發(fā)展綠色智慧供電?實(shí)現(xiàn)校園綜合能源管理

宋旭日

摘要：國(guó)網(wǎng)淄博供電公司聯(lián)合山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院及學(xué)校能源管理中心，針對(duì)學(xué)校校園供配電現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)校立項(xiàng)的電力增容項(xiàng)目，聯(lián)合開(kāi)展山東理工大學(xué)高可靠性供電示范區(qū)技術(shù)協(xié)作及建設(shè)實(shí)踐。建設(shè)思路是結(jié)合高可靠性示范區(qū)建設(shè)要求，在充分研究、評(píng)估山東理工大學(xué)電網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，優(yōu)化區(qū)域內(nèi)中壓配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，推進(jìn)泛在配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，綜合應(yīng)用學(xué)?，F(xiàn)有的光伏、風(fēng)電、電動(dòng)汽車等多元化網(wǎng)絡(luò)，將學(xué)校打造成智慧型高可靠性示范區(qū)，年平均停電時(shí)間控制在1分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)校園綜合能源管理。

關(guān)鍵詞：供電;學(xué)校;能源管理

一、建設(shè)內(nèi)容

目前學(xué)校由銀光線、學(xué)理線、博大線3條10kV線路供電，有開(kāi)閉所2座（1#開(kāi)閉所、鴻遠(yuǎn)樓開(kāi)閉所）、配電室5座，配變14臺(tái)，配變總?cè)萘?4000kVA。規(guī)劃新建開(kāi)閉所2座（2#開(kāi)閉所、4#開(kāi)閉所），擴(kuò)建開(kāi)閉所1座（3#開(kāi)閉所），新增配變?nèi)萘?7000kVA。具體建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容如下：

1.校外形成多電源保障，恒大、學(xué)院、營(yíng)子三個(gè)變電站10KV輸出線路環(huán)網(wǎng)柜抄手（供電公司投資建設(shè)，投資額約1700萬(wàn)元）;校內(nèi)建立起以青年路為界，南北二個(gè)電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)，形成二運(yùn)動(dòng)場(chǎng)以西1#、2#、3#、4#開(kāi)閉所環(huán)網(wǎng)供電（新建、擴(kuò)建開(kāi)閉所及項(xiàng)目其他建設(shè)配套資金學(xué)校共投資約3400萬(wàn)元）。

2.擴(kuò)建開(kāi)閉所利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧供電示范。

3.鴻遠(yuǎn)樓開(kāi)閉所采用傳統(tǒng)雙電源供電，并以鴻遠(yuǎn)樓、信息樓為試點(diǎn)，建成孤島多電能互補(bǔ)供電示范。

4.校園內(nèi)建設(shè)兩處汽車充電樁（BOT模式建造）。

二、建設(shè)方案

（一）中壓配網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)方案

從110千伏營(yíng)子變電站新建兩條10千伏線路，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有供電線路及周邊線路的改造，形成以電纜雙環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的堅(jiān)強(qiáng)配網(wǎng)網(wǎng)架，通過(guò)電流集中型配電自動(dòng)化系統(tǒng)的有效配置，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位、隔離、自愈。

（二）智能臺(tái)區(qū)建設(shè)方案

一是試點(diǎn)泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用，圍繞配電物聯(lián)網(wǎng)“云、管、邊、端”技術(shù)框架，深入智能配變終端+末端傳感器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)智能管控。通過(guò)智能配變終端及配電臺(tái)區(qū)智能檢測(cè)模塊和環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器的應(yīng)用，基于邊緣計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)側(cè)設(shè)備信息全采集，通過(guò)在終端部署各種應(yīng)用程序APP對(duì)信息進(jìn)行就地處理，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)警、本地監(jiān)控、智能決策。

二是實(shí)現(xiàn)無(wú)感知調(diào)電技術(shù)和一鍵順控，高壓柜應(yīng)用無(wú)感知調(diào)電和一鍵順控技術(shù)，確保在發(fā)生故障時(shí)，用電設(shè)備可以不間斷運(yùn)行。無(wú)感知調(diào)電技術(shù)具備故障狀態(tài)下用戶“無(wú)感知”的母聯(lián)快速切換功能、進(jìn)線快速切換功能和正常運(yùn)行時(shí)的“一鍵順控”功能，整個(gè)切換過(guò)程控制在45ms內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)由停電到恢復(fù)供電整個(gè)過(guò)程的無(wú)感知，不間斷運(yùn)行。

