小型配電房綠色建設技術應用分析

關鍵詞：配電房；綠色建設；光伏幕墻；儲能系統；近零碳

中圖分類號：TM72 文獻標志碼：A文章編號：1671-0797（2025）16-0001-04

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

0 引言

目前，國家在各行各業大力推廣綠色能源應用，部分工業逐步趨向“零碳排放”，為國家乃至世界的綠色環保作出巨大貢獻。然而，在電力工程建設中，綠色概念處于起步階段，尚有較大的開發應用空間。針對電網設備（含建筑主體）自用電造成電能損失而增加碳排放的問題，結合綠色能源建設應用概念，提出建筑主體外墻使用光伏幕墻和加裝儲能等設備的綠色環保思路。通過光伏幕墻發電，供應日常自耗，并將余電儲存供夜間使用，以達到自身接近零碳排放目的，進一步在電網建設中推廣應用綠色技術。

1 技術原理

1）結合地方氣候和使用功能因素，使用光伏板作為部分電網建筑主體外墻，起到隔離和發電作用，同時美觀時尚。

2）根據建筑主體日常自耗能（含夜間），合理設置光伏發電和儲能裝機容量，既滿足日間用電，又能余電儲存并滿足夜間使用。

3）依據設計標準和尺寸，光伏幕墻和儲能裝置選取工廠標準化產品，快速簡易的拼裝方式減少了現場加工。

4對光伏發電效能和儲能設備進行人工智能檢測，減少人力運行維護成本。

5）采用無源通風系統實現內外空氣交換，并進一步降低自耗能。

2 技術優勢

本技術應用基于光伏建筑一體化（BuildingIntegratedPhotovoltaic，BIPV）概念[2]，光伏發電組件采用夾膠中空光電玻璃。考慮組件的發電效率及電房室內天然透光率，屋面采用不透光發電玻璃，以最大限度發揮光伏組件的發電能力；而四側立面采用透光率為 20% 的發電玻璃，確保在最大限度發揮光伏組件發電能力的同時使電房室內白天無須開啟照明，降低能耗又滿足白天運維作業要求。另外，利用光伏發電玻璃夾膠中空結構的特點，實現電房隔熱功能[3]。

儲能裝置起到儲存余電和夜間供電作用，實現自給自足（零碳排放）。人工智能技術，除減少人力運行維護外，還可以實現遠程遙控功能，實時掌控設備狀態，并對運行狀態進行個性化調節。無源通風系統是使用現有通風設備，通過優化組合形成適合的系統應用于實際，它的最大優勢是無須額外增加研發成本和自身無須消耗電能，就可以實現空氣交換功能。

通過完善上述技術的組合應用，能夠較好地實現建設過程和使用過程的綠色環保。

3 衍生技術

基于光伏幕墻目前主要起到墻體隔離和外觀裝飾作用，結合建筑板房拼裝理念，進一步加大研發，實現光伏和儲能融入整個建筑結構，大大減少建筑結構施工造成的污染，并縮短施工周期。同時，模塊化理念、標準化生產和拼裝，可統一施工工藝，減少因施工人員工藝參差不齊造成的工程返工，提高施工質量，加快工程進度。

3.1 光伏建筑一體化（BIPV）

常規電房采用傳統建筑框架外墻結構，該技術則在與周邊建筑風格融合的鋼筋混凝土框架結構基礎上，針對屋頂及四個立面墻身采用光伏發電玻璃代替傳統建筑的屋頂及磚砌墻，安裝光伏發電玻璃后在與建筑外觀保持高度和諧統一的同時滿足發電、美觀、采光、遮雨、電房隔熱等需求，體現BIPV理念的先進性。

3.2 “近零碳\"電房

常規配電房站用電平均功率合計 3kW ，光伏發電曲線呈正態分布，光伏多余電量為儲能電池充電。分析當地氣候環境，白天09：00一17：00時間段站用負荷可全由光伏發電供電，且約有 盈余電量可送出；17：00—次日09：00需儲能裝置放電來滿足站用電消耗，約 48kW?h ，各時段數據如表1所示。根據市場通用型號容量規格 （30，55kW?h） ，選用55kW?h 儲能裝置，可以實現配電房的照明和空調設備用電量與光伏發電和儲能系統電量動態平衡。在陰雨天氣時，光伏不出力情況下，可調整儲能裝置充電時間，在電力需求低谷時，儲能裝置充電，儲存電能；在用電高峰期或光伏出力不足時，蓄電池則釋放電能，實現儲能技術與光伏發電系統的完美結合，實現“近零碳”電房的全面綠色低碳轉型。

