本書主要提出低碳變電站設(shè)計、建造、材料選擇等方面的低碳要求,以全壽命周期綜合減碳目標為建筑和設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計和運行提供支撐,重點針對變電站低碳化設(shè)計建設(shè)、能源系統(tǒng)低碳化及運行等技術(shù)結(jié)合案例進行了說明。全書共八章,分別為變電站建筑低碳化設(shè)計案例、變電站空調(diào)系統(tǒng)低碳化設(shè)計案例、基于多技術(shù)整合的新建低碳變電站案例、基于全生命周期低碳的變電站優(yōu)化更新設(shè)計案例、變電站低碳化改擴建案例、光儲柔直變電站案例、多站融合的變電站案例、變電站碳資產(chǎn)管理案例。
本書可供110kV 及以下新建變電站和開關(guān)站的擴建或改建工程及其他電壓等級變電站、開關(guān)站設(shè)計、建造、運維和拆除環(huán)節(jié)相關(guān)的工程技術(shù)人員參考使用,也可供電力專業(yè)的大中專院校師生作為教學參考。
前言能源電力的發(fā)展是中國式現(xiàn)代化的基礎(chǔ)保障。電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在保障國家能源安全、保障電力可靠供應中發(fā)揮重要作用。雙碳目標下,構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是建設(shè)新型能源體系的關(guān)鍵內(nèi)容。清潔電力在國民經(jīng)濟建設(shè)中的重要性更加凸顯,再電氣化為清潔低碳發(fā)展的重要抓手之一。在新的形勢下,電網(wǎng)及其附屬設(shè)施建設(shè)將迎來新的高峰。變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)施之一,承擔著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的重任,也用來放置設(shè)備和供運行使用。隨著我國全社會用電量的持續(xù)增長和電網(wǎng)的不斷發(fā)展,變電站建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模也日益增大。十三五期間,國家電網(wǎng)有限公司共建設(shè)變電站8000 余座,遍布全國多個省、自治區(qū)、直轄市,建設(shè)量大、影響面廣,十四五期間還將持續(xù)推進變電站的建設(shè)。特別是隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的不斷加快,變電站內(nèi)智能化設(shè)備數(shù)量快速增加,變電站建筑服務的設(shè)備對象發(fā)生了明顯的變化,在低碳目標下,變電站建筑自身如何回應新的空間和環(huán)境需求,成為一項新的命題。傳統(tǒng)變電站節(jié)能設(shè)計多參考一般建筑節(jié)能標準,以增強建筑熱工性能為主,僅關(guān)注建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱設(shè)計,未能就低碳可再生能源利用、變電站自身環(huán)境控制特點進行過多針對性的討論,導致變電站建筑未能充分利用室內(nèi)外環(huán)境間的能量交互規(guī)律,且站內(nèi)及周邊低碳能源浪費嚴重。特別是裝設(shè)有大量智能化設(shè)備的新型變電站,其環(huán)境保障和能耗特征發(fā)生較大的變化,新技術(shù)的應用對變電站建筑的要求也發(fā)生了變化,當前該領(lǐng)域缺乏相關(guān)節(jié)能標準及技術(shù)規(guī)范。因此亟須針對變電站類型建筑的高性能圍護結(jié)構(gòu)和設(shè)備系統(tǒng)進行研究,針對低碳目標對建筑和設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計提出指導意見。此外,變電站場站范圍內(nèi)也存在站內(nèi)用能需求,光伏發(fā)電、光儲直柔技術(shù)、高效能源轉(zhuǎn)換利用技術(shù)、智能化調(diào)控及數(shù)字孿生等技術(shù)也可用于變電站,用于降低變電站的運行能耗和碳排放。眾多的技術(shù)如何在變電站進行有效的集成應用,建立包含碳資產(chǎn)管理的變電站高效運維管理體系,對于進一步降低變電站碳排放具有重要的意義。本套書分為《低碳變電站建設(shè)及運營(技術(shù)篇)》和《低碳變電站建設(shè)及運營(案例篇)》。本書提出低碳變電站設(shè)計、建造、材料選擇等方面的低碳要求,以全壽命周期綜合減碳目標為建筑和設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計和運行提供支撐。