齊新霞 成燦明 郭澤鑫（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠海 519088）

高校能源綠色規(guī)劃
——新常態(tài)

齊新霞 成燦明 郭澤鑫
（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠海 519088）

本研究以“綠色”為主題，通過實(shí)地考察、資源歸納，并與綠色技術(shù)有效結(jié)合，具體內(nèi)容包括：學(xué)校生物能的利用；風(fēng)能的利用；太陽能的利用；水資源的循環(huán)利用；地源熱泵技術(shù)的運(yùn)用。目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)綠色校園，不僅節(jié)省資源，而且對(duì)全國范圍內(nèi)的高校都起到示范性作用和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。研究風(fēng)能、太陽能、沼氣等綠色技術(shù)，讓綠色能源技術(shù)與校園一體化成為可能。走可持續(xù)發(fā)展的道路，合理分配和利用學(xué)校的資源，打造綠色能源校園。

綠色校園 能源規(guī)劃 可持續(xù)發(fā)展

1　前言

本項(xiàng)目以人口密集大的北京理工大學(xué)珠海學(xué)院為研究對(duì)象。該校師生三萬余人，占地5000畝，這個(gè)巨大系統(tǒng)運(yùn)作起來的能源消耗可想而知，根據(jù)調(diào)研該校2014年耗電量約2300萬度。如果能夠充分利用自身資源，例如土地、人力、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能資源等，達(dá)到自給自足將是何等美事。項(xiàng)目建設(shè)符合國家能源發(fā)展規(guī)劃“2014-2020”的能源規(guī)劃政策，也符合珠海市高校作為節(jié)能創(chuàng)新方案實(shí)行的政策要求，并與學(xué)校發(fā)展一脈相承。

2　理論依據(jù)和研究?jī)?nèi)容

綠色工程是指通過測(cè)量和控制技術(shù)，創(chuàng)建更高效的技術(shù)與流程，以獲得環(huán)保型產(chǎn)品和系統(tǒng)。通過提供測(cè)量、自動(dòng)化和設(shè)計(jì)工具，能夠采集并分析實(shí)際數(shù)據(jù)，然后調(diào)試或解決問題。其中的環(huán)保型產(chǎn)品包括太陽能電池、風(fēng)能發(fā)電機(jī)等，可將大自然的環(huán)保能源轉(zhuǎn)化為人類可利用的產(chǎn)品。

3　調(diào)研結(jié)果及分析

調(diào)研可知全國高校每年總耗能約1790萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國生活消耗總能量的7%；全國高校每年總用水量約41億噸，占全國生活用水的8%；全國高校在校生占全國城鎮(zhèn)總?cè)藬?shù)的4.4%；因此，在高校開展節(jié)能減排，不僅可以節(jié)約大量能耗與用水，而且會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)示范作用。

本研究以“綠色北理”為對(duì)象進(jìn)行調(diào)研。北理珠屬于自然土壤，其形成是風(fēng)化作用與成土作用同時(shí)進(jìn)行的結(jié)果，該類土壤有利于風(fēng)能發(fā)電和沼氣池的建設(shè)。

4　綠色能源規(guī)劃設(shè)計(jì)

4.1綠色設(shè)備布置設(shè)計(jì)

沼氣工程的布局規(guī)劃。調(diào)研分析可知，在校內(nèi)通過沼氣工程建設(shè)，包括厭氧發(fā)酵及配套工程技術(shù)，處理降低糞水有機(jī)質(zhì)，達(dá)到或接近排放標(biāo)準(zhǔn)并按設(shè)計(jì)要求獲取沼氣，平均每天可轉(zhuǎn)化電能5250kJ。在實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)的同時(shí)，利于化學(xué)與材料學(xué)院師生的學(xué)習(xí)和研究。依據(jù)調(diào)研結(jié)果和相關(guān)原理，根據(jù)學(xué)院建筑物、人員分布情況，擬在離生活區(qū)不遠(yuǎn)的校內(nèi)山坳里建設(shè)沼氣池，進(jìn)行能量循環(huán)利用。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)三相電并網(wǎng)供電系統(tǒng)規(guī)劃。根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果和相關(guān)原理，本研究擬在學(xué)校小山坡上修建一個(gè)含有45臺(tái)風(fēng)機(jī)的小型風(fēng)力發(fā)電站，該電站每年可生產(chǎn)6346千瓦×45=285570千瓦電，滿足學(xué)校相應(yīng)需求。對(duì)于有結(jié)余的電能，本研究擬采用雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以雙向晶閘管軟并網(wǎng)方式，輸入電網(wǎng)，并在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間連接一只雙向晶閘管對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；特點(diǎn)是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，連續(xù)調(diào)節(jié)加在負(fù)載上的電壓波形，進(jìn)而改變負(fù)載電壓的有效性。本研究采用變速衡頻發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度可在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)到最優(yōu)，不需要其它附加補(bǔ)償設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。

