基于“雙碳”目標的變電站建設過程中“永臨結合”探索與實踐

朱克亮，張李明，石雪梅，陳凌琦，萬磊

(國網安徽省電力有限公司建設分公司，安徽 合肥 230022)

2020年9月，習近平總書記提出“碳達峰、碳中和”的綠色發展目標；2021年2月，國務院發布關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見，致力于促進經濟社會發展全面綠色轉型[1]；2021年3月，國家電網有限公司發布了“碳達峰、碳中和”行動方案，提出要構建多元化清潔能源供應體系，促進電氣化和節能提效，大力建設以新能源為主體的新型電力系統。據相關資料統計，目前能源燃燒占我國全部CO2排放總量的88%左右，而電力行業CO2排放約占能源行業41%。因此，電力行業是實現碳達峰、碳中和目標的主要戰場。

在電網工程建設領域中，如何盡量節約資源和成本，減少碳排放，實現環保高效建設，是擺在電網建設者面前一道亟待解決的難題。通過前期探索和研究發現，在變電站建設過程中實施“永臨結合”，統籌考慮臨時設施和永久性設施，有效優化施工工序，將施工過程中用到的部分臨時設施與永久性設施一次性施工，可達到降低碳排放、縮短工期、減少資源浪費的目的。目前，“永臨結合”的工程建設思路在國內外逐漸廣泛應用，近幾年也拓展到電力工程建設中，但推廣應用尚處于初步研究階段[2-16]。本文以基于“雙碳”和促進電網建設高質量發展為最終目標，重點從變電站“永臨結合”實施方面探討可行性和優越性。

1 變電站工程“永臨結合”思路

1.1 變電站工程“永臨結合”的概念

變電站工程的永臨結合是指將變電站中的部分永久設施提前建設，在變電站基建過程中用作臨時設施，工程投運后按照原有設計功能使用；或者是利用變電站建設過程中臨時設施的費用，規劃建設永久性設施，在變電站基建過程中用作臨時設施，工程投運后用作運行單位或為社會群體提供服務的永久性設施。“永臨結合”不僅可以科學合理使用工程的建設資金，還能有效避免臨時設施建設帶來的環境污染和資源浪費。

1.2 “永臨結合”思路的理論依據

“永臨結合”應用思路的理論依據是價值工程理論分析法[17]，即價值分析法(Value Analysis Method，簡稱 “VA法”)。這種方法主要是探索和分析研究對象的功能與成本費用之間的關系，通過創新管理方法和技術，優化路徑選擇，提高研究對象的總體價值。總的來說，價值工程就是以最低的全壽命周期成本，有效滿足使用者需要的全部功能，來獲取最佳的綜合效益。

VA法主要原理涉及3個重要概念：最佳綜合收益價值V、使用功能F、綜合成本費用C。三者間關系如下：

V=∑F/C

(1)

式中V——研究對象具有的全部功能與其全部成本費用之比；F——產品或服務的功能，能滿足研究對象的物理特性；C——產品或服務的全過程綜合成本，包括生產費用和使用費用。

由式(1)可以得出，提高產品或服務的最佳綜合收益價值主要有以下5種方式。

(1)提升產品品質或服務功能，降低綜合成本，從而大幅提高綜合收益價值。

(2)產品品質或服務功能不變，降低綜合成本，從而提高綜合收益價值。

(3)綜合成本費用不變，提升產品品質或服務功能，從而提高綜合收益價值。

(4)大幅提升產品品質或服務功能，稍微增加綜合成本，從而提高綜合收益價值。

(5)稍微降低產品品質或服務功能，而大幅度降低綜合成本費用，從而提高綜合收益價值。

1.3 “永臨結合”的解決方案

“永臨結合”的解決方案就是運用VA法，在綜合成本基本保持不變的情形下，提升產品或服務功能，從而提高綜合收益價值。“永臨結合”的實現路徑就是將部分永久性設施提前建設，基建過程中作為臨時設施使用，投入成本是一次性，但是綜合收益價值是雙重的。“永臨結合”既滿足了變電站建設過程中功能使用，又發揮了投運后的原設計功能的效用。

“永臨結合”的應用實施，需要在項目前期規劃中統籌考慮，提前做好方案布置，要與設計單位做好充分溝通，協同配合，同時，工程開工前要對施工單位做好設計交底，加強過程監督，共同推進“永臨結合”項目順利實施。

2 變電站工程“永臨結合”探索

2.1 節材與材料資源利用的“永臨結合”

(1)臨建辦公生活區材料的“永臨結合”。整體臨建可采用集裝箱現場搭接，任意組合，整體風格現代而簡約。采用裝配式辦公生活家具，實現工廠化生產，可循環使用，提升建造速度，環境溫馨舒適。若臨建后期計劃作為運行人員辦公用房或社會責任基地繼續投入使用，既減少了拆遷成本，也避免了部分材料浪費。

(2)電纜溝蓋板“永臨結合”。變電站電纜溝蓋板為混凝土蓋板(如圖1所示)，部分電纜溝蓋板可以提前進場，對電纜溝進行端頭鋪設覆蓋，作為電氣安裝作業平臺使用，實現“永臨結合”。

圖1 電纜溝蓋板的“永臨結合”使用

(3)場地硬化的“永臨結合”。變電站場地設計為碎石地面。碎石場地下層設計采用三七灰土穩定層鋪設后再鋪設碎石，GIS、HGIS安裝棚搭設范圍地坪設計采用混凝土硬化(如圖2所示)，替代三七灰土，實現“永臨結合”。

