深灰色屋頂、波浪形外墻、圓孔型鏤空外墻……在廣州市花都區(qū)赤坭鎮(zhèn)石坑村，一座極具設(shè)計(jì)感的配電站矗立在綠植之中。這是由南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司打造的廣東省首座零碳示范配電站，時(shí)尚的外觀設(shè)計(jì)不僅僅為了美觀，其中隱藏的多處“黑科技”更是零碳排放的“密碼”所在。
“這座配電站實(shí)現(xiàn)了全生命周期的‘零碳’目標(biāo)。”該配電站項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李婷介紹，這座10千伏配電站全站采用了綠色建筑材料，并做到施工現(xiàn)場“零加工”、施工“零排放”。此外，配電站自身供能“自給自足”、散熱能耗大幅降低、傳輸過程高效節(jié)能……從建設(shè)到運(yùn)維每一個(gè)過程中，都能看到建造者為“零碳”做出的努力。
環(huán)保材料+節(jié)能構(gòu)造 降低近八成能耗
配電站具有數(shù)量多、分布廣等特點(diǎn)，如果能有效解決配電站等電力建筑的能耗問題，便能助力“雙碳”目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。零碳示范配電站應(yīng)運(yùn)而生。
如何建造一座零碳的配電站？首先要過的是“材料關(guān)”。該配電站使用了可以循環(huán)利用的“粉煤灰”作為基礎(chǔ)材料。“粉煤灰”是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰,作為燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，如今粉煤灰混凝土技術(shù)在建筑行業(yè)成熟，應(yīng)用廣泛。配電站利用這項(xiàng)技術(shù)，在不影響建筑功能的前提下，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固體廢物再利用。
此外，使用整體預(yù)制及吊裝的施工方法，將建好的配電站直接搬到現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)施工全過程的零排放。
太陽的輻射與配電站的自身運(yùn)作，使得整座配電站需要消耗大量能量來降低自身溫度。如果能夠讓整座建筑實(shí)現(xiàn)自然降溫，就能最大程度降低配電站能耗，達(dá)到節(jié)能減排效果。整座建筑時(shí)尚的外觀設(shè)計(jì)正是為了達(dá)到這個(gè)目的。
據(jù)了解，配電站在墻體中加入保溫隔熱層，從而達(dá)到隔斷熱傳遞的作用。配電站外部涂有熱反射涂層，在太陽光照射下可產(chǎn)生溫度調(diào)節(jié)的效果，折射92%的不可見光。除此之外，配電站波浪形的造型避免了太陽光的直射，圓孔狀鏤空則促進(jìn)了外墻的空氣流動(dòng)。
此外，配電站還通過建筑設(shè)計(jì)，將自身產(chǎn)生的大部分熱能傳遞出去。配電站背面墻體下部及屋頂安裝了可開啟的通風(fēng)百葉，架空的光伏板與屋面及墻體空隙由于陽光照射產(chǎn)生溫度差，形成“煙囪效應(yīng)”，促進(jìn)空氣流動(dòng)，冷空氣從墻體下部通風(fēng)百葉進(jìn)入，并從屋頂通風(fēng)百葉排出，帶走了配電站室內(nèi)熱量，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，從而降低室內(nèi)溫度。
種種措施多管齊下，配電站實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部散熱與外部隔熱的雙重功效，冬暖夏涼的效果大大降低了建筑自身能源消耗。“通過被動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)等一系列節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，配電房的散熱能耗可降低約78%。”相關(guān)負(fù)責(zé)人鄭斯聰介紹，單個(gè)智能配電房平均每年可節(jié)約電量約為2500kWh，減少二氧化碳排放量達(dá)2.49噸。
屋面光伏+微電網(wǎng)儲能 變身綠色“移動(dòng)電源”