太陽能一體化建筑規(guī)劃。目前珠海市已經(jīng)在積極推廣普及太陽能一體化建筑和太陽能集中供熱水工程，并建設(shè)太陽能采暖和制冷示范工程。根據(jù)調(diào)研分析結(jié)果和相關(guān)原理，本研究擬在學(xué)校建筑物屋頂建設(shè)太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)設(shè)施，并在校園內(nèi)道路和景觀照明中推廣使用光伏電源，布建校園太陽能發(fā)電網(wǎng)，并計(jì)劃逐步實(shí)現(xiàn)智能化。

光導(dǎo)纖維技術(shù)規(guī)劃。本研究擬將光導(dǎo)纖維技術(shù)用于室內(nèi)照明。通過光導(dǎo)纖維式太陽光導(dǎo)入器，由光學(xué)透鏡將太陽光聚焦，用光纜把陽光傳送到室內(nèi)和地下室等地方。太陽光導(dǎo)入器可安裝在室外房頂、陽臺(tái)、地面、墻壁等處，可以實(shí)現(xiàn)任何地方一年四季均照得到太陽光，每天從太陽升起到落下，室內(nèi)都有固定陽光直射，并且該陽光可以移動(dòng)，可以10多個(gè)小時(shí)享受免費(fèi)太陽光。本設(shè)計(jì)擬在所有教學(xué)樓和宿舍樓布置光導(dǎo)纖維技術(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)估算每天將節(jié)省幾十萬度電。

地源熱泵技術(shù)在建筑空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)劃。地源熱泵技術(shù)在建筑空調(diào)系統(tǒng)上的運(yùn)用是利用地表淺層中蓄存的能量，通過輸入少量電能，實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，把地底下溫度與我們環(huán)境溫度進(jìn)行交流，降低環(huán)境溫度。該技術(shù)具有環(huán)保，無燃燒的特點(diǎn)，不需使用冷卻塔，沒有外掛機(jī)，不直接向周圍大氣環(huán)境排熱。一機(jī)兩用夏季制冷及全年提供生活熱水，本研究擬將該技術(shù)用于校院，由文獻(xiàn)分析和粗略估算可知，項(xiàng)目的實(shí)施可為學(xué)校每年節(jié)省約5000萬度電。

污水處理系統(tǒng)。通過排水系統(tǒng)的修建，對(duì)生活污水進(jìn)行處理，可以達(dá)到循環(huán)再利用。由文獻(xiàn)可知，通過污水處理系統(tǒng)，可以為高校每年節(jié)省43.6%自來水。

建筑物景觀照明使用新型節(jié)能燈?，F(xiàn)今，全球僅有四所高校將LED大面積用于校園照明。除了天津工業(yè)大學(xué)，其他三所為，北卡羅來納州立大學(xué)、加州大學(xué)圣巴巴拉分校和阿肯色大學(xué)。天津工業(yè)大學(xué)新校近5000盞功率為60W～80W的LED照明燈具遍布馬路、草坪和校舍，每年節(jié)電高達(dá)100多萬元。本研究擬在校內(nèi)各種建筑物上安裝自主設(shè)計(jì)的LED新型節(jié)能照明燈，該燈具可以智能控制和自動(dòng)感應(yīng)，可以通過熱感應(yīng)判斷周圍人流量，可以智能調(diào)暗，甚至關(guān)閉，這樣可節(jié)省大量電費(fèi)。

混合能源發(fā)電站。本研究擬在知行樓到精工樓之間的空地修一座混合能源發(fā)電站，把太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芩l(fā)的電匯于一處，各種能源集中在一個(gè)大型發(fā)電裝置中，然后重新分配使用。并將發(fā)電站設(shè)計(jì)成三所，以便交叉持續(xù)供電及應(yīng)急供電，并可減少單機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

4.2投資收益分析

根據(jù)調(diào)研，我校每年電費(fèi)近兩千萬元，可見項(xiàng)目一旦落成，對(duì)我校能耗降低有很大意義。盡管項(xiàng)目前期投入很多，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看不會(huì)虧本。

5　結(jié)語

由調(diào)研和分析可知：項(xiàng)目一旦實(shí)施，宿舍樓每年將節(jié)省5000萬度電的生活熱水，每年節(jié)省43.6%自來水；通過太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、沼氣發(fā)電等，將源源不斷給各教學(xué)樓、宿舍樓等供電，每年會(huì)過剩上千萬度電，給學(xué)校經(jīng)濟(jì)能源發(fā)展帶來不可估量的價(jià)值體系。

［1］秦易.太陽能電池技術(shù)進(jìn)展與趨勢(shì)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011年第16期.

［2］孫達(dá)科.大學(xué)校園景觀的綠色規(guī)劃設(shè)計(jì)原則探析［J］.吉林藝術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008年第6期.