新基建背景下内蒙古电网工程绿色建造应用分析

王 伟，刘广军，崔子倜，张 乐

（内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力经济技术研究院分公司，呼和浩特 010090）

0 引言

绿色建造是按照绿色发展的要求，通过科学管理和技术创新，采用有利于节约资源、保护环境、减少排放、提高效率、保障品质的建造方式，实现人与自然和谐共生的工程建造活动。绿色建造总体目标为安全优质、绿色低碳、经济高效、资源节约、环境和谐。绿色新基建符合可持续发展的要求，能够有效提高项目的经济效益和社会效益，已经成为重要的发展方向。

“十四五”期间，内蒙古电网建设高速发展，绿色建造成为工程建设中的重要内容。当前，内蒙古电网工程绿色建造正处于起步阶段，电网工程建设正在由传统方式向绿色建造方式转型升级[1]。内蒙古电力（集团）有限责任公司（以下简称集团公司）坚持“绿色蒙电”发展定位，结合新基建发展趋势及绿色建造要求，开展了从110 kV到500 kV电网工程绿色建造的应用研究[2]。内蒙古超高压供电公司巨宝庄500 kV 变电站工程及呼和浩特供电公司秀水（如意总部）220 kV 变电站工程在中国电力建设企业协会开展的2022 年度输变电工程绿色建造水平评价活动中荣获三星评价，是集团公司开展绿色建造工作以来首次取得的重要成果。本文对获奖项目的科学管理办法及技术手段进行了介绍，并对现阶段内蒙古电网工程绿色建造中存在的问题进行了分析讨论，针对性地提出了解决措施，对实现工程建设全过程绿色建造，推动电网工程绿色转型具有重要指导意义。

1 电网工程绿色建造存在的问题

绿色建造要考虑安全、质量、效率、环保、生态等要素。在绿色建造总体目标的引领下，工程建造应坚持因地制宜，坚持策划、设计、施工、交付全过程一体化协同，强调建造活动的绿色化、工业化、信息化、集约化和产业化的属性特征[3]。

内蒙古电网工程在绿色建造方面面临诸多问题和挑战。一是内蒙古地区地势较高，西部地区冬季漫长而严寒，对建筑材料和建造技术提出了更高要求[4]。二是绿色发展理念尚未融入工程建造全过程，重视绿色施工，忽视策划、设计和交付过程中的降碳途径，节约资源、保护环境的手段和方法较为单一，浪费资源、污染环境的现象依然存在。三是相关标准体系及评价体系建设不完善，管理人员专业技术水平不高。因此，需要继续深入研究绿色建造在内蒙古电网工程中的应用技术和管理方法，探索符合实际情况的绿色建造方案和策略[5]。

2 提高电网工程绿色建造水平的措施

实施绿色建造、解决节能环保问题必须在确保工程安全质量的前提下进行，利用科学技术最大限度节约资源、减少环境污染，实现“四节一环保”（即节能、节地、节材、节水、环境保护）。全过程、全要素推进绿色建造，要结合优质示范工程成果与电网工程实际情况，掌握绿色建造管理要求和评价标准，持续提升绿色策划精益化、绿色设计标准化、绿色施工智能化和绿色交付数字化水平。

2.1 建立健全标准体系

以住建部发布的《绿色建造技术导则（试行）》为基础，推动完善内蒙古电网工程建设领域绿色建造制度标准建设，构建涵盖规划设计、建设施工、监理运维、低碳环保等方面的建造全过程的标准体系，以标准化手段推进绿色建造，使电网工程绿色建造工作有章可循。

2.2 提升管理人员专业技能

工程管理人员的技术水平对绿色建造工作成效有直接影响，要重视高技能人才队伍建设，注重综合素质培养，加大培训力度，提高管理人员专业技术水平。

2.3 强化科学技术支撑

采用系统化集成设计、精益化生产施工、一体化装修的方式，加强新技术推广应用，整体提升建造方式工业化水平[6]。要结合内蒙古地区地域特点和电网工程实际情况，通过装配式建筑技术实现工厂化加工、机械化施工、流水线建造，减少现场湿作业、减少碳排放、提高施工效率。此外，要积极应用BIM、互联网、移动通信等科学技术，开展项目多方协同管理，整体提升绿色建造信息化水平[7]。

