導(dǎo)語：校園電網(wǎng)優(yōu)化及節(jié)能改造策略一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:為滿足校園電網(wǎng)的容量和設(shè)計要求，提高供電管理水平和技術(shù)水平，介紹了校園電力系統(tǒng)規(guī)劃的一般方法與原則。電力系統(tǒng)規(guī)劃研究方法主要包括模糊規(guī)劃、灰色理論、動態(tài)規(guī)劃等。以青海柴達木職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，分析了校園用電需求，對變壓器及線路進行優(yōu)化設(shè)置，提出了校園電網(wǎng)優(yōu)化及節(jié)能改造策略。通過合理設(shè)計優(yōu)化電力線纜，建設(shè)高水平的智能管理系統(tǒng)，為校園電力系統(tǒng)的改造提供了新思路。

關(guān)鍵詞:校園;電網(wǎng)優(yōu)化;節(jié)能改造;策略

電力系統(tǒng)設(shè)備和線纜損耗是能耗的重要組成部分，校園電網(wǎng)線路及電力設(shè)備的節(jié)電提效具有極大的改造潛力，通過校園電網(wǎng)的節(jié)能降耗工程，可更好地節(jié)約電力資源。

1校園電力系統(tǒng)規(guī)劃的一般方法與原則

安排合適的電網(wǎng)電壓。通過合理的電路潮流計算，建立環(huán)網(wǎng)線路環(huán)境和運行狀態(tài)，在不改變電能質(zhì)量和諧波要求的基礎(chǔ)上提高部分運行電壓。電網(wǎng)的有功損耗與運行電壓的平方相關(guān)，因此提高電網(wǎng)運行電壓可提高電網(wǎng)的節(jié)電效率。選擇節(jié)能且能耗等級高的變壓器。變壓器的無功損耗和空載損耗是電網(wǎng)電力損耗的重要因素，因此選用能耗等級高且節(jié)能的變壓器產(chǎn)品可以大幅度改善電力系統(tǒng)的電能損耗，為后期電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化改造提供設(shè)備準(zhǔn)備。應(yīng)合理安排變壓器容量，選擇容量使用率60%～70%，以降低能耗。實時進行線路運行監(jiān)控，防止出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。由專人巡查電纜運行情況，快速處置線路受損、斷裂、腐蝕和松動等問題，降低因接觸點電阻提高而引起的電力耗散，保障各種絕緣子的合理穩(wěn)定使用，定期清掃變壓器、斷路器及絕緣瓷件等。使用新設(shè)備、新工藝、新規(guī)劃，改善電能效益。為應(yīng)對校園用電負荷的日益增長，應(yīng)安置新的供電線纜，合理增加變壓器。校園配電網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃原則是可靠、安全。電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計應(yīng)滿足以下要求:在學(xué)校內(nèi)部建立電力系統(tǒng)，在負荷中心區(qū)建立開閉站，實現(xiàn)單體樓群控制。變電站到開閉站需要使用電纜線路，所有的外漏線路要進行入地改造。為了杜絕線纜入地后帶來的輻射外溢，滿足工作維護需求，要在校園建立地下纜線管道網(wǎng)，依托隧道、綜合管廊、溝道、管井等，將地下線纜網(wǎng)格化。校園能源監(jiān)測管理系統(tǒng)旨在對校園的行政辦公54樓、實訓(xùn)車間、學(xué)生住宿、實訓(xùn)基地等教學(xué)建筑開展教學(xué)能耗數(shù)據(jù)收集及用電設(shè)備監(jiān)控管理。將教學(xué)場地和設(shè)施的電能使用數(shù)據(jù)實時傳送到電能監(jiān)控室，開展計算和解析，指示或下載各種參數(shù)的歷史趨勢數(shù)據(jù)，管理員也可以統(tǒng)一對平臺設(shè)備進行分時分段管理。電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋了校園內(nèi)的每一棟大樓。校園節(jié)能監(jiān)測管理系統(tǒng)可借原有的電力線傳輸數(shù)據(jù)，無需增加額外線路改造成本，實現(xiàn)對各種耗能設(shè)備的能耗管理、設(shè)備監(jiān)控、節(jié)能分析、分項計量等。建立分層用電模型。滿足學(xué)校各種場合的應(yīng)用，實時計量數(shù)據(jù)，可以保存和提供歷史數(shù)據(jù)，支持逐時、逐日、逐月、逐季、逐年的自由查找，實現(xiàn)樓宇、院系用能趨勢分析和用能指標(biāo)分析，實現(xiàn)電路故障分析，按照區(qū)域、分類、分項統(tǒng)計各類能耗數(shù)據(jù)，對周期(日、周、月、年)能耗進行統(tǒng)計分析。

