關(guān)鍵詞：配電房；綠色建設(shè)；光伏幕墻；儲(chǔ)能系統(tǒng)；近零碳

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-0797（2025）16-0001-04

D0I：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.16.001

0 引言

目前，國(guó)家在各行各業(yè)大力推廣綠色能源應(yīng)用，部分工業(yè)逐步趨向“零碳排放”，為國(guó)家乃至世界的綠色環(huán)保作出巨大貢獻(xiàn)。然而，在電力工程建設(shè)中，綠色概念處于起步階段，尚有較大的開發(fā)應(yīng)用空間。針對(duì)電網(wǎng)設(shè)備（含建筑主體）自用電造成電能損失而增加碳排放的問題，結(jié)合綠色能源建設(shè)應(yīng)用概念，提出建筑主體外墻使用光伏幕墻和加裝儲(chǔ)能等設(shè)備的綠色環(huán)保思路。通過光伏幕墻發(fā)電，供應(yīng)日常自耗，并將余電儲(chǔ)存供夜間使用，以達(dá)到自身接近零碳排放目的，進(jìn)一步在電網(wǎng)建設(shè)中推廣應(yīng)用綠色技術(shù)。

1 技術(shù)原理

1）結(jié)合地方氣候和使用功能因素，使用光伏板作為部分電網(wǎng)建筑主體外墻，起到隔離和發(fā)電作用，同時(shí)美觀時(shí)尚。

2）根據(jù)建筑主體日常自耗能（含夜間），合理設(shè)置光伏發(fā)電和儲(chǔ)能裝機(jī)容量，既滿足日間用電，又能余電儲(chǔ)存并滿足夜間使用。

3）依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和尺寸，光伏幕墻和儲(chǔ)能裝置選取工廠標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，快速簡(jiǎn)易的拼裝方式減少了現(xiàn)場(chǎng)加工。

4對(duì)光伏發(fā)電效能和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行人工智能檢測(cè)，減少人力運(yùn)行維護(hù)成本。

5）采用無(wú)源通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外空氣交換，并進(jìn)一步降低自耗能。

2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

本技術(shù)應(yīng)用基于光伏建筑一體化（BuildingIntegratedPhotovoltaic，BIPV）概念[2]，光伏發(fā)電組件采用夾膠中空光電玻璃。考慮組件的發(fā)電效率及電房室內(nèi)天然透光率，屋面采用不透光發(fā)電玻璃，以最大限度發(fā)揮光伏組件的發(fā)電能力；而四側(cè)立面采用透光率為 20% 的發(fā)電玻璃，確保在最大限度發(fā)揮光伏組件發(fā)電能力的同時(shí)使電房室內(nèi)白天無(wú)須開啟照明，降低能耗又滿足白天運(yùn)維作業(yè)要求。另外，利用光伏發(fā)電玻璃夾膠中空結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電房隔熱功能[3]。

儲(chǔ)能裝置起到儲(chǔ)存余電和夜間供電作用，實(shí)現(xiàn)自給自足（零碳排放）。人工智能技術(shù)，除減少人力運(yùn)行維護(hù)外，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行個(gè)性化調(diào)節(jié)。無(wú)源通風(fēng)系統(tǒng)是使用現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)備，通過優(yōu)化組合形成適合的系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際，它的最大優(yōu)勢(shì)是無(wú)須額外增加研發(fā)成本和自身無(wú)須消耗電能，就可以實(shí)現(xiàn)空氣交換功能。

通過完善上述技術(shù)的組合應(yīng)用，能夠較好地實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程和使用過程的綠色環(huán)保。

3 衍生技術(shù)

基于光伏幕墻目前主要起到墻體隔離和外觀裝飾作用，結(jié)合建筑板房拼裝理念，進(jìn)一步加大研發(fā)，實(shí)現(xiàn)光伏和儲(chǔ)能融入整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)，大大減少建筑結(jié)構(gòu)施工造成的污染，并縮短施工周期。同時(shí)，模塊化理念、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和拼裝，可統(tǒng)一施工工藝，減少因施工人員工藝參差不齊造成的工程返工，提高施工質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。

3.1 光伏建筑一體化（BIPV）

常規(guī)電房采用傳統(tǒng)建筑框架外墻結(jié)構(gòu)，該技術(shù)則在與周邊建筑風(fēng)格融合的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，針對(duì)屋頂及四個(gè)立面墻身采用光伏發(fā)電玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑的屋頂及磚砌墻，安裝光伏發(fā)電玻璃后在與建筑外觀保持高度和諧統(tǒng)一的同時(shí)滿足發(fā)電、美觀、采光、遮雨、電房隔熱等需求，體現(xiàn)BIPV理念的先進(jìn)性。