本書重點針對變電站低碳化設(shè)計建設(shè)、能源系統(tǒng)低碳化及運行等技術(shù)結(jié)合案例進行了說明,便于工程技術(shù)人員參考選用。本書由國網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司夏之罡擔任主編,國網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司張文杰、沈建良、姚日權(quán)擔任副主編,國網(wǎng)浙江省電力有限公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司湖州供電公司、湖州電力設(shè)計院有限公司、浙江泰侖電力集團有限責任公司、中國能源建設(shè)集團浙江省電力設(shè)計院有限公司、國網(wǎng)電力科學研究院武漢能效測評有限公司等單位的專家參與編寫。由于低碳變電站建設(shè)及運營是一個交叉學科研究方向,所涉及的知識體系較為龐雜,有關(guān)研究資料較為有限,盡管編者盡了最大努力進行認知和實踐的梳理總結(jié),難免掛一漏萬。書中存在疏漏之處,敬請廣大讀者批評指正。
夏之罡,高級工程師,長期從事電網(wǎng)企業(yè)管理工作。參與編寫了《資產(chǎn)管理知識題庫》。參與國家電公司科技項目《線路塔材應用研究》,榮獲浙江省科學技術(shù)進步獎三等獎,浙江省電力公司科學技術(shù)進步獎一等獎。參與《輸電線路中空夾層鋼管混凝土桿塔技術(shù)規(guī)范》(T/CEC 185-2018)
目錄
前言
第一章 變電站建筑低碳化設(shè)計案例 1
第一節(jié) 案例基本情況· 1
第二節(jié) 變電站建筑選址與節(jié)能減排 7
第三節(jié) 變電站建筑窗墻比與節(jié)能減排 10
第四節(jié) 變電站建筑綠化設(shè)計· 11
第五節(jié) 變電站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與節(jié)能減排 12
第六節(jié) 變電站建筑外圍護結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計與節(jié)能減排 16
第二章 變電站空調(diào)系統(tǒng)低碳化設(shè)計案例· 21
第一節(jié) 變電站能耗模擬 21
第二節(jié) 夏熱冬冷地區(qū)的變電站建筑空調(diào)系統(tǒng)碳排放計算· 25
第三節(jié) 其他氣候區(qū)的變電站建筑空調(diào)系統(tǒng)碳排放計算 29
第三章 基于多技術(shù)整合的新建低碳變電站案例 39
第一節(jié) BIM 模型構(gòu)建及分析· 39
第二節(jié) 適用低碳技術(shù)分析和評估· 40
第三節(jié) 最優(yōu)化技術(shù)方案生成· 44
第四節(jié) 低碳變電站營建及運營方案· 48
第五節(jié) 海綿城市應用 50
第四章 基于全生命周期低碳的變電站優(yōu)化更新設(shè)計案例· 53
第一節(jié) 變電站優(yōu)化流程 53
第二節(jié) 變電站概況 54
第三節(jié) 變電站優(yōu)化模型參數(shù)設(shè)置· 56
第四節(jié) 基于全生命周期低碳的變電站建筑可再生能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方案 58
第五章 變電站低碳化改擴建案例 60
第一節(jié) 變電站近遠期規(guī)劃· 60
第二節(jié) 碳排放評估分析 60
第三節(jié) 適用低碳技術(shù) 61
第四節(jié) 低碳技術(shù)集成方案分析· 62
第五節(jié) 變電站改擴建方案· 81
第六節(jié) 案例技術(shù)和策略要點小結(jié)· 88
第六章 光儲直柔變電站案例· 89
第一節(jié) 變電站光儲直柔系統(tǒng)簡介 89
第二節(jié) 電網(wǎng)互動接入技術(shù)· 90
第三節(jié) 分層柔性控制方案· 94
第四節(jié) 案例技術(shù)和策略要點小結(jié)· 99
第七章 多站融合的變電站案例 100
第一節(jié) 多站融合理念 100
第二節(jié) 多站融合案例簡介 103
第三節(jié) 多能源系統(tǒng)方案優(yōu)化 105
第四節(jié) 多站融合變電站方案評價 109
第五節(jié) 案例策略要點小結(jié) 125
第八章 變電站碳資產(chǎn)管理案例 127
第一節(jié) 碳資產(chǎn)管理平臺簡介 127
第二節(jié) 系統(tǒng)架構(gòu) 129
第三節(jié) 變電站生命周期碳排放評估主要算法· 133
第四節(jié) 應用說明 141
參考文獻 146