2電力系統(tǒng)規(guī)劃研究方法

2.1模糊規(guī)劃

該數(shù)學(xué)模型清晰簡潔，易于掌握，對多因素、多層次的復(fù)雜問題具有良好的評價效果。模糊評價模型不僅可以根據(jù)綜合得分對評價對象進行評價和排序，還可以根據(jù)模糊評價集上的值，按照最大隸屬度原則對評價對象進行等級評價，評價結(jié)果包含豐富的信息。評估是成對進行的，它對被評估對象具有唯一的評估值，且不受被評估對象的對象集影響，更接近人們的思維習(xí)慣和描述方法，更適合于社會經(jīng)濟系統(tǒng)問題的評價。該方法的優(yōu)點是可以處理不確定的隨機性問題，為設(shè)計規(guī)劃中的多個因素提供了一個比較適中的解決方案，能夠避免設(shè)計過程中出現(xiàn)的不確定情況及因表達引起的歧義。該算法簡單，可以借助計算機進行。其缺點是模糊優(yōu)化需要其他模糊算子，當(dāng)引入其他模糊因數(shù)時，數(shù)據(jù)將變得曲線化，極大降低了計算效率。模糊規(guī)劃方法是目前電力系統(tǒng)設(shè)計中研究最充分的方法。

2.2灰色理論

灰色關(guān)聯(lián)分析的實質(zhì)是利用各方案與最優(yōu)方案之間的關(guān)聯(lián)度對評價對象進行比較和排序。關(guān)聯(lián)度越大，比較序列與參考序列之間的變化趨勢越一致;相反，變化趨勢是相反的，以得到評價結(jié)果。它是一種能有效評估具有大量未知信息的系統(tǒng)模型，是定性分析與定量分析相結(jié)合的綜合評價模型。該模型較好地解決了評價指標(biāo)難以準(zhǔn)確量化和計數(shù)的問題，消除了人為因素的影響，使評價結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確。整個計算過程簡單易懂，便于掌握;數(shù)據(jù)無需歸一化，可直接用原始數(shù)據(jù)計算，可靠性強;評價指標(biāo)體系可根據(jù)具體情況增減，不需要大量的樣本，只需要有代表性的少量樣本。

2.3動態(tài)規(guī)劃

動態(tài)規(guī)劃是按照一定次序分成互相聯(lián)系的子階段，其中的關(guān)鍵是互相聯(lián)系。如果是獨立的子問題，即分治法，分而治之。動態(tài)規(guī)劃是將一個大問題化成一組互相聯(lián)系、同類型的子問題，因為是同類型，所以在逐個解決子問題時就可以利用相同的決策，更容易地解決問題。互相聯(lián)系利用前面已經(jīng)解決的子問題的最優(yōu)化結(jié)果來依次進行計算接下來的子問題，當(dāng)最后一個子問題得到最優(yōu)解時，就是整個問題的最優(yōu)解。

