近日，廣州供電局推出全國首座“風光儲充一站式零碳配電房”，實現(xiàn)真正意義上的零碳排放。該項目通過創(chuàng)新技術(shù)和設計，集成了光伏建筑、智能運維和節(jié)能降耗等多項領(lǐng)先科技，成為綠色低碳電力系統(tǒng)的示范樣板，不僅提升了能源利用效率，還顯著減少了碳排放。項目的成功建成為未來城市可持續(xù)發(fā)展提供了新思路。

  該項目從光伏建筑一體化，到智能安全運維管理，全方位提升了配電房的能源利用效率和環(huán)境友好性。尤其是應用新型光伏建筑材料和儲能技術(shù)，使得配電房不僅能自給自足，還能通過并網(wǎng)為城市電網(wǎng)提供支持。

  通過源網(wǎng)荷儲一體化系統(tǒng)，該配電房實現(xiàn)了能源的高效調(diào)配和使用，極大地提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。此外，項目在建設過程中采用了全預制裝配式技術(shù)，顯著縮短了施工周期，并有效降低了碳排放。

  該配電房以廣州市花都區(qū)石塘村增容項目為依托，在環(huán)保設計、綠色施工、智能運維三個方面廣泛運用新技術(shù)，具有綠色、節(jié)能、環(huán)保的特點，達到建筑本體零碳、建設過程零碳、運行維護零碳目標，并且首次實現(xiàn)配電房全生命周期零碳排放。

廣州供電局3.0版零碳配電房效果圖

建設歷程

  從2020年7月至今，廣州供電局零碳配電房建設，已經(jīng)歷了早期探索、零碳1.0、2.0至3.0版建設四個階段。從技術(shù)應用來看，零碳3.0版配電房較上代新增技術(shù)3項，提升技術(shù)9項，探索了“源網(wǎng)荷儲”高度融合的電力系統(tǒng)發(fā)展路徑，實現(xiàn)了配電房光伏建筑一體化、風光儲充一站式應用。9月30日，花都供電局新增石塘村#5綜合房項目正式投產(chǎn)，標志著全國首座光伏建筑一體化源網(wǎng)荷儲零碳配電房項目在廣州花都區(qū)建成。

應用成效

1.節(jié)能與能源利用。

  配電房的風光發(fā)電比普通電房平均每年節(jié)約電量約為20805kWh，減少二氧化碳排放量約12噸。儲能系統(tǒng)儲存40kWh，每年產(chǎn)生約16060元的峰谷電價經(jīng)濟價值。風光清潔能源和儲能電源為交流充電樁供電，每年產(chǎn)生約14600元的發(fā)電經(jīng)濟收益。采用立體卷鐵心干式變壓器，每年節(jié)約損耗電量約為15000kWh，減少二氧化碳排放量約8.7噸。配電房采用保溫隔熱墻體和通風散熱建筑結(jié)構(gòu)設計，減少室外熱源對室內(nèi)環(huán)境的影響，自然通風散熱實現(xiàn)室內(nèi)空間的被動式降溫，節(jié)約電房排風機等冷負荷用電。

2.節(jié)材與材料利用。

  光伏與建筑一體化，光伏玻璃代替建筑外墻材料，節(jié)省外墻的裝飾材料。配電房及電纜走廊采用預制技術(shù)，全程在廠內(nèi)生產(chǎn)建造后分模塊化運往施工現(xiàn)場組裝，節(jié)省近500kg的現(xiàn)場施工前生產(chǎn)的預備材料和現(xiàn)場施工后產(chǎn)生的廢棄材料，以及提高建筑材料回收重復再利用。通過三維數(shù)字化設計建模精準計算材料用量，節(jié)省設計材料裕量。

3.環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境保護。

  配電房采用降噪措施使綜合運行噪音僅40-50分貝，相比普通配電房下降約30%，達到“靜音配電房”標準。配電房屋面南網(wǎng)LOGO和正面LED南網(wǎng)LOGO，及LED燈帶，提升企業(yè)形象。

4.節(jié)水與水資源利用。

  雨水收集系統(tǒng)由預制樹脂排水溝，配合雨水收集井起到水資源再利用，收集雨水可用于灌溉周邊綠化和清潔地面等。

5.智能安全運維管理。

  配電房采用新型安健環(huán)、嵌入式發(fā)電車快速接入裝置、智能配電房及智能管廊、能耗碳排監(jiān)測系統(tǒng)，提高配電房運維安全、便利、智能化運行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測系統(tǒng)管理。減少線路、電房巡視運維的車輛使用，減少相應的碳排放、節(jié)省電網(wǎng)運維成本。數(shù)字化技術(shù)取代人力運維，帶來近萬元的直接經(jīng)濟效益。

6.提高效率降低風險。

  配電房采用整體廠內(nèi)全預制裝配式技術(shù)，節(jié)省現(xiàn)場施工工期約68%，節(jié)省的人力成本約75000元，有效降低施工現(xiàn)場安全作業(yè)風險50%以上。

