祁世友 李育州

摘? 要：我國不可再生能源短缺和環(huán)境惡化問題凸顯，對可再生新能源的開發(fā)迫在眉睫，現以大學后勤供電系統(tǒng)為例，對配合智能微電網建設進行研究。該文首先對學校后勤供電系統(tǒng)的特點和智能微電網的特點進行了論述。其次詳細介紹了智能微電網技術的研究現狀和發(fā)展方向，引入物聯網、大數據等新技術建設智能微電網優(yōu)化管理控制系統(tǒng)，對智能微電網電能質量進行優(yōu)化。最后，對學校后勤智能微電網建設進行展望。

關鍵詞：學校后勤;智能微電網;智能微電網優(yōu)化管理控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，隨著社會的發(fā)展，人民群眾的用電需求逐步提高，為解決傳統(tǒng)大電網供電系統(tǒng)易發(fā)生大規(guī)模停電、供電方式單一等缺點，國家結合新能源開發(fā)，提出了分布式發(fā)供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)引入了新能源發(fā)電系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)大電網供電的一系列不足。在分布式發(fā)供電系統(tǒng)應用的過程中，出現了分布式發(fā)電電源電能質量波動、系統(tǒng)建設投入高等問題[1]。面對一系列問題，電力科研人員結合傳統(tǒng)大電網供電系統(tǒng)和分布式發(fā)供電系統(tǒng)的優(yōu)勢，提出了智能微電網的概念。學校作為一個獨立的單位其可利用建設空間大，為保證學校后勤供電穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保，提高各類新能源的利用率，現研究將智能微電網技術應用于學校后勤供電系統(tǒng)中。

1 學校后勤供電系統(tǒng)特點

以大學校園后勤供電系統(tǒng)為例，學校后勤供電系統(tǒng)相對來說就是一個相對獨立的系統(tǒng)。大學校園通常情況下由10 kV變電站對教學區(qū)、宿舍區(qū)、家屬區(qū)等進行供電，為保證大學校園內學生的學習、科研、生活用電需求，學校后勤部門應保證供電的穩(wěn)定性和供電的質量，供電的穩(wěn)定性能保證校園密集人口的學習、生活用電基本需求。高質量的電能功能可以保證學校相關實驗的開展，并保障用電設備的安全運行，保證用電設備的正常工作壽命[2]。

學校后勤供電現階段的供電方式以單連支供電方式為主，當與學校相關的供電區(qū)域發(fā)生供電故障時，學校后勤供電將全面中斷，老師、學生等密集人口的日常學習、工作、生活得不到保障，突然的供電中斷會導致學校的基礎設施、學校的重點試驗設備損壞，給學校造成很大損失?，F階段，有的學校供電采用環(huán)網供電，保證了學校的供電穩(wěn)定性和供電質量。

在當今新能源開發(fā)的大時代，有效利用新能源成為當今社會的研究課題，對于校園來說，應充分利用校園空間資源，對太陽能、風能等新能源進行開發(fā)，并組建學校后勤獨立的應急供電系統(tǒng)，以此來保證校園師生的正常工作學習生活，智能微電網概念的產生為學校后勤部門解決這一問題提供了一個新的方向。

2 智能微電網

當今社會環(huán)境問題、不可再生資源短缺問題日益凸顯，清潔可再生能源的開發(fā)已經成為當今社會的重要研究方向。結合保證供電穩(wěn)定性的區(qū)域供電概念，智能微電網概念應運而生。

智能微電網是一個即可以并網運行，又可以孤島運行的區(qū)域供電網絡，智能微電網引入太陽能、風能、潮汐能、沼氣、地熱能等新能源發(fā)電形式，形成發(fā)電、輸電、配電、用電等全部環(huán)節(jié)相對獨立的電力系統(tǒng)，智能微電網由分布式發(fā)電設備、能量轉換設備、儲能設備、保護及電能質量監(jiān)控等設備組成。智能微電網可以就近提供電能，提高電力供應的穩(wěn)定性和可靠性，供電靈活性優(yōu)勢明顯。