2.4 提高科学管理水平

开展科学管理是提高资源配置效率的主要途径[8]。一是要统筹推进设计、生产、施工等各阶段工作，提升建造管理集约化水平。二是要充分考虑当地地理环境和资源条件，因地制宜对工程建造全过程、全要素进行统筹，科学确定建造目标、实施路径及管理模式。内蒙古地区大多工程需进行冬期施工，要积极推进电采暖，加快推动工程现场用能电气化和低碳化。三是要贯彻落实“3R”原则（即减量化、再利用、资源化），选用安全、节能、绿色、低碳、耐用的设备，使用节能导线、高强钢、非铁磁材料制造的金具等环保材料，减少废弃物产生和污染排放。在办公和生活区安装屋顶光伏设备、分布式储能装置、充电桩等，构建办公区域分布式发、储、用一体的低碳微电网，实现更大程度的节能。四是要建立满足集团公司数字化发展要求的设备模型库，对建筑物、设备、电缆沟等进行精准定位与布置，自动提取相关信息，一站式完成三维模型构建、结构计算和材料统计，提高精确度，降低差错率。

2.5 构建完善考核评价体系

绿色建造成本相对较高，要加强工程项目评估与管理，做好效果评估工作，确保投资回报水平和经济效益[9]。工程建设过程中要做好动态评估，分阶段开展工程绿色建造自评整改工作；同时，要加强绿色建造全过程监督管理，开展绿色建造工作监督检查，将其纳入业绩考核，确保绿色建造工作落实。

3 绿色建造中的主要技术

科学技术持续进步是实现绿色建造的重要基础，BIM、物联网、大数据等技术的综合运用能够有效降低能耗、减少碳排放，有序推动新基建绿色高质量发展。

3.1 BIM技术

BIM 技术的核心是建筑信息模型，它是基于数字技术的建筑物理模型和数据的集合，能够准确表示建筑的几何形状、结构、材料、设备、施工序列等信息，能够与其他相关信息进行交互，有效促进建筑设计和施工等各环节的协同合作[10]。例如，在变电站施工阶段，BIM 技术能够应用于施工过程中的进度管理和材料管理，提高施工效率、减少浪费。

3.2 三维设计技术

三维设计技术主要用于施工前土建、水暖、电气三个专业间的碰撞检查和带电距离校验，多专业能够依托三维设计平台提前介入工程、对施工图进行会审并开展协同设计[11]。该技术能够优化变电站站区水工管道布置、电气管道埋设及电缆沟铺设，有助于减少建设用地、降低施工返工率、提高变电站土建基础施工质量，能够缩短施工工期约10%。同时，该技术可以实现三维可视化效果，直观展示方案的设计理念和细节。

3.3 数字化移交技术

数字化移交技术即利用三维建模技术和三维可视化技术，结合地理信息和工程信息，以数字化模型的形式，整合电网工程基础地理信息、设备三维模型数据及设计数据，移交给相关的使用或管理部门，实现对电网工程数字化模型的直观展示和工程资料的综合管理[12]。

三维数字化移交的核心内容是数据信息和图纸文档，该技术通过ProjectWise 平台和i-model 信息整合模型对数据进行封装、发布和移交，业主可获得两个变电站（即现实变电站、虚拟数字化变电站）和设计信息齐全的变电站信息库（包括项目信息、工程图纸文件、计算书、进度文件、材料数据、采购数据、运维数据、设备技术协议、专业资料等）。

3.4 虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）可以直观展示变电站各部分设计要点、施工注意事项、设备及导线等布置情况，有助于及早发现问题，准确提出改进思路和优化方案，提高设计和施工质量[13]。此外，VR技术能够高度还原设计实景，打造沉浸式三维场景漫游体验，工作人员可以进入虚拟环境与设备等进行互动，了解设计思路及工程关键节点，从而提升培训管理效率。