7.零碳配電房碳排放計算。

  依據(jù)國標GB/T 51366《建筑碳排放計算標準》，結(jié)合依托基建工程技術(shù)創(chuàng)新專題《配電房全生命周期碳核算方法的研究和實踐》的研究成果，計算本創(chuàng)新設計項目零碳配電房碳排放量，建筑總碳排放為-10.7t CO2e，達到真正意義上的“零碳”配電房，相比零碳配電房2.0版下降約114%。

8.零碳配電房技術(shù)提升迭代。

 本創(chuàng)新設計項目相比零碳配電房1.0版新增技術(shù)4項，技術(shù)提升8項，相比零碳配電房2.0版新增技術(shù)3項，技術(shù)提升9項。

9.建設技術(shù)標準。

 形成可復制可推廣的零碳配電房建設技術(shù)標準，包括廣州供電局零碳配電房建設標準說明、標準設計圖紙及典型造價，零碳配電房建設技術(shù)標準，零碳配電房評價工作指引，零碳配電房碳排放計算方法等提升廣州供電局特色技術(shù)引領(lǐng)。

廣州供電局3.0版零碳配電房現(xiàn)場實景

創(chuàng)新點

  廣州供電局“零碳配電房”全生命周期標準化建設通過設計標準化、施工標準化以及運維標準化三方面組成。結(jié)合《中國南方電網(wǎng)公司綠色低碳電網(wǎng)建設標準（配網(wǎng)部分）》要求，制定零碳配電房新技術(shù)設計目標五個，通過新技術(shù)落地實施，打造精品優(yōu)秀設計項目全國首座“風光儲充一站式零碳配電房”，該創(chuàng)新零碳配電房具有節(jié)能與能源利用、節(jié)材與材料利用、環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境保護、節(jié)水與水資源利用、智能安全運維管理等方面優(yōu)點，具體轉(zhuǎn)化為16個創(chuàng)新設計亮點。

三維數(shù)字化設計。

  配電房通過三維數(shù)字化設計軟件對建筑主體框架進行建模和計算，精準設計鋼構(gòu)件骨架材料量，更直觀詳細地呈現(xiàn)實際效果。

固廢利用：粉煤灰混凝土基礎。

  采用粉煤灰混凝土制作配電房基礎，實現(xiàn)工業(yè)固體廢物再利用。粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。

預制式管廊。

  10kV管廊采用預制式排管，進一步減少現(xiàn)場碳排放，且施工工期大幅度縮減，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆、砌筑工藝相比縮減大約60%-80%。全生命周期長達50年，不需進行額外的維護工作，落實配電網(wǎng)建設“四節(jié)一環(huán)?！钡南嚓P(guān)要求。

全預制鋼結(jié)構(gòu)模塊化。

  配電房整體廠內(nèi)預制配套鋼結(jié)構(gòu)框架，通過全預制+模塊化拼裝，現(xiàn)場分為六個步驟拼裝，大幅度縮短配電房施工周期，實現(xiàn)施工現(xiàn)場粉塵“零排放”。外觀造型虛實結(jié)合，大面積玻璃與實體墻的組合，體現(xiàn)了創(chuàng)新求變的設計感。

保溫隔熱防火墻。

  配電房墻體采用雙層保溫隔熱一體化金屬裝飾墻板，同時內(nèi)夾鋼結(jié)構(gòu)龍骨與防火巖棉，組成“保溫隔熱防火墻”，材料防火等級達最高“A級”不燃性，增加壓型鋼板，可抵御外力撞擊破壞。組裝式墻板采用獨特的企接口設計，施工便捷及縮短工期，減少建筑垃圾，效果美觀。

通風散熱建筑結(jié)構(gòu)。

  運用梯度氣候空間原理，針對不同設備使用空間進行分層設計，利用“雙層表皮”將房間模塊包裹起來，將太陽輻射阻隔在表皮外，并通過光伏幕墻、屋頂光伏板等組件加以轉(zhuǎn)化利用，減少陽光直接對室內(nèi)熱環(huán)境的影響、降低溫度，提升主要使用空間的熱穩(wěn)定性。

  在建筑東、南、西及屋頂設置雙表皮風道，利用“煙囪效應”中熱空氣上升的原理，從正立面底部吸入室外新鮮冷空氣，通過外表皮吸收太陽輻射熱對空氣進行加熱形成熱壓差，加快建筑內(nèi)部與外部的空氣對流從北立面頂部的開口排出，達到自然通風散熱的效果，實現(xiàn)室內(nèi)空間的被動式降溫。

