智慧电力环境下的现代化变电站建筑设计探析

智慧电力环境下的现代化变电站建筑设计探析

刘琦

浙江诚信人才资源交流服务有限公司 浙江杭州 310000

【摘要】为推动经济发展、助力新能源，当前我国电力行业正面处在转型的关键期，整个行业都朝着智慧化的方向不断迈进。此种背景下，变电站建筑也需要进行转型升级。基于此，以下就首先论述了我国电力行业的智慧化发展趋势，确立新时期变电站建筑设计的方向，在此基础上，从工业化、资源节约、环境友好、智慧化等方面，论述了变电站建筑的现代化设 计思路，希望能为相关领域工作者提供一定参考。

【关键词】智慧电力；现代化变电站；变电站建筑设计

智慧电力是一种利用信息化技术对电力行业进行全面升级的概念。它通过互联网、物联网、人工智能等技术手段实现电网设备、用电设备、监测系统、数据分析等多个环节的智能化。智慧电力的目的是建立一个智能、高效、可靠、安全的电力系统，为人们提供更好的电力服务。

变电站是电力传输和供应链的重要组成部分，其作用在新型电力系统的运行中起到了关键的作用[1]。国家电网公司贯彻落实党的十六届六中全会精神，树立科学发展观，全面推广“两型一化”，推进典型设计和标准化建设，降低变电站的建设和运行成本。在新的时代浪潮下，变电站设计也要与时俱进，进一步明确其工业性设施的功能定位和配置要求，全面落实 “两型一化”的现代化变电站建设。

1.智慧化电力行业的发展趋势

1.1加大技术革新、提供新动能

电力行业是现代经济发展的基础，为国民经济的发展提供能源供给和动力支持。我国经济的稳步发展，以及经济结构转型下以高技术装备制造业、信息传输和互联网服务业为代表的新兴产业快速发展，推动了电力行业的高速发展。以5G应用、充电桩、新能源汽车等在内的新型基础设施建设和新型城镇化建设，以及加强交通、水利等重大工程建设（即“两新一重”）带来了用电量的持续需求[2]。从我国当前新能源开发的形式来看，电力行业应构建多样化的供应体系。伴随着国家科技创新和相关政策的扶持，我国电力行业在新能源、智慧供电等方面都取得了极大突破，智慧电力行业市场规模在近年来不断攀升（见图1），未来将朝着这一方向进一步发展。

图1  智慧电力市场规模（单位：亿元）

1.2实现更加灵活可靠的电力供应

国家持续推进产业结构和能源结构的调整，大力发展可再生能源，构建以新能源为主体的新型电力系统。新型电力系统需提供灵活调节能力高效消纳新能源，纵向的发、输、配、用和源、网、荷、储、协调规划，横向多能互补，目的在于安全可靠灵活的供电，在极端情况下，要保张供电的安全，在常态下确保经济社会的正常运行。

2、智慧电力环境下的变电站建筑设计

2.1现代化变电站建筑设计——工业化

工业建筑是用于生产、加工、储存、运输等工业活动的建筑物，其结构要求坚固稳定，以承载重型设备和材料的负荷，建筑空间布局首要考虑生产流程和物料输送的效率。其中，变电站作为电力系统中对电压和电流进行变换，接收电能及分配电能的场所，建筑形式受到变电设备及线路的严格制约，设计特点也是以功能为导向，比较纯粹，没有过多审美和意识形态的干扰，仅通过体块、材质、色彩等最基本的设计语言来表达，更接近工业建筑的本质。

变电站建筑设计以现行的国家规范和电力行业标准（典型设计、设计导则和标准图集）为基础，以不同电压等级、设备选型和布置优化技术为支撑，以三新”（新技术、新材料、新工艺）“三通”（通用设计、通用设备、通用造价）“一标”（标准工艺）为底模，以功能模块单元的优化组合为抓手，全力推进电力工业建筑的现代化建设，提升工业化水平。

