提高变电站工程节能减碳水平的设计及应用

黄天诚

摘要：作为电网系统中电力传输的枢纽环节，变电站工程项目的建设过程中需要提高节能降碳的标准，增加绿色低碳的设计创新和措施优化，从建设过程到投产使用阶段，全过程助力“双碳”目标实现的快速推进。本文主要浅析几种以提高节能减碳成效为目的的变电站工程节能减碳设计及应用。

关键词：变电站工程;节能减碳;绿色环保

一、变电站工程节能减碳的背景及现状

我国正在进行一场实现碳达峰、碳中和的社会系统性大变革，正在努力建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。电力公司同样在加快构建清洁低碳、安全高效能源体系，持续推进碳减排。而电力变电站作为电力系统中的重要组成部分与环节，随着城市的发展和电力需求的不断增加而持续规划投资与建设中，亟需优化传统的建设设计方案，提高对绿色建造的重视程度，加速对绿色环保节能减碳的措施落地，从变电站工程施工建设过程，至建成投产使用的后期阶段，研究创新更高效、更节能的设计方案并推广应用。目前常规变电站工程节能减碳方面存在以下不足之处有以下几点：

1.变电站照明系统耗电量大

变电站照明系统包括站区路灯照明及配电楼内照明，均属于必要配套设施。但室内照明因运行需要常长时间处于开启状态，站区电气路灯每日夜间常亮约12小时，造成大量电能消耗，节能降耗率偏低。

2.通风及控温系统消耗大量电能

常规变电站配电楼内往往需要安装数台空调以满足运行单位对设备间温度控制的要求，例如组合电器开关室内需要安装空调，在夏天气温较高时吹送冷风，降低室内及组合电器设备的问题，避免出现设备故障的情况;蓄电池储藏间同样需加装空调，保证在冬季气温低时吹送暖风保证蓄电池温度在25摄氏度左右。除此之外，为起到通风、排烟、排SF6气体等作用，配电楼还会装有一定数量的轴流风机。以上空调和轴流风机常年运转造成大量电能的消耗。

3.传统设计手段与设计理念落后

目前大多数变电站工程在设计过程中过分依赖于对以往成熟工程的借鉴与巩固，缺少对节能减碳、绿色建造、助力“双碳”的深入研究、思考、创新和应用。建筑材料的选择放弃和规避了很多新型环保的材料，站区布置及设备的布置对资源的节约考虑不足，对于新型数字化技术及手段的探索引用尚不够深入。

二、几种变电站节能减碳的设计及应用

1.站区内太阳能路灯的安装应用

在变电站站区内设计安装太阳能路灯，替代传统的电钠路灯。太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，免维护阀控式密封蓄电池储存電能，超高亮LED灯具作为光源，并由智能化充放电控制器控制。无需铺设线缆、采用直流供电、光敏控制，具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便等优点。太阳能路灯除了安装简便，不用铺设输电线路的优点外，最大的优点是能够在白天通过太阳能电池接受阳光照射产生的电能给蓄电池充电，将光能转换为电能，通过太阳能控制器将电能存储在蓄电池中。当天黑后，即太阳能停止充电，控制器开启光源，提供充足的站区照明。

2.配电楼内灯光系统的设计改进

配电楼内部使用“绿色照明”的设计理念，根据各区域的生产要求，采用多种形式灯具满足不同区域舒适度要求，使用高效灯具，并采用满足国家标准的节能型光源，深入落实节能要求。设计时遵循的基本原则为：根据工作场所照明度要求、工作作业需求以及照明种类的不同，合理选用高光效、长寿命的LED光源;开展精细化照明设计，减少灯具数量;在满足作业区域、岗位照明需求的前提下，选用防炫光、无光污染的照明器具;选择结构安全可靠、配光高效合理的灯具，注重配套电器的节能高效。站内灯具采用高效率灯具，同时使所选灯具的配光曲线与环境相适应，使被照面照度均匀，避免照度过于集中或分散。合理考虑并选用运行可靠、使用寿命长、自身功率低、频闪小、噪声低、谐波含量小、电磁兼容性符合标准以及性价比高的镇流器。镇流器作为灯具的耗能器件之一，同时对照明质量和电能质量有很大影响，选择合适的镇流器利于提高灯具节能降碳的效果。

3.优化楼内通风及空调系统的设计

配电楼内根据设计单位与运行单位的要求，往往会在墙上及楼顶上安装多个轴流风机，并在开关室及控制室配备多组空调，起到通风、温度调节的作用。为了避免单纯提高轴流风机和空调的个数、调高送风量来实现温度的调节和排风的要求，设计人员应考虑组织室外冷热风侵入与渗透的防治。由于北方地区冬季北风较多，配电楼的入口大门应避免设置在朝北向，可以避免大量冷风的倾入，从而降低了空调的能耗量。同时优化轴流风机的布局，设计过程中充分考虑风机排风量及高度位置。因大部分变电站的轴流风机以排烟气及SF6气体为主要功能，需合理布置在SF6气体扩散区附近。从节能减碳的角度出发，创新增加轴流风机的使用功能，增加调温控制功能，与空调同时具备感温、控温功能，连接温度控制器实现物理式排温控温，既能提升整个配电楼内温度控制的效果，同时减少了空调高耗能设备的使用量，从而降低了对能源的消耗。

4.采用绿色设计BIM 技术的应用

BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM平台上可建立暖通、给排水、强弱电的综合模型，同时拥有着强大的数据处理能力，可以快速计算并进行分析，输出结果，对变电站工程节能减碳的分析具有很大的理论价值和实际应用价值。BIM技术还可以把不同专业设计结合起来，具备解决设计阶段、检查碰撞的不同的专业冲突等作用，可以有效的避免在施工阶段才发现的这些冲突所带来的浪费问题，为节约建材提供了非常有力的贡献。

结束语：

从以上对变电站工程节能减碳的分析和几种设计方式及应用可以看出，变电站建设过程中仍然有大量提高节能效率、助力减少碳排放的研究创新空间。因此，为了在建设领域助力实现“碳达峰、碳中和”的目标，我们要继续高度重视绿色建造的工程管理理念，充分开拓思维，思考创新更多变电站工程节能减碳的有效措施方案并加以应用推广。

参考文献

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