三是實(shí)現(xiàn)低壓零中斷電源切換，低壓柜應(yīng)用進(jìn)線母聯(lián)自動(dòng)快速切換技術(shù)，采用成熟的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)技術(shù)和創(chuàng)新的智能化集成技術(shù)，將低壓電源端大容量雙電源切換時(shí)間由200ms 縮短至45ms，同時(shí)由嵌入式智能系統(tǒng)代替人工操作，簡(jiǎn)化操作流程且安全性大大提高。配置100W重要負(fù)荷實(shí)現(xiàn)零中斷電源轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)完全的不中斷供電，切換時(shí)無(wú)電力中斷時(shí)間，全面提高供電可靠性。

（三）多元負(fù)荷應(yīng)用方案

一是打造風(fēng)光儲(chǔ)一體化智能微網(wǎng)，建設(shè)屋面光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括分布式能源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換等裝置，確保外部供電系統(tǒng)失電的情況下，微電網(wǎng)能繼續(xù)保證信息機(jī)房及重要辦公場(chǎng)所負(fù)荷供電需求。配置100千瓦×2小時(shí)磷酸鐵鋰電池、150千瓦×2小時(shí)鉛炭電池儲(chǔ)能設(shè)備，兩種儲(chǔ)能設(shè)備與學(xué)校的不間斷電源相連，一并接入微網(wǎng)系統(tǒng)。

二是打造“汽車充電網(wǎng)”和“新能源微網(wǎng)”雙相融合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，電動(dòng)汽車在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段向電網(wǎng)放電、低谷時(shí)段充電，有效降低電網(wǎng)峰谷差，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)充電、高峰時(shí)段送電，可獲取直接經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)微電網(wǎng)事故脫網(wǎng)，由電動(dòng)汽車向微電網(wǎng)送電，進(jìn)而提升供電可靠性。

三、建設(shè)成效

高可靠性供電示范區(qū)主要應(yīng)用技術(shù)點(diǎn)有4項(xiàng)：

（一） 10kV中置柜運(yùn)維監(jiān)測(cè)。在10kV中置柜內(nèi)部署紅外測(cè)、局放傳感器、機(jī)械特性監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)采集各間隔電纜頭溫度、局放、開(kāi)關(guān)健康狀況等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳入TTU，通過(guò)邊緣計(jì)算APP分析數(shù)據(jù)超限情況。通過(guò)環(huán)境調(diào)節(jié)APP，在數(shù)據(jù)超限時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的加熱、除濕、排氣等裝置，并向主站提供研判結(jié)果及指令執(zhí)行情況，數(shù)據(jù)超限期間持續(xù)向主站推送相應(yīng)環(huán)境量值，直至異常值降至正常范圍內(nèi)。

（二）用戶無(wú)感知電源切換。二次裝置具備故障失電研判和電源切換功能，故障狀態(tài)下就地研判，一方面判斷故障點(diǎn)并不存在與配電室內(nèi)設(shè)備及低壓線路上，另一方面根據(jù)故障“自愈”策略，自動(dòng)編制高壓側(cè)開(kāi)關(guān)變位順序控制表，遙控執(zhí)行電源切換命令，實(shí)現(xiàn)母聯(lián)及進(jìn)線開(kāi)關(guān)狀態(tài)快速轉(zhuǎn)換，并向后臺(tái)上送執(zhí)行結(jié)果。

（三）配網(wǎng)調(diào)控“一鍵順控”。通過(guò)本地后臺(tái)對(duì)室內(nèi)高低壓開(kāi)關(guān)的就地控制為基礎(chǔ)，通過(guò)固化的操作策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修操作的順序化操作，極大壓縮操作時(shí)間。通過(guò)各類電壓電流數(shù)據(jù)及開(kāi)關(guān)量變化，輔助研判操作是否到位、作業(yè)范圍是否帶電，并授權(quán)設(shè)備柜門(mén)開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)作業(yè)安全的深度管控。

（四）變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)。以智能配變終端為核心，通過(guò)變壓器監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)估預(yù)警;通過(guò)實(shí)施配電變壓器損耗功率的在線檢測(cè)和數(shù)據(jù)挖掘分析，通過(guò)要素互聯(lián)、信息共享，實(shí)現(xiàn)基于功率損耗狀態(tài)量檢測(cè)在故障診斷。

四、總結(jié)

通過(guò)聯(lián)合建設(shè)山東理工大學(xué)高可靠性供電示范區(qū)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。圍繞電網(wǎng)安全、清潔、協(xié)調(diào)、智能發(fā)展總體要求，打造了安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、綠色低碳、智能互動(dòng)的世界一流城市配電網(wǎng)智能臺(tái)區(qū)試點(diǎn)，發(fā)展了綠色智慧供電，實(shí)現(xiàn)了校園綜合能源管理，也為公司配電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和運(yùn)營(yíng)管理水平提升積累經(jīng)驗(yàn)、提供示范。