2.1.1新型墙体材料的应用

近几年，随着我国对新的墙体材料的研发和普及，一些新建变电站建筑开始使用装配式金属复合墙板、AAC一体化墙板等新型材料。以AAC墙板（轻质混凝土板）为例，采用它作为墙面的材质，可以对空间进行灵活、合理的划分，扩大建筑物的有效利用面积，较常规墙体相比，可是内部空间面积提升8-12%，并具备良好的保温隔热防火性能，降低能耗，且节省能源消耗。AAC板采用预制装配方式，无需在工地上浇筑，而是按照图纸尺寸进行加工，实现了全过程的自动化，可以将施工时间减少1/3，甚至1/2,且适用于夏季炎热或是冬季寒冷的地区，适用范围相当广泛。这类新型墙体材料能够实现装配式一体化施工，在节能环保的基础上，施工更加便利，真正落实标准化、工业化的现代化变电站建筑设计。

2.1.2新型门窗建材的应用

而外墙的隔热性能和气密性能直接影响到整个建筑物的能量损失。因此，在对建筑进行保温设计时，不仅要满足一定的日照，通气等条件，还要加强窗户的隔热保温性能。近年来，断桥铝合金窗户的普及率越来越高，由于这种新建筑材料结构的改善，使其隔热效果得到了极大的改善，在隔热方面，它比铝合金门窗框架具有许多优点。其强度、隔热隔热性能和防火性能均较前一代有所提高。断桥铝合金窗能有效地改善窗户和窗户的密封性，在冬天能将一些冷风挡在外面，还能改善窗户的美感和寿命。在变电站建筑的外墙上，还可以使用单框双玻璃Low-E断桥铝合金窗。该新的玻璃是在两个玻璃之间涂上一层液态的金属，从而产生一种保护作用，通过薄膜的天然光可以转化为低温光源。且具有比一般的玻璃更好的隔音、抗风和隔热性能。

2.1.3新型保温建材的应用

近年来，我国很多变电站建筑都引入新型外墙保温材料，比如酚醛保温板，以改善建筑物的外部保温效果。这种新的建筑外保温材料没有原有的传统泡沫隔热板存在的高温变形、易燃烧，以及燃烧时产生大量烟雾等安全问题。酚醛板具有良好的隔热性能，有助于提升变电站建筑的环保性能。该产品还具有质轻、便于在工地上进行作业的特点。其中，消防安全水平基本上能够满足国家消防的相关要求，隔热性能也优于其它隔热材料，具有较好的火灾安全性能，它可以从根源上避免了外部保温材料起火的可能，而且酚醛热绝缘板对工作人员的身体也无毒害作用，不会对工作人员造成伤害。且经过物理试验，2.5 cm厚的酚醛板在1700℃的高温下，依然没有起火，只是出现了一些炭斑，也没有冒出浓烟和有毒气体，也没有变形，非常适合应用在变电站建筑中。

2.2现代化变电站建筑设计——资源节约

2.2.1科学选址

变电站选址需要接近负荷中心，又需要与居民生活区保持距离。现代化变电站随着城镇化进程的需求深入城市布局，因此要综合考虑电网安全运行和经济效益提升等多方面的因素，节约用地，控制建筑体型系数，体块设计应简洁方正，室内布置应紧凑合理，交通组织应流畅便捷，便于运行人员的操作、检修、试验与巡视，并适当考虑发展和扩建需求，总之，变电站建筑选址需综合考虑多方因素，详见图2。

图 2  变电站建筑选址需综合考虑的因素图

2.2.2智能化环境调节设计

在变电站的空间布局中，存在面积较大、空间较大的设备用房，这类房间必须具备充足的空气流通能力，以供设备散热，因此可以通过科学的通风设计，来增强自然通风能力，减少对空调设备的依赖，实现资源节约。为了提高变电所的高压设备室内的自然风量，可在室外设置隔音百叶窗，并确保开窗面积达到相关标准。也可在室内装设具有自动化调温功能的抽流风机，在房间的温度升高到设定的温度时，风扇会自动开启，将房间里的热气排出，而在气温下降到设定的温度时，风扇就会关闭，从而节省能量[4]。