3.5 在线监测评价技术

以数字化方式对施工现场能耗、水耗、噪声、扬尘、大型设备安全运行状况等各项绿色施工指标进行实时在线监测并给出评价结果，有助于提高施工管理的信息化和精细化水平[14]。

3.6 装配式建筑技术

在工厂内预制建筑构件，再将其运输到施工现场进行组合装配，能够提高建造效率，减少环境污染。装配式变电站现浇作业少、建筑垃圾少，符合绿色施工发展方向。结合使用装配式建筑技术与BIM技术能够提升建造品质、助力绿色发展[15]。

3.7 海绵城市技术

海绵城市技术可以通过“渗、蓄、净、用、排”等措施实现雨水的积存、渗透和净化，促进雨水资源利用，保护自然水系结构和生态环境[16]。

3.8 智慧工地技术

将智慧工地平台引入输变电工程，积极推进管理创新，提高感知层设备适用性，运用AI慧眼、基坑检测、沉降观测、埋件监测等感知层技术和大数据、云计算和物联网等信息化技术对施工现场各项资源进行统筹管理，有利于推动传统建造向绿色智慧建造转型升级[17]。智慧工地平台架构如图1所示。

图1 智慧工地平台架构Fig.1 The platform architecture of smart construction site

4 绿色建造应用效果评估

对绿色建造应用效果进行评估，是实现环境保护目标可持续发展的重要手段。评估结果直观反映绿色建造的应用效果，能够为后续绿色建造工作实施方案的制定及其他电网工程绿色建造工作的开展提供重要指导[18]。

对于内蒙古电网工程，评价指标主要包括能源消耗、碳排放、室内环境质量等，评价方法有现场实测法、实际数据对比法和模拟计算法等。采用现场实测法和实际数据对比法对比实施绿色建造前后的能源消耗、碳排放及室内环境质量情况并进行相应评价，可以确定工程节能减排目标是否实现，建筑物室内环境质量是否达标。其中，室内环境质量的评价内容包括空气质量、温度、湿度、光照等，以及对室内环境产生影响的因素，如材料选择、室内布局、通风系统设计等。

为确定最适宜的绿色建造方案，要对不同策划方案产生的实际效果进行综合比较和分析，可采用加权平均法、层次分析法等[19-20]。此外，要对评估结果进行不确定性分析和灵敏度分析，确保其可靠性和敏感性。

5 实际应用

集团公司坚持绿色发展导向，对七项工程实施策划、设计、施工、交付全过程绿色建造，在降低能耗、减少碳排放、优化建筑布局等方面成效显著。

5.1 绿色策划

项目可行性研究报告获批后，建设单位编制绿色建造总体策划方案，因地制宜对输变电工程建造全过程、全要素进行统筹，科学确定绿色建造总体目标及节约资源、保护环境、减少碳排放、提升品质、保障职业健康安全等分项目标的实施路径，最大限度地节约资源、减少对环境的负面影响，实现“四节一环保”。

5.2 绿色设计

项目按照标准化原则，发挥设计龙头作用，优化平面布局、建筑选材和设备选型。一是优化站内外交通，节约临时用地，实现土方平衡。二是选用带有绿色建材认证产品标识的建筑材料，优选免维护设备，在建筑保温、防水、门窗等方面采用低能耗、低排放的材料。巨宝庄500 kV变电站工程完成多项设计优化，节能效果显著，如表1所示。