3.2 “近零碳\"電房

常規(guī)配電房站用電平均功率合計(jì) 3kW ，光伏發(fā)電曲線呈正態(tài)分布，光伏多余電量為儲(chǔ)能電池充電。分析當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，白天09：00一17：00時(shí)間段站用負(fù)荷可全由光伏發(fā)電供電，且約有 盈余電量可送出；17：00—次日09：00需儲(chǔ)能裝置放電來滿足站用電消耗，約 48kW?h ，各時(shí)段數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)市場(chǎng)通用型號(hào)容量規(guī)格 （30，55kW?h） ，選用55kW?h 儲(chǔ)能裝置，可以實(shí)現(xiàn)配電房的照明和空調(diào)設(shè)備用電量與光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)電量動(dòng)態(tài)平衡。在陰雨天氣時(shí)，光伏不出力情況下，可調(diào)整儲(chǔ)能裝置充電時(shí)間，在電力需求低谷時(shí)，儲(chǔ)能裝置充電，儲(chǔ)存電能；在用電高峰期或光伏出力不足時(shí)，蓄電池則釋放電能，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)與光伏發(fā)電系統(tǒng)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“近零碳”電房的全面綠色低碳轉(zhuǎn)型。

3.3 無(wú)源換氣系統(tǒng)

常規(guī)配電房一層地面樓板與電房基礎(chǔ)底板之間形成一個(gè)全封閉的電房地下室，地下室凈高 1.4m .主要用于進(jìn)出線電纜敷設(shè)及運(yùn)維檢修，使用率極低，如不設(shè)置換氣系統(tǒng)，此類地下室空間長(zhǎng)期與外界隔絕，空氣流通不暢，容易產(chǎn)生有毒、有害等氣體，作業(yè)人員偶爾需要進(jìn)入地下室作業(yè)，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高。考慮地下室屬于潮濕空間，如在地下室安裝軸流風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備，電機(jī)容易受潮形成短路故障，使用壽命短。為解決地下室換氣問題，在電房外空地上設(shè)置兩個(gè)不銹鋼無(wú)源動(dòng)力換氣風(fēng)帽，在電房地下室左右兩側(cè)預(yù)埋 ?200 PVC管至風(fēng)帽立柱，立柱頂部安裝的無(wú)源動(dòng)力換氣風(fēng)帽在自然風(fēng)的吹動(dòng)下工作，可以形成一個(gè)幾乎全天候不間斷工作的循環(huán)換氣系統(tǒng)（圖1）。換氣風(fēng)帽無(wú)須電源提供動(dòng)力，達(dá)到了環(huán)保實(shí)用的效果。

表1各時(shí)段數(shù)據(jù)表 單位：kW·h

4 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)常規(guī)電房施工存在施工周期長(zhǎng)、工序多（砌筑外墻和裝飾外墻等）、工藝參差不齊（受人為主觀因素影響）、投運(yùn)后自耗電能和人力維護(hù)成本高等端。與傳統(tǒng)建筑方式砌筑的配電房相比，應(yīng)用光伏儲(chǔ)能等技術(shù)的新型綠色建設(shè)電房，光伏幕墻和儲(chǔ)能裝置等實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)預(yù)制、集中調(diào)試、模塊化配送及安裝，組裝方便快捷，縮短了工期；重點(diǎn)是投運(yùn)后基本不消耗公用電能，同時(shí)減少了人力運(yùn)維成本和主觀因素造成的誤判斷。

在建設(shè)過程和投產(chǎn)使用中，新型綠色建設(shè)電房效能大大提高，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)零碳排放的綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)。

5 工程實(shí)例應(yīng)用

結(jié)合國(guó)家“百千萬(wàn)\"工程、鄉(xiāng)村振興項(xiàng)目和綠色環(huán)保建設(shè)等，選取開平市赤坎古鎮(zhèn)旅游區(qū)內(nèi)新建標(biāo)準(zhǔn)配電房作為工程實(shí)例應(yīng)用對(duì)象。

圖1電房地下室無(wú)源換氣系統(tǒng)