零碳配電站的“零碳密碼”還體現(xiàn)在利用清潔能源實(shí)現(xiàn)自給自足。配電站選址于花都區(qū)赤坭鎮(zhèn)，這里光照時(shí)間長，場地空曠，配電站的屋頂及屋后外墻都加裝了光伏板，實(shí)現(xiàn)配電站的光伏建筑一體化。光伏板將吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，滿足了配電站自身設(shè)備的日常用電負(fù)荷需要。
不過，嶺南變幻莫測的天氣也為光伏發(fā)電造成一定的困難。為了解決陰雨天的發(fā)電問題，光伏屋頂特別被傾斜14度安裝，一方面可以獲得最佳的光照角度，發(fā)揮光伏板的最大效率；另一方面，有利于雨水將屋面積塵沖刷洗凈，避免降低光伏發(fā)電效率。
“我們使用的是碲化鎘薄膜光伏電池板。這種材料不僅具有出色的溫度系數(shù)，在高溫度的環(huán)境下更加高效，年度發(fā)電輸出量增加高達(dá)3%。”鄭斯聰說，這種材料在潮濕環(huán)境和陰雨天氣也能高效發(fā)揮功效，擁有優(yōu)異的弱光效應(yīng)和更好的光譜響應(yīng)，完美地解決了嶺南多雨天氣帶來的困擾。
技術(shù)人員算了一筆賬，光伏系統(tǒng)理論年發(fā)電量約10254kWh，而配電站自身年用電量大約700kwh，可輕松覆蓋配電站本體的年用電量，預(yù)計(jì)可減少二氧化碳排放量10.22噸，實(shí)現(xiàn)了配電站自身的“碳中和”。
光伏配電站的儲能系統(tǒng)，利用光伏發(fā)電資源補(bǔ)充了配電站用電需求，提高變壓器供給效率。同時(shí)，配電站實(shí)現(xiàn)光儲一體，將儲存的電量輸入到便攜式儲能電源，在保證區(qū)域內(nèi)供電可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源的清潔環(huán)保。
“在配電房周邊進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、施工臨時(shí)用電等工作時(shí)，需要用到備用電源。”李婷說，配電站通常配有便攜式電源，目前大部分使用的是傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)。零碳配電站則利用清潔能源，打造綠色的“移動(dòng)電源”，減少作業(yè)過程中的碳排放。
節(jié)能配電設(shè)備+智慧管廊 減少超70%運(yùn)維成本
在配電房內(nèi)，通過高壓電纜傳輸過來的電壓經(jīng)過“高壓柜-變壓器-低壓柜”，最終將低壓電流傳輸?shù)矫考颐繎糁小Ｔ趥鬏斶^程中必不可少會造成能源損耗。為此，配電站通過使用節(jié)能設(shè)備和智慧配電技術(shù)，提高了傳輸效率，達(dá)到節(jié)能減排效果。
項(xiàng)目采用一種高效節(jié)能、綠色環(huán)保的新型變壓器設(shè)備——敞開式立體卷鐵心干式變壓器。這種變壓器具有損耗低、過載能力強(qiáng)、絕緣材料綠色環(huán)保、可回收再利用、低噪音、維護(hù)簡便等多種獨(dú)特優(yōu)勢，完全符合綠色制造要求，可推廣應(yīng)用到配電各個(gè)領(lǐng)域。
通過數(shù)據(jù)可以直觀了解該變壓器的優(yōu)勢所在：在生產(chǎn)材料上，該變壓器節(jié)約了25%的鐵心使用；在使用過程中，有載損耗降低了5%，空載損耗降低了30%；變壓器全身更是用了100%可再利用的絕緣材料，達(dá)到了綠色環(huán)保的效果。
此外，配電站還試點(diǎn)應(yīng)用綜合能效管理系統(tǒng)，以此來遠(yuǎn)程管控配電房用電情況。李婷說，工作人員在后臺查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)控配電站的能耗水平，“以前每個(gè)月都要到現(xiàn)場查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有無異常，現(xiàn)在直接在后臺看數(shù)據(jù)更加直觀準(zhǔn)確。”
智慧管廊也是零碳配電站的節(jié)能減排的方法之一。配電站的電纜管廊配備了智能監(jiān)控單元，可實(shí)時(shí)監(jiān)測管廊情況，包括內(nèi)部環(huán)境參量變化、外人非法入侵及外部施工破壞等各類情況，實(shí)現(xiàn)異常告知。通過打造智能配電房和智能管廊，配電站減少了超過70%的運(yùn)維成本。
文/廣州日報(bào)全媒體記者張曉宜
圖片由受訪者提供
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