也是推动全屋直流系统发展的关键因素。各个环节的参与者，包括建筑商、电气工程师、设备制造商和能源供应商，需要共同努力，形成全链条的产业生态系统。这有助于解决设备兼容性、提高系统稳定性，并推动技术创新。通过标准化和产业合作，全屋直流系统有望更加顺利地融入主流建筑和电力系统，实现更广泛的应用。
全屋直流是一种新兴的电力分配系统，与传统的交流电系统不同，它将直流电源应用于整个建筑，涵盖了从照明到电子设备的各个方面。与传统系统相比，全屋直流系统在能效、可再生能源集成和设备兼容性方面具有一些独特的优势。首先，通过减少能量转换的步骤，全屋直流系统可以提高能效，减少能源浪费。其次，直流电源更容易与太阳能电池板等可再生能源设备集成，为建筑提供更可持续的电力解决方案。此外，对于许多直流设备而言，采用全屋直流系统可以减少能量转换损失，提高设备的性能和寿命。
全屋直流系统的应用领域涉及多个领域，包括住宅建筑科普：什么是全屋直流？、商业建筑、工业应用、可再生能源系统、电动交通等。在住宅建筑中，全屋直流系统可用于高效供电照明和家电设备，提高家庭能效。在商业建筑中，办公设备和照明系统的直流供电有助于降低能耗。在工业领域，全屋直流系统可以提高生产线设备的能效。可再生能源系统中，全屋直流系统更容易与太阳能和风能等设备集成。在电动交通领域，直流配电系统可用于电动车充电，提高充电效率。这些应用领域的不断拓展表明全屋直流系统在未来将成为建筑和电力系统中的一种可行、高效的选择。返回搜狐，查看更多