5.1工程名稱及建設(shè)規(guī)模

1）工程名稱：赤坎供電所 10kV 公福線小館配電站新建工程。

2）建設(shè)規(guī)模：本工程靜態(tài)總投資為238.9785萬(wàn)元，動(dòng)態(tài)總投資為240.6421萬(wàn)元。以南網(wǎng)典設(shè)的配電站建筑模塊為基礎(chǔ)，修改建筑屋頂構(gòu)造，同時(shí)滿足建筑物安全性能要求和BIPV光伏標(biāo)準(zhǔn)組件安裝要求。采用晶硅電池，其對(duì)散射光、折射光、直射光等各種光源都有良好的吸收效應(yīng)，具有電流輸出穩(wěn)定、長(zhǎng)時(shí)間光電轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。使用雙玻璃光伏標(biāo)準(zhǔn)組件，中間采用PVB膠片復(fù)合太陽(yáng)能電池片組成復(fù)合層，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，與建筑本身簡(jiǎn)潔的外觀造型融為一體，集功能性、美觀性、實(shí)用性于一身。光伏支架采用模塊化陣列設(shè)計(jì)，安裝快捷。

5.2 10kV 電氣部分

如圖2所示，新建小館配電房1間（含新裝自動(dòng)化成套斷路器柜共8面，其中進(jìn)出線柜4面，配變柜2面，母線PT柜1面，進(jìn)線PT柜1面； SCB14-630kVA 干式變壓器1臺(tái)，低壓柜4面，DC48V/55AH直流柜1面；嵌墻式發(fā)電車快接箱1面），安裝配電站地網(wǎng)1套。

5.3 0.4kV 電氣部分

1新裝低壓雙電源轉(zhuǎn)換箱1套，新裝低壓電桿重復(fù)接地1套，新裝低壓沿墻重復(fù)接地1套；2）新裝快速換相開關(guān)式三相不平衡治理裝置換相器共4套，新裝快速換相開關(guān)式三相不平衡治理裝置主控器1套。

5.4 土建部分

1）新建現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)式配電房1間（含玻璃幕墻及鋁板包柱梁、戶外燈光亮化、室內(nèi)照明及通風(fēng)系統(tǒng)、屋頂防雷系統(tǒng)）；2新建電房室內(nèi)外裝飾；3）配電房屋面及四側(cè)墻身做BIPV1套；4新建低壓雙電源轉(zhuǎn)換箱基礎(chǔ)1座。

5.5 施工理念

1）積極應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料和新工藝。按照綠色、低碳思路，選取節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材及環(huán)保、控污等技術(shù)和設(shè)備材料。2以資源節(jié)約和環(huán)境友好型電網(wǎng)為出發(fā)點(diǎn)，選取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，采取優(yōu)選設(shè)備材料、優(yōu)先應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)等措施達(dá)到減小對(duì)社會(huì)和環(huán)境影響的目標(biāo)。3）合理控制費(fèi)用，力求資源利用的最大化。環(huán)境事故污染率 0% 。4根據(jù)設(shè)計(jì)提供的CAD圖紙，建立模塊化電房主體結(jié)構(gòu)和外墻裝飾等。按照?qǐng)D紙等比設(shè)計(jì)光伏幕墻和儲(chǔ)能裝置等尺寸，實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)預(yù)制、集中調(diào)試、模塊化配送及安裝，組裝方便快捷，縮短工期。5根據(jù)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合廠家生產(chǎn)，將部分人工智能設(shè)備一體化成型（含調(diào)試），避免外置影響美觀，同時(shí)降低施工技能要求。6）通過建筑結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)和幕墻等模塊化拼裝，美化外觀。7）無(wú)源通風(fēng)系統(tǒng)除實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換流外，還能進(jìn)一步將電房?jī)?nèi)溫度降低，營(yíng)造利于設(shè)備運(yùn)行和檢修的環(huán)境。

圖2配電站設(shè)備平面布置圖

5.6 施工配合保障

1）在工程建設(shè)全過程中，積極做好現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)，宗旨是全天候、全方位、規(guī)范化、高質(zhì)量服務(wù)。為貫徹我公司為業(yè)主提供“零時(shí)間接觸、零時(shí)間服務(wù)”的深度服務(wù)理念，自本工程開工建設(shè)后，成立專業(yè)的工代服務(wù)團(tuán)隊(duì)，隨叫隨到，以最快速度解決施工中出現(xiàn)的設(shè)備、材料、工序工法、調(diào)試等問題。

