電力行業綠色變電站研究現狀分析

陳 鵬，陳軍偉，陳瑞峰，禹 波，王永超

（河南送變電建設有限公司，河南 鄭州 450051）

工業革命的到來推動了全球化的經濟發展，同時也對世界各國提出了各種各樣的挑戰。其中，以能源和環境危機最為突出[1]。而電力作為調控能源和環境危機的重要手段，對其進行升級改造顯得至關重要。隨著各種清潔能源，如風能、太陽能、潮汐能不斷被推廣應用，從源頭上緩解了能源危機和環境危機。變電站作為電網系統中的關鍵一環，對其進行升級改造，可降低對能源和環境的消耗。因此，許多學者展開了對綠色變電站的研究與應用。目前，對于綠色變電站的定義是“四節一保”，即節水、節地、節材、節能和環保[2]。2013 年，南方電網公司頒布了電力行業第一部關于綠色變電站建設標準文件（《3C 綠色電網建設評價標準》），蔡振華等[3]根據該標準調研了南方電網部分綠色變電站工程，分析其落實情況并給出需要完善的地方。李磊[4]結合綠色變電站的概念和評價指標，從“四節一保”方面給出了綠色變電站的一些設計思路。通過查閱文獻，發現之前的研究集中在綠色變電站的概念設計或者對變電站局部進行綠色施工。本文將依據綠色變電站的定義，分別從給排水、裝配式建筑、綠色照明等方面描述綠色變電站的研究情況。

1 給排水設計

針對綠色智能變電站的建造要求，高旭浩[5]提出了給設計優化排水系統的原則和技術措施，包括節水、低排放、選擇環保材料、因地制宜進行設計等。曹利剛[6]從給水和排水兩方面描述了變電站用水排水的特點，并以此提出了站內給排水設計的一些具體措施。彭李斌[7]給出了更加詳細的給水和排水系統分類，并增加了給水系統自動控制和污水回收利用等內容。張紅[8]首先評價了給排水優化設計的意義，然后結合具體工程，給出了變電站優化設計的部位及管材選型等內容。

中國是一個水資源分布極不均衡的國家，而變電站大多數建造在農村或偏遠地區，所以，對變電站給排水系統進行合理化設計顯得尤為重要。通過以上研究，可以發現在今后的給排水設計中，核心是節水減排，建立站內雨水收集系統、污水處理循環利用系統。消防系統考慮采用合成泡沫滅火器、干粉滅火器，減少站內水資源的使用。另外，要集中處理變電站內含油廢水，禁止對周邊的生態環境產生不必要的危害。

2 裝配式建筑

目前，變電站裝配式建筑有兩種類型，即裝配式混凝土結構和裝配式鋼結構。張媛媛[9]主要介紹了裝配式鋼結構在變電站土建施工中的應用范圍和效益分析，并提出裝配式圍墻技術中布置預埋管的方案，以此提高工藝質量。代兵等[10]以某變電站生產綜合樓為例，對比分析了裝配式混凝土結構和裝配式鋼結構的優缺點。結果表明，由于預制鋼構技術較預制混凝土結構發展成熟，造成后者的建造成本更高；另外預制混凝土結構體積大且笨重，安裝時不易控制施工質量。呂航[11]通過比較傳統圍墻與裝配式圍墻，發現裝配式圍墻不僅可以提高施工效率，而且可以有效地節約資源，同時給出了裝配式圍墻施工的技術要點及工藝要求。電纜溝作為變電站中放置電纜的重要組成部分，在工程前期，使用裝配式電纜溝可以節約資源，改善施工工藝；后期則可以大大降低運行維護成本，具有廣闊的應用前景[12]。李輝等[13]討論了國內外電力行業裝配式基礎研究情況，發現裝配式基礎在變電站設計中通用性差、質量大等弊端，僅在輸變電工程中有一定應用。孫永彥等[14]以蘭州市某小型變電站為例，采用工作分解結構法和層次分析原理，得出預制構件運輸吊裝和混凝土基礎澆筑是影響裝配式變電站成本高的主要因素，最后給出了具體的應對措施。

裝配式建筑具有施工工期短，工藝美觀，占用現場資源少且更加環保等優勢，在綠色變電站的設計中將會得到更加廣泛的應用。但運輸和安裝成本較高，目前僅在部分構筑物中被使用。如何解決環保與成本之間的矛盾，是今后綠色變電站設計的研究方向。

3 綠色照明

20 世紀90 年代初，美國國家環保局首次提出“綠色照明”的概念，即使用能效高、安全可靠或新型能源的燈具。通過分析LED 光源的優勢和存在的問題，劉濤等[15]引入變電站智能控制照明系統，來提高LED 光源壽命和太陽能利用效率，達到節能減排的目的。侯景堯等[16]以某220 kV 變電站為研究對象，對LED 燈與普通燈的照明和節能進行比較，進而設計優化變電站照明設計方案，以滿足綠色照明要求。劉汝琛等[17]從技術和經濟方面對智能照明系統與傳統照明進行比較，并結合具體實例得出智能照明系統可以有效節能減排，增加燈具的使用壽命，提高照明質量。李積煜[18]提出將太陽能光伏發電引入保護小室的方法，從燈具和太陽能電源選擇方面介紹了光伏發電在綜合保護小室的工作原理。金曼等[19]基于多晶硅光伏電池的優勢，將其應用到某220 kV 變電站，定量地分析了光伏電源產生的經濟效益和環境效益。

國家電網公司對變電站的建造要求是逐步實現“兩型一化”。隨著變電站建造標準的提高、站內照明需求的增加對站內電源的負荷也越來越大。因此，對變電站照明系統進行優化設計，實現綠色照明具有重大的戰略意義和經濟意義。通過以上文獻發現，目前關于綠色照明的研究集中在燈具、光源選擇和控制系統的優化等方面，并未在變電站內大規模應用。在今后的變電站設計當中，應將光源、燈具選擇、照明控制系統統一結合起來，使整個變電站的照明處于整體設計當中。同時利用新技術、新材料和新工藝，將傳統照明的變電站建為綠色照明變電站。

4 結論

本文通過給排水設計、裝配式建筑、綠色照明三個方面敘述了當前關于綠色變電站的研究現狀，通過對前文的探討可得到以下結果：①變電站的給排水系統核心是節水減排，應充分利用站內水資源，同時對站內廢水進行集中處理，避免污染周圍環境。②裝配式建筑具有施工工期短，工藝美觀，占用現場資源少且更加環保等優勢，但其運輸和安裝成本較高，并未在電力行業中被廣泛應用。因此，在使用裝配式建筑時，應做好充分的市場調研及站內設計，使經濟與環境利益達到最大化。③在今后的變電站設計當中，應將光源、燈具選擇、照明控制系統統一結合起來，并且應用到整個變電站的照明設計當中，降低對站內電源的消耗。同時利用新技術、新材料和新工藝，最終實現變電站的綠色照明。