基于環境約束的電源結構優化設計

梁碧輝

摘 要：改革開放以來，我國在科技、經濟方面都得到了不斷的發展。現下，在智能電網建設的大環境下，我國電力與環境協調發展出現了極大的紛爭問題，使得兩者之間的矛盾越發突出，導致智能電網分布狀況也極度不平衡。在文章中，作者將根據中國環境與電力發展的現實狀況，結合國家的相關政策，淺析在環境約束下電源結構的優化設計，以供大家參考。

關鍵詞：環境約束；電源；結構優化設計

中圖分類號：V242.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0121-02

1 概述

隨著當下我國政府逐步全面推進智能電網的建設，其與環境保護的紛爭問題已經逐步的在人民生活中顯現出來。電力設備旨在高效率、高安全的為人民提供優質的電能，也是我國經濟發展結構中的重要部分，故得到了政府和人民的廣泛關注與全面支持。針對以上這種情況，結合我國不同地區環境的現狀，在下文中，將針對城市和農村的用電需求，淺析相應的電源結構優化設計。

2 基于環境約束的電源結構設計現狀

在環境的可持續協調發展的過程中，存在著SO2、CO2、煙塵等污染物排放量過多等一系列問題。

我國的電源結構要滿足未來迅猛增長的電力需求，在農村，存在著智能化方面欠缺，絕大多數還依靠人工作業，不僅工效低、勞動強度大、費用高、而且存在較大的施工藥安全隱患等問題；在城市中，智能電網的建設成為國內外關注的熱點問題，這也符合當今環境保護、節能減排和可持續發展的要求。在下文中，將結合這兩點進行分析。

3 基于環境約束的電源結構設計分析

結合以上基于環境約束的電源結構設計的現狀，根據研究資料，認為電源結構設計分析如下。

3.1 滿足安全性需求

醫院發生停電，易發生病人生命安全隱患；黨政機關突然停電，可能會發生機密要害文件丟失的危險；如果軍事設施停電，就威脅到國防安全；公共場所、交通設施如果停電，極易出現公共場所混亂、公共交通阻塞等一系列的公共安全隱患出現。不論是對應個人，家庭還是整個社會，因停電事故導致的安全事故和財產損失，都是不能簡單的用物質金錢多少來衡量的。總而言之，大范圍的停電事故不僅關系到國泰民安、也會影響到社會穩定。另外，由于停電事故發生，可能會導致一些重工業的機械設備發生一些關系工廠安全的次生災害（例如設備突然熄火導致火災），主要容易出現在軍工廠或者重工廠單位。從實際來看，停電帶來的安全性威脅是第一位的，對于大城市而言，電網故障時的安全性需求應急響應，應該首先考慮。總體來說，安全性需求指用戶的人身以及財產的安全在因停電而受到威脅時對電力應急的需求。

3.2 滿足經濟性需求

因停電出現工廠嚴重減產、停工、設備故障等經濟性財產損失時用戶對應急電力的需求就是經濟性需求。對供電用戶按用電性質來劃分，一種為居民用電，另一種為產業用電。居民用電從本質上來講是純粹電能消耗，產業用電不同，在耗電的同時也在創造經濟價值，產業用電也分工業用電和服務業用電兩種，之所以引入用戶直接停電損失這個概念，就是為了衡量用戶單位的經濟性需求。停電時用戶直接承擔的損失就是用戶直接停電損失。一旦停電發生，中斷正常生產活動，用戶遭受直接停電損失。直接停電損失通常是由未曾預期到的停電的短期效應決定的。當下，主要有3種方法來計算用戶直接停電損失：用戶調查法、間接分析法、針對實際停電事故的估算法。用戶調查法是通過對用戶在各種假想停電方式下的停電損失進行調查來衡量停電損失的大小；間接分析法是按照單位時間或單位用電量的平均產值水平來計算停電損失；針對實際停電事故的估算法是根據已有大停電事故來間接估計、估算停電損失。

3.3 滿足優質性需求

停電造成用戶無法進行正常的作息生活時對電力應急的需求就是優質性需求。一方面，停電導致無法照明、電器停止工作，既影響到用戶的生活，又使工作環境遭到破壞；另外，由于缺電，電能質量達不到額定標準，也對用戶的生活質量產生影響。一旦發生重大電力事故，機關單位的優質性需求要比居民用戶的優質性需求更高。為此，用E表示用戶的優質性級別，用戶的優質性級別由其單位綜合性質決定。用戶安全事故次數指標體現了用戶發生安全事故的頻度λ，計算方法是在一年內由于停電用戶發生安全事故的次數，目前只能通過統計以往的安全事故情況獲得。用戶安全事故總傷亡人數指標體現了用戶由于停電事故導致的人員傷亡情況。總傷亡人數記為N，由于停電會造成安全事故隱患的用戶單位主要集中在醫院、商場、城市交通軌道等。根據這些用戶單位以往停電時事故的傷亡人數最高值作為此指標的量化值。

