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新能源智能微电网打开上海电力大学节能绿色新校园

2019-03-29点击次数:

把校园变成一个大规模智慧能源实验室,既节能又为师生们提供了新能源研究实践的机会。不远的将来,这或将成为校园、园区等综合性场所节能减排的一种新选择。

操场边上的风力发电组,建筑楼顶的太阳能板、空气源热泵与太阳能集热器……在上海电力大学临港校区,这几种设备将风能和太阳能转化为电能和热水,通过智能化管理系统,合理地分配到一间间教室、寝室。整个闭环,被称为“新能源智能微电网”。作为全国首批、上海首个新能源微电网示范项目,“新能源智能微电网”让这个960亩的校园变成了一个大规模智慧能源实验室。

因为这个项目,学校年均能够节约能耗25%至30%,师生们的生活变得更加便捷,同时在学术研究方面也有了更多的实践机会。

上海电力大学临港校区建设综合办公室主任王飞告诉记者,“新能源智能微电网”自去年9月启用以来,已吸引了不少企业、学校前来一探究竟,“如果能够尽快推广,将是节能减排的一种新选择。”

最佳状态下,光伏发电每小时能够达到2000度,风力发电则为300度。截至3月13日,光伏发电量突破100万度,当天发电量达到了1.1万度。

上海电力大学的这个“新能源智能微电网”,是一套集风光储一体化的系统,包括发电设备、储电设备和智能管理系统。发电设备包括一台300千瓦的风力发电机,以及遍布23幢建筑屋顶、总面积达到2万平方米的光伏板。最佳状态下,光伏发电每小时能够达到2000度,风力发电则为300度。发电设备提供的电能,加上外界电网的供电,借助磷酸铁锂电池、铅炭电池和超级电容等储电设备和智能管理系统,合理分配到每一个用电终端。

王飞告诉记者,作为全国首批、上海唯一的“新能源微电网示范项目”和教育部能效领跑者示范项目,主要目标是在上海电力大学临港校区建设一个高起点、高标准的新能源微电网,打造“智能、低碳、节能、环保”的绿色校园。

“高校属于用能大户,在节能减排方面大有空间。于是,在设计临港新校区时,绿色校园建设成为校方的一大考量。”他说。

结合上海电力大学的专业特性,建设“新能源智能微电网”成为选择之一。时至今日,这个选择已经成为临港校区建设的最大亮点。

参与这个项目的建设后,学校的动力馆成为高军和公司同事的办公场所。一楼监控室内,三块长方形屏幕占据了一整面墙,工作人员随时通过电脑,监控并调配各个设备。

“这是我们的智能管理系统,与国家电网公司在两会报告中提出的泛在电力物联网十分契合。”高军告诉记者。

泛在电力物联网,是指围绕电力系统各环节,应用移动互联、人工智能等现代信息技术、通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

在高军看来,“新能源智能微电网”的智能管理系统,甚至可以称之为泛在能源物联网,因为除了电能,还有热能的储备和供应。

热能供应,直接体现为师生们使用的热水。设置在寝室屋顶的10套太阳能集热器和空气源热泵,每天能够产生800吨热水,解决了1万余名师生的生活所需。

“幸福来得太突然了!”去年考上研究生、搬到新校区的电气工程学院研一学生谢明洋颇有感触。

“以前在杨浦校区,宿舍在6楼,打热水必须提着热水壶去1楼,有时还要跑到隔着几幢楼的教学楼。现在好了,每层都有盥洗室,一插上校园卡就能打热水。”

每一个开关、插座,什么时候在用电、用了多少电,都有实时状态显示。

这边水房一插卡、一开水,那边监控室的大屏上就会有所显示——智能管理系统中的“公寓热水”一栏里,一个水龙头标识便会开始闪烁。

高军介绍说,智能管理系统的实时监控能发挥不少作用,不仅能够在使用者忘关水龙头的时候及时提醒,还能随时调配热水使用情况,实现热水供应系统的监测、控制和节能优化。

“通过智能管理系统,我们还能设置热水的温度,令其稳定在适宜水平,减少因为等水变热而产生的浪费。”他说。

热水随开随用,让经济管理学院大三学生王尚玉和室友们尤为满意。在杨浦校区的两年间,虽然宿舍也有独立浴室,但因为安装的是电热水器,所以使用前需要等待,或者提前打开开关。

“平时运动回来一身汗,等着水烧热容易着凉。如果提前开热水器,又会浪费电。有了恒温热水就没这个担心了。”王尚玉说。 

每幢宿舍楼里的热水龙头,都处于智能管理系统的实时监控当中。而除了1400多个热水监测点,智能管理系统还管理着2800余个用电测量点。换句话说,教学楼、宿舍楼的每一个开关、插座,什么时候在用电、用了多少电,都有实时状态显示。 

