学校后勤智能微电网改革发展趋势研究

祁世友 李育州

摘  要：我国不可再生能源短缺和环境恶化问题凸显，对可再生新能源的开发迫在眉睫，现以大学后勤供电系统为例，对配合智能微电网建设进行研究。该文首先对学校后勤供电系统的特点和智能微电网的特点进行了论述。其次详细介绍了智能微电网技术的研究现状和发展方向，引入物联网、大数据等新技术建设智能微电网优化管理控制系统，对智能微电网电能质量进行优化。最后，对学校后勤智能微电网建设进行展望。

关键词：学校后勤;智能微电网;智能微电网优化管理控制系统

中图分类号：TM76          文献标志码：A

0 引言

近年来，随着社会的发展，人民群众的用电需求逐步提高，为解决传统大电网供电系统易发生大规模停电、供电方式单一等缺点，国家结合新能源开发，提出了分布式发供电系统，该系统引入了新能源发电系统，解决了传统大电网供电的一系列不足。在分布式发供电系统应用的过程中，出现了分布式发电电源电能质量波动、系统建设投入高等问题[1]。面对一系列问题，电力科研人员结合传统大电网供电系统和分布式发供电系统的优势，提出了智能微电网的概念。学校作为一个独立的单位其可利用建设空间大，为保证学校后勤供电稳定、节能、环保，提高各类新能源的利用率，现研究将智能微电网技术应用于学校后勤供电系统中。

1 学校后勤供电系统特点

以大学校园后勤供电系统为例，学校后勤供电系统相对来说就是一个相对独立的系统。大学校园通常情况下由10 kV变电站对教学区、宿舍区、家属区等进行供电，为保证大学校园内学生的学习、科研、生活用电需求，学校后勤部门应保证供电的稳定性和供电的质量，供电的稳定性能保证校园密集人口的学习、生活用电基本需求。高质量的电能功能可以保证学校相关实验的开展，并保障用电设备的安全运行，保证用电设备的正常工作寿命[2]。

学校后勤供电现阶段的供电方式以单连支供电方式为主，当与学校相关的供电区域发生供电故障时，学校后勤供电将全面中断，老师、学生等密集人口的日常学习、工作、生活得不到保障，突然的供电中断会导致学校的基础设施、学校的重点试验设备损坏，给学校造成很大损失。现阶段，有的学校供电采用环网供电，保证了学校的供电稳定性和供电质量。

在当今新能源开发的大时代，有效利用新能源成为当今社会的研究课题，对于校园来说，应充分利用校园空间资源，对太阳能、风能等新能源进行开发，并组建学校后勤独立的应急供电系统，以此来保证校园师生的正常工作学习生活，智能微电网概念的产生为学校后勤部门解决这一问题提供了一个新的方向。

2 智能微电网

当今社会环境问题、不可再生资源短缺问题日益凸显，清洁可再生能源的开发已经成为当今社会的重要研究方向。结合保证供电稳定性的区域供电概念，智能微电网概念应运而生。

智能微电网是一个即可以并网运行，又可以孤岛运行的区域供电网络，智能微电网引入太阳能、风能、潮汐能、沼气、地热能等新能源发电形式，形成发电、输电、配电、用电等全部环节相对独立的电力系统，智能微电网由分布式发电设备、能量转换设备、储能设备、保护及电能质量监控等设备组成。智能微电网可以就近提供电能，提高电力供应的稳定性和可靠性，供电灵活性优势明显。

智能微电网具有以下4个特点。1）自治性，智能微电网系统内的所有设备都可以由智能微电网系统自行控制管理，无需同外部供電系统协调控制，这样使得微电网的运行方式更加灵活。2）互动性，智能微电网系统采用多种形式的通信、控制设备，使得分布式发电设备、储能设备、配电系统、用电系统之间的互动更加灵活，各系统间的协同性更好。3）多元性，智能微电网系统内的发电设备、用电设备类型繁多，为系统的运行方式提供了更多的可能性。4）智能性，智能微电网系统建立了智能的信息管理系统，并引入大数据、云计算等新技术，可以实现对智能微电网内部进行负荷预测、故障判断、故障切除等功能。

智能微电网的多种功能由多种设备共同实现。智能微电网与外部传统大电网通过PCC（Point of Common Coupling）连接点连接，智能微电网内部的发电系统由光伏发电系统、风力发电系统、水利发电系统、柴油发电机、燃气发电机等构成，可以确保在任何时候发电系统都能提供足够的电能供应。配电系统由双向变换器和与传统大电网连接的变压器组成，并建立智能微电网信息管理控制平台及电能质量监控平台，实现对整个系统及电能质量的智能控制。同时，智能微电网还应配置电力储能系统，实现对电能的控制。

3 智能微电网技术的研究现状及发展方向

微电网的概念最早由美国电力研究部门提出并进行验证，美国电力研究部门根据构想建立示范工程，通过PCC将微电网与传统大电网相连，美国电力研究部门提出微电网建设的目的是为了引入新能源发电系统，提高供电稳定性、提升电能质量、提升电网智能化水平，同时微电网还可以为特殊用电部门提供个性化的供电服务。

