电力行业绿色变电站研究现状分析

陈 鹏，陈军伟，陈瑞峰，禹 波，王永超

（河南送变电建设有限公司，河南 郑州 450051）

工业革命的到来推动了全球化的经济发展，同时也对世界各国提出了各种各样的挑战。其中，以能源和环境危机最为突出[1]。而电力作为调控能源和环境危机的重要手段，对其进行升级改造显得至关重要。随着各种清洁能源，如风能、太阳能、潮汐能不断被推广应用，从源头上缓解了能源危机和环境危机。变电站作为电网系统中的关键一环，对其进行升级改造，可降低对能源和环境的消耗。因此，许多学者展开了对绿色变电站的研究与应用。目前，对于绿色变电站的定义是“四节一保”，即节水、节地、节材、节能和环保[2]。2013 年，南方电网公司颁布了电力行业第一部关于绿色变电站建设标准文件（《3C 绿色电网建设评价标准》），蔡振华等[3]根据该标准调研了南方电网部分绿色变电站工程，分析其落实情况并给出需要完善的地方。李磊[4]结合绿色变电站的概念和评价指标，从“四节一保”方面给出了绿色变电站的一些设计思路。通过查阅文献，发现之前的研究集中在绿色变电站的概念设计或者对变电站局部进行绿色施工。本文将依据绿色变电站的定义，分别从给排水、装配式建筑、绿色照明等方面描述绿色变电站的研究情况。

1 给排水设计

针对绿色智能变电站的建造要求，高旭浩[5]提出了给设计优化排水系统的原则和技术措施，包括节水、低排放、选择环保材料、因地制宜进行设计等。曹利刚[6]从给水和排水两方面描述了变电站用水排水的特点，并以此提出了站内给排水设计的一些具体措施。彭李斌[7]给出了更加详细的给水和排水系统分类，并增加了给水系统自动控制和污水回收利用等内容。张红[8]首先评价了给排水优化设计的意义，然后结合具体工程，给出了变电站优化设计的部位及管材选型等内容。

中国是一个水资源分布极不均衡的国家，而变电站大多数建造在农村或偏远地区，所以，对变电站给排水系统进行合理化设计显得尤为重要。通过以上研究，可以发现在今后的给排水设计中，核心是节水减排，建立站内雨水收集系统、污水处理循环利用系统。消防系统考虑采用合成泡沫灭火器、干粉灭火器，减少站内水资源的使用。另外，要集中处理变电站内含油废水，禁止对周边的生态环境产生不必要的危害。

2 装配式建筑

目前，变电站装配式建筑有两种类型，即装配式混凝土结构和装配式钢结构。张媛媛[9]主要介绍了装配式钢结构在变电站土建施工中的应用范围和效益分析，并提出装配式围墙技术中布置预埋管的方案，以此提高工艺质量。代兵等[10]以某变电站生产综合楼为例，对比分析了装配式混凝土结构和装配式钢结构的优缺点。结果表明，由于预制钢构技术较预制混凝土结构发展成熟，造成后者的建造成本更高；另外预制混凝土结构体积大且笨重，安装时不易控制施工质量。吕航[11]通过比较传统围墙与装配式围墙，发现装配式围墙不仅可以提高施工效率，而且可以有效地节约资源，同时给出了装配式围墙施工的技术要点及工艺要求。电缆沟作为变电站中放置电缆的重要组成部分，在工程前期，使用装配式电缆沟可以节约资源，改善施工工艺；后期则可以大大降低运行维护成本，具有广阔的应用前景[12]。李辉等[13]讨论了国内外电力行业装配式基础研究情况，发现装配式基础在变电站设计中通用性差、质量大等弊端，仅在输变电工程中有一定应用。孙永彦等[14]以兰州市某小型变电站为例，采用工作分解结构法和层次分析原理，得出预制构件运输吊装和混凝土基础浇筑是影响装配式变电站成本高的主要因素，最后给出了具体的应对措施。

装配式建筑具有施工工期短，工艺美观，占用现场资源少且更加环保等优势，在绿色变电站的设计中将会得到更加广泛的应用。但运输和安装成本较高，目前仅在部分构筑物中被使用。如何解决环保与成本之间的矛盾，是今后绿色变电站设计的研究方向。

3 绿色照明

20 世纪90 年代初，美国国家环保局首次提出“绿色照明”的概念，即使用能效高、安全可靠或新型能源的灯具。通过分析LED 光源的优势和存在的问题，刘涛等[15]引入变电站智能控制照明系统，来提高LED 光源寿命和太阳能利用效率，达到节能减排的目的。侯景尧等[16]以某220 kV 变电站为研究对象，对LED 灯与普通灯的照明和节能进行比较，进而设计优化变电站照明设计方案，以满足绿色照明要求。刘汝琛等[17]从技术和经济方面对智能照明系统与传统照明进行比较，并结合具体实例得出智能照明系统可以有效节能减排，增加灯具的使用寿命，提高照明质量。李积煜[18]提出将太阳能光伏发电引入保护小室的方法，从灯具和太阳能电源选择方面介绍了光伏发电在综合保护小室的工作原理。金曼等[19]基于多晶硅光伏电池的优势，将其应用到某220 kV 变电站，定量地分析了光伏电源产生的经济效益和环境效益。

国家电网公司对变电站的建造要求是逐步实现“两型一化”。随着变电站建造标准的提高、站内照明需求的增加对站内电源的负荷也越来越大。因此，对变电站照明系统进行优化设计，实现绿色照明具有重大的战略意义和经济意义。通过以上文献发现，目前关于绿色照明的研究集中在灯具、光源选择和控制系统的优化等方面，并未在变电站内大规模应用。在今后的变电站设计当中，应将光源、灯具选择、照明控制系统统一结合起来，使整个变电站的照明处于整体设计当中。同时利用新技术、新材料和新工艺，将传统照明的变电站建为绿色照明变电站。

4 结论

本文通过给排水设计、装配式建筑、绿色照明三个方面叙述了当前关于绿色变电站的研究现状，通过对前文的探讨可得到以下结果：①变电站的给排水系统核心是节水减排，应充分利用站内水资源，同时对站内废水进行集中处理，避免污染周围环境。②装配式建筑具有施工工期短，工艺美观，占用现场资源少且更加环保等优势，但其运输和安装成本较高，并未在电力行业中被广泛应用。因此，在使用装配式建筑时，应做好充分的市场调研及站内设计，使经济与环境利益达到最大化。③在今后的变电站设计当中，应将光源、灯具选择、照明控制系统统一结合起来，并且应用到整个变电站的照明设计当中，降低对站内电源的消耗。同时利用新技术、新材料和新工艺，最终实现变电站的绿色照明。