基于环境约束的电源结构优化设计

梁碧辉

摘 要：改革开放以来，我国在科技、经济方面都得到了不断的发展。现下，在智能电网建设的大环境下，我国电力与环境协调发展出现了极大的纷争问题，使得两者之间的矛盾越发突出，导致智能电网分布状况也极度不平衡。在文章中，作者将根据中国环境与电力发展的现实状况，结合国家的相关政策，浅析在环境约束下电源结构的优化设计，以供大家参考。

关键词：环境约束；电源；结构优化设计

中图分类号：V242.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0121-02

1 概述

随着当下我国政府逐步全面推进智能电网的建设，其与环境保护的纷争问题已经逐步的在人民生活中显现出来。电力设备旨在高效率、高安全的为人民提供优质的电能，也是我国经济发展结构中的重要部分，故得到了政府和人民的广泛关注与全面支持。针对以上这种情况，结合我国不同地区环境的现状，在下文中，将针对城市和农村的用电需求，浅析相应的电源结构优化设计。

2 基于环境约束的电源结构设计现状

在环境的可持续协调发展的过程中，存在着SO2、CO2、烟尘等污染物排放量过多等一系列问题。

我国的电源结构要满足未来迅猛增长的电力需求，在农村，存在着智能化方面欠缺，绝大多数还依靠人工作业，不仅工效低、劳动强度大、费用高、而且存在较大的施工药安全隐患等问题；在城市中，智能电网的建设成为国内外关注的热点问题，这也符合当今环境保护、节能减排和可持续发展的要求。在下文中，将结合这两点进行分析。

3 基于环境约束的电源结构设计分析

结合以上基于环境约束的电源结构设计的现状，根据研究资料，认为电源结构设计分析如下。

3.1 满足安全性需求

医院发生停电，易发生病人生命安全隐患；党政机关突然停电，可能会发生机密要害文件丢失的危险；如果军事设施停电，就威胁到国防安全；公共场所、交通设施如果停电，极易出现公共场所混乱、公共交通阻塞等一系列的公共安全隐患出现。不论是对应个人，家庭还是整个社会，因停电事故导致的安全事故和财产损失，都是不能简单的用物质金钱多少来衡量的。总而言之，大范围的停电事故不仅关系到国泰民安、也会影响到社会稳定。另外，由于停电事故发生，可能会导致一些重工业的机械设备发生一些关系工厂安全的次生灾害（例如设备突然熄火导致火灾），主要容易出现在军工厂或者重工厂单位。从实际来看，停电带来的安全性威胁是第一位的，对于大城市而言，电网故障时的安全性需求应急响应，应该首先考虑。总体来说，安全性需求指用戶的人身以及财产的安全在因停电而受到威胁时对电力应急的需求。

3.2 满足经济性需求

因停电出现工厂严重减产、停工、设备故障等经济性财产损失时用户对应急电力的需求就是经济性需求。对供电用户按用电性质来划分，一种为居民用电，另一种为产业用电。居民用电从本质上来讲是纯粹电能消耗，产业用电不同，在耗电的同时也在创造经济价值，产业用电也分工业用电和服务业用电两种，之所以引入用户直接停电损失这个概念，就是为了衡量用户单位的经济性需求。停电时用户直接承担的损失就是用户直接停电损失。一旦停电发生，中断正常生产活动，用户遭受直接停电损失。直接停电损失通常是由未曾预期到的停电的短期效应决定的。当下，主要有3种方法来计算用户直接停电损失：用户调查法、间接分析法、针对实际停电事故的估算法。用户调查法是通过对用户在各种假想停电方式下的停电损失进行调查来衡量停电损失的大小；间接分析法是按照单位时间或单位用电量的平均产值水平来计算停电损失；针对实际停电事故的估算法是根据已有大停电事故来间接估计、估算停电损失。

3.3 满足优质性需求

停电造成用户无法进行正常的作息生活时对电力应急的需求就是优质性需求。一方面，停电导致无法照明、电器停止工作，既影响到用户的生活，又使工作环境遭到破坏；另外，由于缺电，电能质量达不到额定标准，也对用户的生活质量产生影响。一旦发生重大电力事故，机关单位的优质性需求要比居民用户的优质性需求更高。为此，用E表示用户的优质性级别，用户的优质性级别由其单位综合性质决定。用户安全事故次数指标体现了用户发生安全事故的频度λ，计算方法是在一年内由于停电用户发生安全事故的次数，目前只能通过统计以往的安全事故情况获得。用户安全事故总伤亡人数指标体现了用户由于停电事故导致的人员伤亡情况。总伤亡人数记为N，由于停电会造成安全事故隐患的用户单位主要集中在医院、商场、城市交通轨道等。根据这些用户单位以往停电时事故的伤亡人数最高值作为此指标的量化值。