3校園用電需求分析

校園的負載運算主要包括需求系數(shù)法，該方法簡單，在設(shè)計單元中應(yīng)用廣泛。當(dāng)用電系統(tǒng)中設(shè)備數(shù)量繁多且各設(shè)備功率基本相同時，則適合用需求系數(shù)法進行核算。校園電力設(shè)計按國家標(biāo)準(zhǔn)為65W/m2，學(xué)院中電力設(shè)備需要系數(shù)為0.5～0.7。根據(jù)經(jīng)驗值進行選定，需要系數(shù)為0.6，則計算負荷計算式如下:計算負荷(PJ)=建筑面積×用電指標(biāo):計算負荷(PJ)=200000×65×50%=6500kW。用電設(shè)備同時系數(shù):計算負荷小于10000kW為0.8～0.9，計算負荷為5000～10000kW為0.85，計算負荷大于10000kW為0.8。經(jīng)過計算，學(xué)院整體用電量(計算負荷)為8500kW，學(xué)院電力系統(tǒng)用電設(shè)備的同時系數(shù)為0.85。按照供電部門要求，各用電單位的電力功率因數(shù)要低于0.9，各變電站10kV進線上需要設(shè)置功率補償設(shè)備。實際負荷測算如下:實際負荷=計算負荷×需用系數(shù)×同期系數(shù)×功率因數(shù)(取0.9)=8500×0.5×0.85/0.9=3541kVA;取變壓器的經(jīng)濟運行系數(shù)為0.6，變壓器的同時系數(shù)選擇為0.9。變壓器總?cè)萘咳缦?配電變壓器總?cè)萘?實際負荷×同期系數(shù)/變壓器的經(jīng)濟運行系數(shù)=4013×0.9/0.6=6019.5kVA。

4變壓器及線路優(yōu)化設(shè)置

容量選擇。利用現(xiàn)有3個配電室，合計容量4230kVA。為滿足學(xué)院今后生源增加用電量上升，且考慮假期期間變壓器超低負荷運行的情況，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上在學(xué)生公寓處1#配電室增加1臺600～800kVA變壓器;在2#配電室、3#配電室位置分別增加一臺400～500kVA變壓器。形成季節(jié)性用電區(qū)域，在放假時啟動較容量變壓器即可。目前使用的變壓器均為SCB10系列型號，后期加裝及更換時宜選用SCB13系列型號，可降低空載損耗20%，在很大程度上節(jié)約了電能費用。負載損耗初始值、噪音、能效等級也將從三級能效提升為一級能效?，F(xiàn)有的配電方式主要以樹干式為主。應(yīng)改造為環(huán)網(wǎng)式線路，為重要負荷提供兩個電源，故障容易查找且維護時可以做到不停電，有效保障了用電安全和可靠度，節(jié)約了資金。電力電纜路由和敷設(shè)方式規(guī)劃中，要對電纜路由進行系統(tǒng)改造。目前，學(xué)院地下電纜均為直埋敷設(shè)。施工過程中應(yīng)考慮長遠發(fā)展和供電范圍，預(yù)設(shè)電纜容量，同時埋設(shè)銅芯和改裝電纜，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)增加電纜半徑。未來5年內(nèi)，實訓(xùn)中心要根據(jù)單個實訓(xùn)室和總體用電指標(biāo)計算，施工深度達到冰凍層以下，跨過校內(nèi)公路和人行通道時必須用鋼管保護。