我国同样也意识到电能将会是我国主要的流通能源，20世纪初，我国确定了建设智能电网的电网发展方向，结合分布式发电和可再生资源研究，国家建立了863、793项目，对智能微电网技术进行重点研究，天津大学、合肥工业大学率先建立微电网研究实验室，对智能微电网微电网优化管理调度、储能技术、电能质量优化等方面进行研究，我国相继建立了边远地区微电网、海导微电网等示范工程。现阶段，保证微电网高质量的电能供应是微电网技术的研究方向[3]。

智能微电网优化管理系统开发的关键在于其软件的开发，智能微电网有关管理系统的软件系统需完成以下4个主要任务。1）完成对智能微电网运行状况进行实时监控。2）及时获取微电网运行状况的实时数据，并对其进行实时分析评估，按照国家规定，及时发现微电网内的故障，不断优化智能微电网的电能质量。3）智能微电网运行数据实时存储功能，将微电网运行数据存入服务器中，为微电网系统实现其他功能和相关调度部门进行调度提供数据支持。4）建立人机交互界面，绘制微电网运行相关的图表，曲线，使工作人员可以更直观地了解智能微电网运行情况，同时使工作人员的操作更加便捷。

为实现以上功能，智能微电网优化管理系统软件部分，通过构建信息采集系统采集微电网电压偏差、微电网频率偏差、电压闪变及波动、电网谐波及三相不平衡度等指标，使用LabVIEW软件开发平台建立电能质量监测分析模块，对几个采集的电能质量指标进行分析，为智能微电网优化管理系统提供数据支撑。

以智能微电网电压闪变检测模块为例，说明各模块的建设过程。首先了解电压闪变原理，智能微电网电压闪变是由于冲击性负荷的投入和切断产生的，电压闪变指标的评估需要对智能微电网系统短时间内的闪变值进行计算，闪变电压的相关计算公式为：

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

式中：P0.1、P1、P3、P10、P50分别为10 min测量时间内，第 i 级视感度的累积时间与总测试时间之比超过0.1%、1%、3%、10%、50%的视干度值。

通过分析电压闪变指标，调节智能微电网无功补偿器、有源滤波器等设备来抑制电压闪变和波动，同时对智能微电网滤波进行治理。

4 学校后勤智能微电网展望

学校后勤供电系统是相对封闭的供电系统，同时学校空间优势明显，建设学校后勤智能微电网是大势所趋。学校后勤智能微电网的建设可根据校园特点进行建设，在分布式发电设备安装方面，可以在学校教学楼、宿舍楼顶安装光伏发电系统，可以在学校空旷地区安装风力发电系统，利用可再生新能源向智能微电网系统供电，同时在智能微电网系统中安装柴油发电机和儲能设备，提高智能微电网电能质量，应对智能微电网突发情况。为提高智能微电网电能质量，还应引入物联网技术，配置智能微电网优化管理控制系统，完成对智能微电网系统电能质量和设备的全面监测，使用先进控制策略对智能微电网系统进行优化控制，提高电能质量，提升智能微电网经济效益。同时，学校后勤智能微电网系统还需安装大量无功补偿设施，用以改善学校后勤智能微电网电能质量。

学校后勤智能微电网建设可以作为对传统大电网的补充。首先，智能微电网可以在小范围内对分布式发电系统的稳定性和经济性进行提升，利用智能微电网优化管理控制系统对电能质量进行提升，满足学校师生对供电可靠性的要求，降低用电成本。同时，给可再生新能源开发开创新的方式，缓解我国不可再生资源短缺和环境污染问题。其次，学校后勤智能微电网的建设应用智能微电网优化管理控制平台，将整个微电网系统内的各个设备，通过数字化设备和无线通信设备连接起来，实现发电、输电、配电、用电的统一调度，实现电网内部信息一体化平台建立，同时构建智能微电网内部反馈体系，提高可电网治理的信息化、智能化水平，提高了能源的利用率，提升了电网的自我诊断、自我管理能力，取得智能微电网效益的最大化。最后，校园后勤智能微电网建设应用了物联网、大数据、云计算等新技术，技术的应用对电网的实时监测、故障诊断、电网自愈、优化管理有很大地提升作用，智能微电网可以实现对各个发电、输电、配电、用电设备的直接控制，使智能微电网和配电网之间的运行更加协调，并引领相关技术的进步发展。

5 结语

该文以当今社会的发展现状为引入点，以大学校园为例，论述了如何在学校后勤建立智能微电网供电系统，结合学校和智能微电网的特点，引入新技术，完善学校后勤智能微电网建设，弥补了智能微电网存在的劣势，完善了学校后勤智能微电网系统，同时，为我国可再生新能源的开发和电网的发展提供了新的方向。

参考文献

[1]王大龙.海岛智能微电网实用分析[J].广东科技，2020，29（3）：61-65.

[2]单栋梁，刘向立，徐利凯，等.用户侧光储充一体化智能微电网系统应用研究[J].电器与能效管理技术，2020（2）：41-46.

[3]李珍珍，周红艳，周冬.基于多目标决策分析的智能微电网日前调度模型[J].电力学报，2020，35（1）：46-52.