“从节能角度来说,末端属地化是最节约的一种。”高军说,简单而言,就是监控每一个“神经末梢”的实时动态。 

除了监控,还能操控。高军告诉记者,如果通过系统看到任何一个“神经末梢”出现异常,都可以直接操作,解决问题。  

事实上,“新能源智能微电网”已经实现了“感知性”管理。例如,学校里的智能路灯,集合了WIFI、充电、监控等功能,还可以根据外界光亮程度、周边人员数量等因素的变化,而自动调整照明亮度,达到节能的效果。高军说,临港校区的能源使用和管理,如今已可以做到“无死角、全方位”的采集与监控,并建立智能化调度,最大程度避免能源浪费。 

利用风能、太阳能发电,再通过智能管理提高使用效率,“新能源智能微电网”让上海电力大学临港校区较普通校园显得更加节能。 

王飞告诉记者,通过清洁能源自主供电和能效管理,临港校区的年均能耗可以比普通校园降低25%至30%。虽然面积比老校区大了一倍,学生数量也多了不少,但临港校区的实际电费,却与老校区基本持平。 

除了节能,还能减排。据悉,“新能源智能微电网”启用至今,已经节省了近483吨标准煤的使用,减排的二氧化碳和二氧化硫总量分别达到了约1203吨和36吨。 

基于“新能源智能微电网”,许多创新应用也得以在校园里实践,除了智能路灯外,最显著的一个便是拥有光伏板的停车棚,可直接为停在棚内的电动车充电。 

据王飞介绍,校园里的风力和光伏这两种清洁能源的发电量,能够占到总体耗能的20%。“目前,学校采取自发自用的原则,如果在寒暑假期间,多出来的电能甚至可以上网,反供给电网。” 

他说,校方希望通过“新能源智能微电网”项目,为高效能源管理、节能改造以及运营管理模式提供一个可借鉴的新标杆。

校园里有了“新能源智能微电网”项目,让研究生们“近水楼台先得月”。

 

对于上海电力大学来说,这个项目还有为师生提供学术研究实践机会的作用。  

杨欢红是电气工程学院的一名研究生导师,她带领的多位一年级研究生,从去年暑假开始,就已经参与到“新能源智能微电网”项目的建设当中。

史博文就是其中之一。去年考取上海电力大学电气工程学院研究生后,他一半的暑假就贡献给了“新能源智能微电网”。史博文收到的任务,是和几名同学合作对学校6号变电站的硬件设备进行调试。开工第一天,他开车一个多小时,早上8点就赶到了仍在建设当中的临港校区。 

8月正值酷暑,天气闷热。变电站没有窗户,又不通电,一群人在里面热得直冒汗。一台设备需要调试的项目有上百个,还得记录各种数据,拿着继电保护综合测试仪的史博文,没多久就湿透了。

“我现在还记得,当时第一台设备调试用了6个小时的时间,走出变电站,衣服都能拧出水来。”有了第一台的经验,史博文的速度也提升了上来,之后的十余台设备,调试时间逐渐缩短到了1至2小时。 

即便如此,第一天的工作还是持续到了半夜12点钟。第二天,他又一大早赶到变电站,完成了剩余设备的调试。

“那段时间虽然辛苦,但还是挺有收获的,练习了不少实际操作,对以后的学习研究也有帮助。”史博文说。

洪雨是史博文的同学。她接手的任务要稍微轻松一点:负责光伏版分布图的设计和绘制。“起初没有真正实践过,都是通过看研究论文来了解光伏、了解电气工程。这次半个暑假画了10幅光伏图,在正式学课程之前就建立起了更立体的认知。”她说。 

杨欢红告诉记者,校园里有了“新能源智能微电网”项目,让研究生们“近水楼台先得月”,不仅能够从中发掘今后研究的主题和方向,还能从实际操作中积累更多的经验。事实上,项目设计、建设过程中,也包含了不少老师科研成果的转化和落地。 

“如果不是需要兼顾这一功能,‘新能源智能微电网’若是统一使用某种光伏发电系统,建设成本还能下降,发电效率也能提高。”王飞说。 

“新能源智能微电网”也吸引了众人的关注。据王飞介绍,新校区建成后,经常有单位专程前来参观考察这个项目,除了兄弟高校之外,还有不少电力、节能领域的企业。 

“我们将进一步完善这个项目,看是否能够尽快形成可复制推广的模型。如果可行,这将成为校园、园区等综合性场所节能减排的一种新选择。”