5校園節(jié)能改造措施

一是將普通照明燈具更換為LED節(jié)能燈。LED燈為節(jié)能健康照明，既環(huán)保又節(jié)約。LED與原有燈相比，具有低耗能、使用壽命長的特點，節(jié)電率可達65%以上，是目前建筑照明的首選光源，它的安裝與使用既達到了節(jié)能與環(huán)保這一目標(biāo)，還能起到對節(jié)約用電的宣傳性、示范性和教育性，發(fā)揮經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。目前，綜合教學(xué)樓、各教學(xué)實訓(xùn)樓及學(xué)生公寓常用燈具有9000余盞，平均每盞照明功率為28W，如更換為LED節(jié)能燈，平均每盞功率為16W，大致將節(jié)約42.86%的照明耗電。建議學(xué)院將綜合教學(xué)樓、各教學(xué)實訓(xùn)樓及學(xué)生公寓常用燈具全部更換為LED節(jié)能燈，節(jié)電效果明顯。二是燃氣鍋爐的循環(huán)水泵改造。循環(huán)水泵采取超常規(guī)節(jié)電技術(shù)改造，原系統(tǒng)均為3臺55kW水泵，采取二用一備的運行方式。經(jīng)重新計算選型，換成2臺75kW水泵和2臺45kW水泵，均采取一用一備運行方式，將會獲得明顯的節(jié)電效果，在保證供暖質(zhì)量的前提下節(jié)約天然氣15%以上。最終期望實現(xiàn)計算機智能測控管理，系統(tǒng)運行可根據(jù)當(dāng)日當(dāng)時室外氣溫、鍋爐出水溫度、典型用戶室溫等與系統(tǒng)運行有關(guān)的各種參數(shù)進行動態(tài)調(diào)節(jié)，使供暖運行管理更方便、更及時、更科學(xué)，綜合節(jié)電效率達到30%以上。三是合理控制教室閑時用電數(shù)量。學(xué)校教室集中在綜合教學(xué)樓內(nèi)，主要耗電時間為夜晚。大部分高職教室的書桌使用率不足10%，所以對不同時間段內(nèi)的上自習(xí)人數(shù)進行現(xiàn)場調(diào)研后，得出夜間上自習(xí)人員的平均數(shù)量，從而每天開放部分教室或集中于圖書館進行自習(xí)，保證書桌使用率在50%以上，從而節(jié)省綜合教學(xué)樓內(nèi)耗電量。四是調(diào)整操場的球場燈?，F(xiàn)有燈具亮度及顯色指數(shù)均不足，建議將LED照明燈更換為節(jié)能型金鹵燈。五是更換智慧性電量統(tǒng)計方案，精確統(tǒng)計各個用電區(qū)域的電力消耗情況。學(xué)生公寓的主要耗電設(shè)備是照明系統(tǒng)、電腦、數(shù)碼產(chǎn)品。圖書館耗電設(shè)備為空調(diào)系統(tǒng)、電子閱覽室、照明系統(tǒng)等。實驗樓耗電設(shè)備為照明設(shè)備、實驗設(shè)備、電腦及動力系統(tǒng)。教學(xué)樓耗電設(shè)備為多媒體授課系統(tǒng)設(shè)備、照明系統(tǒng)燈管等。辦公樓耗電設(shè)備為照明系統(tǒng)，電腦、打印機等辦公設(shè)備。計量選用智能開關(guān)、插座，可實時讀取連接設(shè)備的耗電信息，如教室、圖書館中空調(diào)和照明燈的小時及日用電量。監(jiān)控獲取的耗電信息數(shù)據(jù)則通過監(jiān)控大屏包括手機端進行顯示，進行可視化查看。預(yù)警是針對設(shè)備設(shè)定閾值范圍，超出限額會發(fā)送警報，不僅保障總電量使用平穩(wěn)也有助于資源節(jié)能。決策是根據(jù)電能監(jiān)管顯示、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率查看、層級管控、區(qū)域?qū)Ρ?、往期歷史數(shù)據(jù)分析等進行可視化管控電能資源，掌握主動性，科學(xué)預(yù)判，進行決策。

6結(jié)語

高職教育需要建立大量的高耗電實訓(xùn)車間和設(shè)備，這對校園電網(wǎng)的容量和設(shè)計提出了更高的要求。除了合理設(shè)計優(yōu)化現(xiàn)有的電力線纜外，還需建設(shè)高水平的智能管理系統(tǒng)，加強電源管理隊伍建設(shè)。同時，新能源電力的發(fā)展也為校園電力系統(tǒng)的改造提供了新思路。應(yīng)提高供電中心的管理水平和技術(shù)水平，促進教學(xué)改革，以適應(yīng)高職教育的發(fā)展。

參考文獻:

［1］單士貴.校園電力管理系統(tǒng)的設(shè)計和實施［J］．泰山學(xué)院學(xué)報，2003，(03):97－99.

［2］黃汝銳.校園電力擴容改造方案的探討［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，(16):126－127.

［3］夏聘，卜佳俊，陳純.電力管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案［J］．江南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，(01):201－203.

作者：李秋陽 單位：青海柴達木職業(yè)技術(shù)學(xué)院