智能微電網具有以下4個特點。1）自治性，智能微電網系統(tǒng)內的所有設備都可以由智能微電網系統(tǒng)自行控制管理，無需同外部供電系統(tǒng)協調控制，這樣使得微電網的運行方式更加靈活。2）互動性，智能微電網系統(tǒng)采用多種形式的通信、控制設備，使得分布式發(fā)電設備、儲能設備、配電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)之間的互動更加靈活，各系統(tǒng)間的協同性更好。3）多元性，智能微電網系統(tǒng)內的發(fā)電設備、用電設備類型繁多，為系統(tǒng)的運行方式提供了更多的可能性。4）智能性，智能微電網系統(tǒng)建立了智能的信息管理系統(tǒng)，并引入大數據、云計算等新技術，可以實現對智能微電網內部進行負荷預測、故障判斷、故障切除等功能。

智能微電網的多種功能由多種設備共同實現。智能微電網與外部傳統(tǒng)大電網通過PCC（Point of Common Coupling）連接點連接，智能微電網內部的發(fā)電系統(tǒng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、水利發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機、燃氣發(fā)電機等構成，可以確保在任何時候發(fā)電系統(tǒng)都能提供足夠的電能供應。配電系統(tǒng)由雙向變換器和與傳統(tǒng)大電網連接的變壓器組成，并建立智能微電網信息管理控制平臺及電能質量監(jiān)控平臺，實現對整個系統(tǒng)及電能質量的智能控制。同時，智能微電網還應配置電力儲能系統(tǒng)，實現對電能的控制。

3 智能微電網技術的研究現狀及發(fā)展方向

微電網的概念最早由美國電力研究部門提出并進行驗證，美國電力研究部門根據構想建立示范工程，通過PCC將微電網與傳統(tǒng)大電網相連，美國電力研究部門提出微電網建設的目的是為了引入新能源發(fā)電系統(tǒng)，提高供電穩(wěn)定性、提升電能質量、提升電網智能化水平，同時微電網還可以為特殊用電部門提供個性化的供電服務。

我國同樣也意識到電能將會是我國主要的流通能源，20世紀初，我國確定了建設智能電網的電網發(fā)展方向，結合分布式發(fā)電和可再生資源研究，國家建立了863、793項目，對智能微電網技術進行重點研究，天津大學、合肥工業(yè)大學率先建立微電網研究實驗室，對智能微電網微電網優(yōu)化管理調度、儲能技術、電能質量優(yōu)化等方面進行研究，我國相繼建立了邊遠地區(qū)微電網、海導微電網等示范工程。現階段，保證微電網高質量的電能供應是微電網技術的研究方向[3]。

智能微電網優(yōu)化管理系統(tǒng)開發(fā)的關鍵在于其軟件的開發(fā)，智能微電網有關管理系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)需完成以下4個主要任務。1）完成對智能微電網運行狀況進行實時監(jiān)控。2）及時獲取微電網運行狀況的實時數據，并對其進行實時分析評估，按照國家規(guī)定，及時發(fā)現微電網內的故障，不斷優(yōu)化智能微電網的電能質量。3）智能微電網運行數據實時存儲功能，將微電網運行數據存入服務器中，為微電網系統(tǒng)實現其他功能和相關調度部門進行調度提供數據支持。4）建立人機交互界面，繪制微電網運行相關的圖表，曲線，使工作人員可以更直觀地了解智能微電網運行情況，同時使工作人員的操作更加便捷。

為實現以上功能，智能微電網優(yōu)化管理系統(tǒng)軟件部分，通過構建信息采集系統(tǒng)采集微電網電壓偏差、微電網頻率偏差、電壓閃變及波動、電網諧波及三相不平衡度等指標，使用LabVIEW軟件開發(fā)平臺建立電能質量監(jiān)測分析模塊，對幾個采集的電能質量指標進行分析，為智能微電網優(yōu)化管理系統(tǒng)提供數據支撐。