智慧化电力时代，变电站的主控大楼都采用无人值守模式，由于人员比较少，很多变电站主控大楼都采用集中供暖，或者通过空调调节温度，这种情况下就会产生较大耗电量。在设计时若是将控制室或辅助设备房的空调改为变频节能空调，将有效节约能耗，在同等条件下，变频空调最大制冷和制热量比同类产品高1.5倍以上。既能实现节能减排，又能产生显著的经济效应。

2.2.3基于太阳能技术的节能设计

新时期，国家推崇绿色发展战略，此种背景下，变电站建筑在设计也应当积极引入太阳能新能源。将太阳能发电转换成电力，既避免了对自然环境造成的污染，又能降低对矿物燃料等非再生资源的消耗，是一种极具环保意义的新能源。变电站可以在屋顶安装太阳能电池板，在白天的时候就可以吸收太阳能转化为电能，得到的电能可以用来作为变电站建筑内部的夜间照明，也可以引入太阳能热水器，方便工作人员使用，不需要使用电热水器来增加电耗。

2.3现代化变电站建筑设计——环境友好

变电站建筑的外观设计以往常被忽略，过去在设计变电站建筑时，主要就是考虑功能性，忽略了建筑外观的设计和在地性，导致建筑和周边地域环境格格不入。为改善此类问题，建议变电站建筑也引入数字化文旅理念，建筑设计融入地域特色、历史文化、民俗人文等，在建筑的外观形态和景观布局上融入当地的文化元素，利用灯光、彩绘、雕刻等技术与周围地域环境相得益彰，打造即具有实用功能，又具备文旅体验价值的现代化变电站建筑，成就一道道城市亮丽的风景线。

2.4现代化变电站建筑设计——智慧化

变电站改为无人或少人值班，室内装修力求做到简洁实用、线条流畅。智慧型变电站建筑将智慧化计算机技术、通信技术、控制技术、多媒体技术与现代建筑艺术相融合，根据布线的走向，调整建筑结构，借助线路及传感器装置等，实现对变电站内部设备的自动化控制。在设计时就需要结合智慧化的发展需要，设计内部结构，使各自动化设备及线路可以更加布置得更加美观、灵活，从而为变电站智慧化转型打下良好的基础。

3、结束语

综上，电力是现代社会不可或缺的基础能源，它的发展和运用直接关系到国家的经济发展和人民的生活质量，尤其在工业、交通、通信、信息技术等领域，对电力的需求更是日益增长。电力供应能力不断提高，新能源、智慧电网等技术的应用也为电力行业的发展带来了新的机遇。在智慧电力的背景下，现代化变电站建筑设计将以工业化、资源节约型、环境友好型的标准化建设要求为基本点，以模块化、集约化、智慧化为助力器，遍地开花，对新型电力系统的稳定运行、新能源的高效利用和国家的经济发展具有重要的意义。

【参考文献】

[1]张皓. 智能变电站集成化设计与实现 [J]. 数字技术与应用, 2023, 41 (12): 194-196.

[2]谢春光. 变电站电缆敷设及防火标准化设计要点 [J]. 大众用电, 2023, 38 (11): 38-39.

[3]周艳. 节能降耗视域下节能环保型变电站的设计方法 [J]. 科技与创新, 2023, (14): 116-118.

[4]李国斌. 基于智能化的110kV变电站的设计研究 [J]. 中国设备工程, 2022, (04): 24-25.

[5]李磊. 刍议绿色环保变电站设计的思路 [J]. 中小企业管理与科技(中旬刊), 2020, (09): 108-109.