圖2 場地硬化地面的“永臨結合”使用

(4)室外消防栓管網“永臨結合”。變電站設置有室外消防栓管網，在消防泵房建成后鋪設消防栓管道，作為站內施工期的取水管道，不再重復鋪設施工管道。

(5)建(構)筑物爬梯的“永臨結合”。構架爬梯、HGIS/GIS爬梯(檢修平臺)、主變爬梯、建筑物爬梯均可以提前實施安裝，并在施工過程中作為輔助爬梯供施工人員使用。

2.2 節地與施工用地的“永臨結合”

(1)道路的“永臨結合”。變電站運維期的道路一般為瀝青路面。瀝青基層為混凝土路面，在土建施工階段，通過優化過路埋管、接地、雨排水管道，完成站內道路的混凝土基層的先行澆筑，作為施工期道路使用，實現“永臨結合”。

(2)臨建辦公生活區“永臨結合”。臨建設施可采用雙層結構的集裝箱，比單層結構大概能節約臨時用地30%。

2.3 節能與能源利用的“永臨結合”

(1)臨時用電“永臨結合”。施工臨時用電一般主網系統沿施工道路側電纜溝和埋地布設，與室外永久用電設施系統布設線路吻合，而永久性站用電系統布置比臨時用電要規范和完整，范圍也更廣。室外永久用電設施系統全部敷設在電纜溝中，安裝和后期維護都更便捷，電纜材質和規格也比臨時用電要高，能完全滿足臨時用電的要求。

(2)進站道路照明“永臨結合”。太陽能照明路燈設計考慮“永臨結合”[16-18]，臨時照明路燈作為永久照明使用，避免后期拆除造成的浪費。

2.4 節水與水資源利用的“永臨結合”

(1)站內雨污管道的“永臨結合”。在站內道路施工的同時，同步進行站內排水管網施工，建筑主體室內外的所有管網、管井(給排水、消防、強弱電等)隨主體結構同步施工。“永臨結合”的管網在施工過程中可作為施工現場臨時排水和生活區雨污水排水系統。

(2)臨時水源的“永臨結合”。變電站運維期水源設計為自來水，在施工期完成自來水主管道建設，保障施工期用水，做好投運后準備，實現“永臨結合”。

(3)事故油池的“永臨結合”。變電站主變等油浸設備設計有事故油池，事故油池先行施工作為施工期間的儲水池，收集雨水作為養護、灑水用水。

2.5 環境保護與水土保持的“永臨結合”

(1)減少濕作業的“永臨結合”。變電站雨水井圈設計為預制和成品井蓋，在電氣安裝階段不會發生車輛作業的場地可一次性建成，在施工期投入使用，實現“永臨結合”。

(2)噪聲控制的“永臨結合”。變電站設計有隔聲屏障，通過合理優化，隔聲屏障提前安裝，用于施工期噪聲隔離，實現“永臨結合”。

(3)水土保持的“永臨結合”。變電站水土保持方案要求投運后應對臨時用地進行綠化恢復，可提前對臨設和進站道路周邊綠化，與水土保持方案治理要求統一，種植草皮和栽種樹木，也可以為施工期營造良好的環境氛圍，實現“永臨結合”。

3 變電站工程“永臨結合”實踐應用

3.1 碳排放計算模型

碳排放計算模型的基本方法一般有自上而下(top-down)法和自下而上(bottom-up)法[19-21]。根據自下而上法的計算思路，碳排放采用中國建筑碳排放模型(China Building Carbon Emission Model，簡稱CBCEM)。該模型是在聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)提出的碳排放計算公式的基礎上構建(見圖3)，計算公式如下：

圖3 CBCEM計算方法

建筑碳排放量TC=∑建筑面積S×
碳排放強度ω

(2)

碳排放強度ω=單位建筑面積能耗α×
碳排放因子β

(3)

計算方法詳見文獻[21]。

碳排放因子的大小和能源結構密切相關，根據預測，今后非化石燃料的比例將逐年上升，根據文獻[21]中情景III來計算當前排放因子如表1所示。

表1 中國建筑碳排放因子預測1)

在表中，一次能源耗量和建筑能耗上限是以標準煤來計算的，碳排放因子計算為單位質量的標準煤對應的CO2的排放量。

3.2 項目簡介

以安徽某500 kV變電站工程為例，從綠色建造“四節一環保”方面開展“永臨結合”的實踐應用。該變電站工程本期建設2組1 000 MVA主變壓器；4回500 kV出線，采用HGIS組合電器戶外布置；8回220 kV出線，采用GIS組合電器戶外布置，靜態投資約34 268萬元，計劃施工工期約22個月；全站總征地面積4.21×104m2，總建筑面積1 544 m2。

3.3 算例分析

對該變電站工程實施“永臨結合”，通過相關計算，得到安徽某500 kV變電站工程“永臨結合”節能減排降本增效分析表如表2所示。

表2 安徽某500 kV變電站工程“永臨結合”節能減排降本增效分析表

“永臨結合”項目在該變電站的應用，通過科學計算分析，與初步概算對比得出，本工程建設過程中可減少碳排放約20%，工期縮短約6.7%，節約建造成本約0.3%。

4 結語

“永臨結合”是有效降低碳排放的一種有力舉措。“永臨結合”能有效避免部分工序的重復施工，減少了部分機械設備的投入，縮短了施工工期，降低了施工對周圍環境及居民生活的影響，符合綠色建造要求的“四節一環保”建設理念。

經過科學優化，合理組織，“永臨結合”提升了設計方案，有利于施工的便利性，降低了施工成本投入，大大提升了施工單位參與的積極性以及建設期間現場的環境舒適性。