表1 绿色设计后部分项目优化情况Tab.1 Optimization of some projects after green design

项目引入多项技术，提高了设计精细化水平，完善了施工方案并使其始终处于最优状态，在确保工程顺利推进的同时降低了对环境的影响。一是运用BIM技术开展全工序优化布置和深化二次结构设计（如砌体设计、钢筋翻样、模板配模等），对钢结构主体进行预先排版及深化节点碰撞校核，在总体设计上细化工序管控颗粒度，实现可视化、数字化和信息化一体应用[21]。二是采用基于三维设计的电缆敷设技术，自动优化敷设路径、校核缆流控制、转弯半径、电缆分层敷设等人工无法准确校核的条目，减少设计及施工返工。三是应用海绵城市技术，对变电站水资源的收集、处理、回收利用等进行统一规划，灵活应对洪涝或干旱情况，构建高效合理的复合生态水系统，提升变电站的水资源综合利用率。四是采用3D打印技术制作变电站全站3D沙盘，并形成现场3D 总平面图，放置于施工现场项目部，帮助施工人员更加直观地了解全站总平面布置及设备摆放情况。图2展示的是主变压器沙盘[22]。

图2 主变压器沙盘Fig.2 Sand table of the main transformer

5.3 绿色施工

（1）项目建立了完善的施工组织架构和管理制度，并制定了节约资源、保护环境的相关措施。同时，项目注重提升绿色施工智能化水平，采用施工模拟技术，按照站内施工进度计划横道图制作了施工进度模拟动画，形成了标准化施工流程[23]。动画展示了从场地开挖到基础浇筑，从架构组装到建筑施工，从电气设备安装到导线连接等过程中涉及的详细工序，高度还原了现场真实施工情况。

（2）工程通过管理和技术措施提高材料节材率。一是实行限额领料，对比分析实际施工材料消耗量与预算材料消耗量，有针对性地制定并实施关键点控制措施。二是建立可回收再利用物资清单，对废料进行回收。三是对周转材料进行保养维护，保持质量状态，延长使用寿命。

（3）广泛采用装配式建筑技术，深化输变电工程机械化施工应用[24]。一方面，采用预制装配式建材，包括预制式电缆沟及混凝土预制构件（散水、围墙压顶、小型基础等），减少现场焊接及湿作业量，减少施工耗能。另一方面，推进机械化施工，采用一体化装修、钢结构螺栓连接等技术，采用定型钢筋或使用低压数控机床进行钢筋加工（折弯、调直、切割），使用锂电池电动工具，提高加工精度和成品利用率，有效节约钢材[25]。项目通过工厂预制化、建设模块化、施工机械化等方式提高建设效率，逐步实现“零焊接、零涂刷、少湿作业”的绿色目标[26]。

（4）引入新技术、新设备，推进工程建设高质量、高效率、低消耗、低排放的工业化进程。统筹布置风光互补太阳能供电系统，采用节水型器具、雨污水处理系统等节能设备设施，提高雨污水系统循环利用率；应用扬尘、噪声、光污染控制技术和建筑垃圾回收利用等技术，打造装配式低辐射（Low Emissivity，Low-E）玻璃集装房，降低了对人体和环境的负面影响，提高了建筑垃圾资源化利用率[27]。例如，巨宝庄500 kV 变电站工程在控制扬尘、降低噪声等方面表现优异，如表2所示。

表2 巨宝庄500 kV变电站工程绿色施工后部分指标完成情况Tab.2 Completion of some indicators after green onstruction in Jubaozhuang 500 kV substation

5.4 绿色交付

各参建单位均已向建设单位完成了数字化交付，交付内容包括由设计单位提供的三维设计模型、源文件数据、竣工图纸等，以及由其他单位提供的工程项目相关的电子文件及电子档案，全部内容均扫描上传至相关平台或刻录至光盘[28]。

6 结语

实施电网工程绿色建造是贯彻落实“双碳”目标、实现电网与自然环境和谐共生的重要举措[29]。集团公司坚持“绿色蒙电”发展定位，将绿色发展理念融入输变电工程建设，大力推动绿色基建。本文结合具体项目阐述了内蒙古电网绿色建造工程在策划、设计、施工、交付四阶段采用的科学管理方法和技术手段，多角度分析了绿色建造过程中存在的问题，从建立健全标准体系、强化技术支撑等方面针对性地提出了解决措施，有助于提升绿色建造水平、推动电网工程绿色转型、实现绿色发展。