以智能微電網電壓閃變檢測模塊為例，說明各模塊的建設過程。首先了解電壓閃變原理，智能微電網電壓閃變是由于沖擊性負荷的投入和切斷產生的，電壓閃變指標的評估需要對智能微電網系統(tǒng)短時間內的閃變值進行計算，閃變電壓的相關計算公式為：

Pst=（0.00314P0.1+0.0525P1+0.0657P3+0.28P10+0.08P50）50 （1）

式中：P0.1、P1、P3、P10、P50分別為10 min測量時間內，第 i 級視感度的累積時間與總測試時間之比超過0.1%、1%、3%、10%、50%的視干度值。

通過分析電壓閃變指標，調節(jié)智能微電網無功補償器、有源濾波器等設備來抑制電壓閃變和波動，同時對智能微電網濾波進行治理。

4 學校后勤智能微電網展望

學校后勤供電系統(tǒng)是相對封閉的供電系統(tǒng)，同時學?？臻g優(yōu)勢明顯，建設學校后勤智能微電網是大勢所趨。學校后勤智能微電網的建設可根據校園特點進行建設，在分布式發(fā)電設備安裝方面，可以在學校教學樓、宿舍樓頂安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以在學?？諘绲貐^(qū)安裝風力發(fā)電系統(tǒng)，利用可再生新能源向智能微電網系統(tǒng)供電，同時在智能微電網系統(tǒng)中安裝柴油發(fā)電機和儲能設備，提高智能微電網電能質量，應對智能微電網突發(fā)情況。為提高智能微電網電能質量，還應引入物聯網技術，配置智能微電網優(yōu)化管理控制系統(tǒng)，完成對智能微電網系統(tǒng)電能質量和設備的全面監(jiān)測，使用先進控制策略對智能微電網系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，提高電能質量，提升智能微電網經濟效益。同時，學校后勤智能微電網系統(tǒng)還需安裝大量無功補償設施，用以改善學校后勤智能微電網電能質量。

學校后勤智能微電網建設可以作為對傳統(tǒng)大電網的補充。首先，智能微電網可以在小范圍內對分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經濟性進行提升，利用智能微電網優(yōu)化管理控制系統(tǒng)對電能質量進行提升，滿足學校師生對供電可靠性的要求，降低用電成本。同時，給可再生新能源開發(fā)開創(chuàng)新的方式，緩解我國不可再生資源短缺和環(huán)境污染問題。其次，學校后勤智能微電網的建設應用智能微電網優(yōu)化管理控制平臺，將整個微電網系統(tǒng)內的各個設備，通過數字化設備和無線通信設備連接起來，實現發(fā)電、輸電、配電、用電的統(tǒng)一調度，實現電網內部信息一體化平臺建立，同時構建智能微電網內部反饋體系，提高可電網治理的信息化、智能化水平，提高了能源的利用率，提升了電網的自我診斷、自我管理能力，取得智能微電網效益的最大化。最后，校園后勤智能微電網建設應用了物聯網、大數據、云計算等新技術，技術的應用對電網的實時監(jiān)測、故障診斷、電網自愈、優(yōu)化管理有很大地提升作用，智能微電網可以實現對各個發(fā)電、輸電、配電、用電設備的直接控制，使智能微電網和配電網之間的運行更加協調，并引領相關技術的進步發(fā)展。

5 結語

該文以當今社會的發(fā)展現狀為引入點，以大學校園為例，論述了如何在學校后勤建立智能微電網供電系統(tǒng)，結合學校和智能微電網的特點，引入新技術，完善學校后勤智能微電網建設，彌補了智能微電網存在的劣勢，完善了學校后勤智能微電網系統(tǒng)，同時，為我國可再生新能源的開發(fā)和電網的發(fā)展提供了新的方向。

參考文獻

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