3.3 無源換氣系統

常規配電房一層地面樓板與電房基礎底板之間形成一個全封閉的電房地下室，地下室凈高 1.4m .主要用于進出線電纜敷設及運維檢修，使用率極低，如不設置換氣系統，此類地下室空間長期與外界隔絕，空氣流通不暢，容易產生有毒、有害等氣體，作業人員偶爾需要進入地下室作業，作業風險較高。考慮地下室屬于潮濕空間，如在地下室安裝軸流風機等電氣設備，電機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，在電房外空地上設置兩個不銹鋼無源動力換氣風帽，在電房地下室左右兩側預埋 ?200 PVC管至風帽立柱，立柱頂部安裝的無源動力換氣風帽在自然風的吹動下工作，可以形成一個幾乎全天候不間斷工作的循環換氣系統（圖1）。換氣風帽無須電源提供動力，達到了環保實用的效果。

表1各時段數據表 單位：kW·h

4 經濟效益

傳統常規電房施工存在施工周期長、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）、投運后自耗電能和人力維護成本高等端。與傳統建筑方式砌筑的配電房相比，應用光伏儲能等技術的新型綠色建設電房，光伏幕墻和儲能裝置等實現工廠內預制、集中調試、模塊化配送及安裝，組裝方便快捷，縮短了工期；重點是投運后基本不消耗公用電能，同時減少了人力運維成本和主觀因素造成的誤判斷。

在建設過程和投產使用中，新型綠色建設電房效能大大提高，同時有利于實現零碳排放的綠色環保經濟。

5 工程實例應用

結合國家“百千萬\"工程、鄉村振興項目和綠色環保建設等，選取開平市赤坎古鎮旅游區內新建標準配電房作為工程實例應用對象。

圖1電房地下室無源換氣系統

5.1工程名稱及建設規模

1）工程名稱：赤坎供電所 10kV 公福線小館配電站新建工程。

2）建設規模：本工程靜態總投資為238.9785萬元，動態總投資為240.6421萬元。以南網典設的配電站建筑模塊為基礎，修改建筑屋頂構造，同時滿足建筑物安全性能要求和BIPV光伏標準組件安裝要求。采用晶硅電池，其對散射光、折射光、直射光等各種光源都有良好的吸收效應，具有電流輸出穩定、長時間光電轉換等優點。使用雙玻璃光伏標準組件，中間采用PVB膠片復合太陽能電池片組成復合層，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，與建筑本身簡潔的外觀造型融為一體，集功能性、美觀性、實用性于一身。光伏支架采用模塊化陣列設計，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（含新裝自動化成套斷路器柜共8面，其中進出線柜4面，配變柜2面，母線PT柜1面，進線PT柜1面； SCB14-630kVA 干式變壓器1臺，低壓柜4面，DC48V/55AH直流柜1面；嵌墻式發電車快接箱1面），安裝配電站地網1套。

5.3 0.4kV 電氣部分

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

5.4 土建部分

1）新建現澆框架結構式配電房1間（含玻璃幕墻及鋁板包柱梁、戶外燈光亮化、室內照明及通風系統、屋頂防雷系統）；2新建電房室內外裝飾；3）配電房屋面及四側墻身做BIPV1套；4新建低壓雙電源轉換箱基礎1座。

5.5 施工理念

1）積極應用新技術、新設備、新材料和新工藝。按照綠色、低碳思路，選取節地、節能、節水、節材及環保、控污等技術和設備材料。2以資源節約和環境友好型電網為出發點，選取最優設計方案，采取優選設備材料、優先應用節能降耗新技術等措施達到減小對社會和環境影響的目標。3）合理控制費用，力求資源利用的最大化。環境事故污染率 0% 。4根據設計提供的CAD圖紙，建立模塊化電房主體結構和外墻裝飾等。按照圖紙等比設計光伏幕墻和儲能裝置等尺寸，實現工廠內預制、集中調試、模塊化配送及安裝，組裝方便快捷，縮短工期。5根據設計方案，結合廠家生產，將部分人工智能設備一體化成型（含調試），避免外置影響美觀，同時降低施工技能要求。6）通過建筑結構預設和幕墻等模塊化拼裝，美化外觀。7）無源通風系統除實現通風換流外，還能進一步將電房內溫度降低，營造利于設備運行和檢修的環境。