3.4 玉米機械電源結構設計

在我國的糧食作物中，玉米是重要的一部分，在下文中，將結合環境的制約，從玉米機械電源結構設計進行分析。播種過程中，當玉米種子下落經過電容平板時，會引起電容的變化，電容的變化量與種子的質量成正相關；種子完全通過后，電容迅速恢復到原始的數值，形成一個脈沖信號；電容傳感器采集一系列的電容脈沖信號，并用峰值分析方法進行處理，計算獲得的兩個峰值信號之間的時間，便是播種單粒種子的時間；將該時間乘以播種機當時的行進速度，即為理論株間距。系統裝載在RN-Z02型玉米播種機上，由東方紅LX1000型拖拉機牽引并提供電源。

系統以80C51型單片機為核心，與TAM7008型顯示屏和LTE-1201型聲光報警器連接在一起并安裝在拖拉機上。系統由拖拉機上的蓄電池提供電源，在顯示屏上設置系統參數和查看運行狀況。單片機接收各種傳感器的數據并進行分析，判別得到種箱排空、導種管堵塞或滑移率過大時便啟動報警器閃爍和發出聲音，顯示故障原因并提示操作人員排除。電容傳感器為CMBR3116型，安裝在導種管的下方末端，其電容變化的脈沖經過信號調制器轉換后發送給單片機。兩個霍爾傳感器為JLl8A3型，與單片機連接，分別安裝在拖拉機和播種機的車輪上用于測定轉速。endprint

3.5 精密播種的電源結構設計

在我國農業的播種環境中，機器的用電安全性存在以下問題：（1）控制柜內線路混雜，存在安全隱患且浪費大量空間；（2）機器接電方法不規范，隨著機器運進，電線在育苗槽肩及基質表面拖動易磨損漏電，且在一定程度上破壞了農作物種苗的發育環境，另外，電路開關、端子排、控制顯示器等都隨意擺放，線路雜亂且沒有固定方式，需要改進機器接電線路。

在實際播種中，農作物育苗大棚縱深方向每隔30～40m、水平方向每隔4～5個育苗槽設置有一個電線插座，負責播種機的電力供應。2BQ-28型農作物精密播種機的接線方法為：由電線插座引線經槽肩、基質表面，在萬向輪升降桿繞匝（播種機工作時萬向輪向上收起擰緊）固定后通過電線插排接入控制柜。這種接線方法存在以下問題： （1）不符合電力系統設計要求；（2）萬向輪升降桿不具有繞線器的功能，容易發生電線掉落被機器碾壓的情況；（3）機器行進時，電線在育苗槽槽肩、基質表面拖動，電線表面的絕緣層受到嚴重的磨損，形成用電安全隱患。

所以在用電的過程中，為保障用電安全，做如下改進：在育苗棚內頂部、育苗槽肩正上方設置托架，控制柜外部增加一個繞線柱；機器接電線路從電線插座引出，經托架后在繞線柱上繞匝、固定，最終接入控制柜。另外，控制柜外部采取雙LED燈顯示機器工作狀態，利用機械造型原理中點具有高度集中感覺，大面與點之間形成強烈的對比作用，極易引導視線、突出焦點。

4 基于環境約束的電源結構設計展望

結合我國電力建設的弊端，在下文中淺析根據環境約束的電源結構設計的展望：

針對電力建設與環境保護相互矛盾的現狀，各級政府要共同制定運行創新的電源結構設計和環境保護的體系。一是省、市、縣三級財政共同設立農村污水處理設施運行經費專項資金，將運行經費納入財政預算，采用以獎代補的形式進行補助。二是逐步開展收費，根據當地實際通過繳納排污費或服務費的形式，由農民承擔一部分費用。

5 結束語

綜上所述，在進一步解決環境問題的電力工程中，建立創新型的電源結構設計是其突破口。要建立與之相符的可持續發展電力建設，相關的政府管理部門應該在其中發揮自身的作用，制定相應的政策；相關的企業應該充分重視自身的發展規劃，積極響應政府等管理部門的號召；相關的技術人員應該結合環境，有效的提出新思路。只有這樣，才能使電力得到更好的發展。

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