2）在現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)期間，選派技術(shù)精湛的工地代表為土建施工、設(shè)備安裝調(diào)試提供深度的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)。工代駐點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)，即時(shí)解決施工中出現(xiàn)的小問題，大問題則兩天內(nèi)出具解決方案。

3進(jìn)場(chǎng)施工前由項(xiàng)自設(shè)總帶領(lǐng)主設(shè)和設(shè)計(jì)代表組，向業(yè)主和施工單位進(jìn)行場(chǎng)景式設(shè)計(jì)技術(shù)交底，包括設(shè)計(jì)意圖、工序工法和安全特殊要求等，并聽取各方意見。

4工地代表負(fù)責(zé)解釋設(shè)計(jì)圖紙，貫徹專業(yè)設(shè)計(jì)意圖，及時(shí)解決施工圖紙中的技術(shù)問題，密切與業(yè)主、施工、監(jiān)理、調(diào)試配合，服務(wù)到位，凝聚各方力量，嚴(yán)控工程造價(jià)的同時(shí)確保工程按質(zhì)按量按時(shí)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)工程按時(shí)竣工投產(chǎn)，成為真正的精品工程。

5強(qiáng)化工地代表為業(yè)主服務(wù)意識(shí)。做到“想業(yè)主所想，急業(yè)主所急”，以負(fù)責(zé)任的態(tài)度，快捷高效地解決業(yè)主和施工單位提出的問題。工代每天駐點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)，掌握工程施工質(zhì)量，監(jiān)督施工單位貫徹設(shè)計(jì)意圖，正確施工。按照既符合法律法規(guī)要求又能滿足業(yè)主要求的原則，對(duì)出現(xiàn)的問題出具我方《工程聯(lián)系單》，通知業(yè)主、監(jiān)理、施工單位，通力合作，確保工程高質(zhì)量竣工。

6 成果分析

參照《智能配電標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)CAD（發(fā)布版V3.0）》《廣東電網(wǎng)配網(wǎng)工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和典型造價(jià)細(xì)化方案（2022年版）》4，結(jié)合本工程的實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，樣板點(diǎn)嚴(yán)格按照南方電網(wǎng)示范工程樣板點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

小館配電房項(xiàng)目安裝光伏容量 10.80kWp ，屋面建筑面積約 44m² ，首年預(yù)計(jì)發(fā)電量1.1萬(wàn)kW·h，在25年運(yùn)行期內(nèi)，合計(jì)發(fā)電量25萬(wàn)kW·h，減少 CO₂ 排放量約 205.08t ，減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量76.84t。傳統(tǒng)混凝土屋面建筑投資1.5萬(wàn)元，BIPV光伏發(fā)電部分投資9.5萬(wàn)元，方案總體投資增加8萬(wàn)元，在滿足配電站站用電需求的情況下，預(yù)計(jì)每年電費(fèi)減少0.8萬(wàn)元，并帶來25年發(fā)電效益。

本工程應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)，將節(jié)能零碳理念與使用功能串聯(lián)起來，取得了多方面的良好效果，大大降低了自身能耗，同時(shí)減少了運(yùn)行成本。光伏幕墻和儲(chǔ)能等技術(shù)模塊化應(yīng)用，各組件間連接簡(jiǎn)單方便，標(biāo)準(zhǔn)化施工程度高，外觀整體協(xié)調(diào)，效果優(yōu)良。

7 應(yīng)用推廣與建議

由工程應(yīng)用實(shí)例可知，該綠色環(huán)保技術(shù)取得了較好效果，可在 10kV 配電房項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

該技術(shù)應(yīng)用成果可發(fā)散至部分新建變電站建筑主體設(shè)計(jì)施工中，更大范圍嵌入綠色環(huán)保理念。同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)有配電房和變電站，可根據(jù)實(shí)際進(jìn)行部分改造，在屋頂加裝光伏和儲(chǔ)能，以減少自身消耗的公用電能。同理，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站中屋頂或發(fā)射塔塔身可新建或加裝光伏和儲(chǔ)能，也可進(jìn)一步降低公用電能的消耗。通過應(yīng)用技術(shù)的發(fā)散，形成更加廣泛的社會(huì)面綠色技術(shù)應(yīng)用，無(wú)疑有利于推動(dòng)國(guó)家綠色能源建設(shè)加速，達(dá)到降低碳排放的效果。

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收稿日期：2025-04-28

作者簡(jiǎn)介：蘇蘭好（1981一），女，廣東開平人，工程師，主要從事電力工程綠色技術(shù)應(yīng)用等方面的工作。