圖2配電站設備平面布置圖

5.6 施工配合保障

1）在工程建設全過程中，積極做好現場技術服務，宗旨是全天候、全方位、規范化、高質量服務。為貫徹我公司為業主提供“零時間接觸、零時間服務”的深度服務理念，自本工程開工建設后，成立專業的工代服務團隊，隨叫隨到，以最快速度解決施工中出現的設備、材料、工序工法、調試等問題。

2）在現場服務期間，選派技術精湛的工地代表為土建施工、設備安裝調試提供深度的現場技術服務。工代駐點施工現場，即時解決施工中出現的小問題，大問題則兩天內出具解決方案。

3進場施工前由項自設總帶領主設和設計代表組，向業主和施工單位進行場景式設計技術交底，包括設計意圖、工序工法和安全特殊要求等，并聽取各方意見。

4工地代表負責解釋設計圖紙，貫徹專業設計意圖，及時解決施工圖紙中的技術問題，密切與業主、施工、監理、調試配合，服務到位，凝聚各方力量，嚴控工程造價的同時確保工程按質按量按時推進，實現工程按時竣工投產，成為真正的精品工程。

5強化工地代表為業主服務意識。做到“想業主所想，急業主所急”，以負責任的態度，快捷高效地解決業主和施工單位提出的問題。工代每天駐點施工現場，掌握工程施工質量，監督施工單位貫徹設計意圖，正確施工。按照既符合法律法規要求又能滿足業主要求的原則，對出現的問題出具我方《工程聯系單》，通知業主、監理、施工單位，通力合作，確保工程高質量竣工。

6 成果分析

參照《智能配電標準設計CAD（發布版V3.0）》《廣東電網配網工程標準設計和典型造價細化方案（2022年版）》4，結合本工程的實際進行優化設計，樣板點嚴格按照南方電網示范工程樣板點設計標準執行。

小館配電房項目安裝光伏容量 10.80kWp ，屋面建筑面積約 44m² ，首年預計發電量1.1萬kW·h，在25年運行期內，合計發電量25萬kW·h，減少 CO₂ 排放量約 205.08t ，減少標準煤消耗量76.84t。傳統混凝土屋面建筑投資1.5萬元，BIPV光伏發電部分投資9.5萬元，方案總體投資增加8萬元，在滿足配電站站用電需求的情況下，預計每年電費減少0.8萬元，并帶來25年發電效益。

本工程應用綠色環保技術，將節能零碳理念與使用功能串聯起來，取得了多方面的良好效果，大大降低了自身能耗，同時減少了運行成本。光伏幕墻和儲能等技術模塊化應用，各組件間連接簡單方便，標準化施工程度高，外觀整體協調，效果優良。

7 應用推廣與建議

由工程應用實例可知，該綠色環保技術取得了較好效果，可在 10kV 配電房項目中推廣應用。

該技術應用成果可發散至部分新建變電站建筑主體設計施工中，更大范圍嵌入綠色環保理念。同時，對于現有配電房和變電站，可根據實際進行部分改造，在屋頂加裝光伏和儲能，以減少自身消耗的公用電能。同理，在移動網絡基站中屋頂或發射塔塔身可新建或加裝光伏和儲能，也可進一步降低公用電能的消耗。通過應用技術的發散，形成更加廣泛的社會面綠色技術應用，無疑有利于推動國家綠色能源建設加速，達到降低碳排放的效果。

[參考文獻]

[1]徐迎華，楊旭東.攻堅克難致力綠色能源建設[J].中國電力企業管理，2022（30）：35.

[2]李英姿.光伏建筑一體化工程設計與應用[M].北京：中國電力出版社，2015.

[3]張臻.光伏系統發電技術[M].北京：電子工業出版社，2020.

[4]廣東電網配網工程標準設計和典型造價細化方案（2022年版）[z].

收稿日期：2025-04-28

作者簡介：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應用等方面的工作。