3.4 玉米机械电源结构设计

在我国的粮食作物中，玉米是重要的一部分，在下文中，将结合环境的制约，从玉米机械电源结构设计进行分析。播种过程中，当玉米种子下落经过电容平板时，会引起电容的变化，电容的变化量与种子的质量成正相关；种子完全通过后，电容迅速恢复到原始的数值，形成一个脉冲信号；电容传感器采集一系列的电容脉冲信号，并用峰值分析方法进行处理，计算获得的两个峰值信号之间的时间，便是播种单粒种子的时间；将该时间乘以播种机当时的行进速度，即为理论株间距。系统装载在RN-Z02型玉米播种机上，由东方红LX1000型拖拉机牵引并提供电源。

系统以80C51型单片机为核心，与TAM7008型显示屏和LTE-1201型声光报警器连接在一起并安装在拖拉机上。系统由拖拉机上的蓄电池提供电源，在显示屏上设置系统参数和查看运行状况。单片机接收各种传感器的数据并进行分析，判别得到种箱排空、导种管堵塞或滑移率过大时便启动报警器闪烁和发出声音，显示故障原因并提示操作人员排除。电容传感器为CMBR3116型，安装在导种管的下方末端，其电容变化的脉冲经过信号调制器转换后发送给单片机。两个霍尔传感器为JLl8A3型，与单片机连接，分别安装在拖拉机和播种机的车轮上用于测定转速。endprint

3.5 精密播种的电源结构设计

在我国农业的播种环境中，机器的用电安全性存在以下问题：（1）控制柜内线路混杂，存在安全隐患且浪费大量空间；（2）机器接电方法不规范，随着机器运进，电线在育苗槽肩及基质表面拖动易磨损漏電，且在一定程度上破坏了农作物种苗的发育环境，另外，电路开关、端子排、控制显示器等都随意摆放，线路杂乱且没有固定方式，需要改进机器接电线路。

在实际播种中，农作物育苗大棚纵深方向每隔30～40m、水平方向每隔4～5个育苗槽设置有一个电线插座，负责播种机的电力供应。2BQ-28型农作物精密播种机的接线方法为：由电线插座引线经槽肩、基质表面，在万向轮升降杆绕匝（播种机工作时万向轮向上收起拧紧）固定后通过电线插排接入控制柜。这种接线方法存在以下问题： （1）不符合电力系统设计要求；（2）万向轮升降杆不具有绕线器的功能，容易发生电线掉落被机器碾压的情况；（3）机器行进时，电线在育苗槽槽肩、基质表面拖动，电线表面的绝缘层受到严重的磨损，形成用电安全隐患。

所以在用电的过程中，为保障用电安全，做如下改进：在育苗棚内顶部、育苗槽肩正上方设置托架，控制柜外部增加一个绕线柱；机器接电线路从电线插座引出，经托架后在绕线柱上绕匝、固定，最终接入控制柜。另外，控制柜外部采取双LED灯显示机器工作状态，利用机械造型原理中点具有高度集中感觉，大面与点之间形成强烈的对比作用，极易引导视线、突出焦点。

4 基于环境约束的电源结构设计展望

结合我国电力建设的弊端，在下文中浅析根据环境约束的电源结构设计的展望：

针对电力建设与环境保护相互矛盾的现状，各级政府要共同制定运行创新的电源结构设计和环境保护的体系。一是省、市、县三级财政共同设立农村污水处理设施运行经费专项资金，将运行经费纳入财政预算，采用以奖代补的形式进行补助。二是逐步开展收费，根据当地实际通过缴纳排污费或服务费的形式，由农民承担一部分费用。

5 结束语

综上所述，在进一步解决环境问题的电力工程中，建立创新型的电源结构设计是其突破口。要建立与之相符的可持续发展电力建设，相关的政府管理部门应该在其中发挥自身的作用，制定相应的政策；相关的企业应该充分重视自身的发展规划，积极响应政府等管理部门的号召；相关的技术人员应该结合环境，有效的提出新思路。只有这样，才能使电力得到更好的发展。

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