風光儲充一站式。

  采用新型光伏建筑材料使電房本身能利用太陽能發(fā)電，應用標準設計III型配電房基礎上在東、南、西及屋頂安裝碲化鎘光伏組件容量28kWp，搭配1.3kW風光路燈2桿、40kWh戶外儲能一體機以及7kW交流充電樁1臺，構(gòu)成“風光儲充一站式”配電房。滿足風、光、儲、充一體的電網(wǎng)新運行模式，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。電房日發(fā)電量約57度，年發(fā)電量約2.1萬度，減少二氧化碳排放量約12噸，滿足自身用電并為交流充電樁提供電能，同時接入電網(wǎng)中并網(wǎng)運行。

源網(wǎng)荷儲一體化。

  采用40kWh儲能電池，通過混合式光儲一體逆變器，構(gòu)成“源網(wǎng)荷儲一體化”配電房。結(jié)合設計光儲精準的控制策略，電能優(yōu)先供交流充電樁負荷，亦可利用儲能電源對電網(wǎng)進行“削峰填谷”，提高發(fā)電消納能力，提高電網(wǎng)安全運行水平。

光伏建筑一體化（BIPV）。

  光伏與建筑同時設計、同時施工、同時安裝并與建筑結(jié)合，選用碲化鎘光伏組件與建筑材料集成化，構(gòu)建“光伏建筑一體化（BIPV）”。電房外墻采用光伏玻璃幕墻設計，光伏與建筑融合一體，既可以發(fā)電，又可以保護和裝飾，還可以節(jié)省外墻的裝飾材料。光伏陣列吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，降低室外綜合溫度，減少墻體吸熱和室內(nèi)冷負荷，起到建筑“節(jié)能減排”作用。屋面采用仰角設計，屋面以5°上傾角迎向太陽，提高光伏板轉(zhuǎn)換效率。

智能配電房及智能管廊。

  智能配電房通過應用具備邊緣計算能力的配電智能網(wǎng)關(guān)，合理配置傳感終端設備，實現(xiàn)配電房設備狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境安防監(jiān)測、電氣負荷監(jiān)測等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入，解決網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)融合和應用問題。

智能管廊“輔助進行配網(wǎng)管廊資源規(guī)劃”，合理規(guī)劃建設，解決資源浪費或重復開挖問題；增加智能終端設備的應用，提升管理運維的精度及效率，對后續(xù)電力走廊整治項目做出實用有效的指導作用。

能耗碳排監(jiān)測系統(tǒng)。

  配電房配置線上能耗碳排監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測新能源風光發(fā)電量、儲能電量、碳排放量、電房負載數(shù)據(jù)及設備運行狀態(tài)，系統(tǒng)在線率達100%，光伏及儲能設備故障觸發(fā)后臺告警，系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)由電房內(nèi)、外屏幕實時顯示。

靜音配電房。

  采用敞開式立體卷鐵心干式變壓器，具有損耗低、過載能力強、絕緣材料可回收再利用、低噪音等獨特優(yōu)勢，運行噪音低于45dB（A）；采用改進型阻尼彈簧裝置，減少變壓器震動產(chǎn)生的噪音；采用低噪音風機并選用合適的風機規(guī)格，減少噪音污染；采用隔音墻體內(nèi)部安裝隔音棉，隔斷對外界噪音傳播。配電房綜合運行降噪僅40-50分貝，達到“靜音配電房”標準。

海綿城市及雨水

  海綿城市由電房周邊綠植、新型透水混凝土、預制排水溝組成。能夠美化環(huán)境、凈化空氣、調(diào)節(jié)溫度；電房周邊采用透水混凝土鋪設，提高透水速度，雨天減少電房周邊地面積水。

雨水收集系統(tǒng)由預制樹脂排水溝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)磚砌排水溝，裝配式構(gòu)件現(xiàn)場拼裝，配合雨水收集井起到水資源再利用，收集雨水可用于灌溉周邊綠化和清潔地面等。

新型安健環(huán)。

  配電房新型安健環(huán)包括防靜電環(huán)氧地坪，具有耐磨、耐壓、耐腐蝕及穩(wěn)定導靜電性能的特點；高分子防潮封堵劑，耐受低溫，不變形、不變質(zhì)、不開裂；透明電纜溝蓋板，可直接觀察電纜溝內(nèi)部，方便運維檢查。

嵌入式發(fā)電車快速接入裝置。

  嵌入式發(fā)電車快速接入裝置，直接嵌入在電房外裝飾板里，與電房外觀融為一體，不顯突兀，滿足美觀的同時，提高發(fā)電車接入操作時的便利、效率以及安全。

小結(jié)

  隨著全球氣候變化的加劇和城市化進程的加速，如何實現(xiàn)低碳乃至零碳的城市發(fā)展成為各個城市面臨的共同挑戰(zhàn)。

  廣州供電局的零碳配電房項目不僅在技術(shù)上實現(xiàn)了突破，更為全國乃至全球的綠色建筑和電力系統(tǒng)提供了一個可供借鑒的范例。它不僅展示了電力行業(yè)在減排方面的巨大潛力，還表明通過科技的進步，城市在節(jié)能降耗方面可以取得實質(zhì)性的成績。