工程项目临建设施低碳排放研究及应用

2022-09-27姜维杰张皓杰张增生宋兴蓓

大众标准化 2022年18期

姜维杰，徐斌，张皓杰，张增生，宋兴蓓

（国网浙江省电力有限公司建设分公司，浙江杭州 310000）

现阶段，白鹤滩—浙江±800 kV特高压直流输电工程“零碳临建”项目已经完成了阶段性的建设工作，并且在工程建设的过程中发挥出积极作用，通过可以循环使用的“钢结构+大幕墙”结构的临建设施搭配以“屋顶光伏+储能系统”配合直流供电设施为项目现场智慧建筑以及配套控制系统进行供电，能够实现临建设施电力使用的自给自足，并且通过“零碳厨房”、充电系统的建设，对传统临建设施污染较为严重的区域进行低碳化处理，成功响应了国家“实现碳中和、绿色低碳发展”的号召。

1 系统构建情况

在白鹤滩—浙江±800 kV特高压直流输电工程“零碳临建”项目建设的过程中，主要是由四部分组成低碳排放系统，分别为：钢结构+预制舱进行临建设施建设、屋顶光伏+储能系统、直流供电系统以及智慧临建系统。通过以上四个部分的建设可以进一步减少临建设施在建设以及使用过程中的碳排放。

1.1 钢结构+预制舱进行临建设施建设

钢结构自身具有强度较高、韧性好、抗自然灾害能力较强、材料运输方便以及安装等，通过钢结构的应用不仅仅提升了临建设施的整体强度，还能够进一步缩减临建设施的建设周期，为临建设施的布局设计提供了更多选择。现阶段预制舱基本上都是使用模块化的设计理念，在工厂完成统一的生产工作，在工程项目临建设施的建设区域进行组装即可，预制仓的规格、大小相同，能够为预制舱临建规划设计提供极大便利。除此之外，预制舱通过模块化设计理念的应用，可以实现移动快速、自由组合、重复使用的优点，在工程项目交付之后，对预制舱进行拆除与储藏即可投入下一个工程项目临建设施建设使用中。通过对预制舱的特点进行分析发现，其具有循环使用的特点，符合我国临建设施低碳排放的要求，不仅减少工程项目建设企业在临建设施中的成本投入，并且减少临建设施建设对周围环境所产生的影响。并且在临建设施建设的过程中进行科学的设计，能够使临建设施的光照更为充分，减少日间灯光的使用，实现智能节点的目标。该项目实现了我国工程项目临建设施低碳排放从研究到实践的突破，为以后的临建低碳排放研究与实践提供了参考对象，对于我国的临建设施的发展来说具有重要的现实意义。

1.2 屋顶光伏+储能系统

在过去的临建项目建设的过程中，一般都是使用施工现场的临时变压器进行供电，这就使得临时变压器不仅仅需要向工程项目施工现场的大型机械设备供电，还需要向临建设施中的设备进行供电，两者相加造成施工区域的整体负荷较大，并且不利于临建设施进行独立的低碳供电措施的应用，从而造成大量的碳排放。通过新能源的利用实现临建设施的独立供电是现阶段实现低碳排放的主要措施，临建设施整体建设面积较大拥有丰富的屋顶资源，可以在屋顶上使用太阳能光伏发电板来为临建设施提供电力，基本上可以使临建设施实现电力供应独立。在太阳能光伏发电板安装的过程中应当考虑其稳定性，可以使用铝合金型材和屋面龙骨来加强陶阳能光伏发电板与临建设施屋顶的链接，并且该种设计能够有效减少预制舱屋顶开裂情况，减少使用专用导轨耗材，在使用完成之后可以进行拆卸与重复使用。

虽然通过屋顶光伏发电技术的应用能够实现临建设施独立供电、低碳排放的需求，但是太阳能受到环境的影响较为明显，一旦出现连续的阴雨天气其发电效率将会出现较大的浮动，可以在光伏发电的基础上进行储能系统的应用，将用电低谷时所产生的冗余电量进行存储，从建设成为临建设施内部独立使用、集发电、储电、用电为一体的微电网，提升对太阳能的利用效率，但是需要注意的是：一部分的交流用电设备需要使用DC-AC逆变器进行转换。

1.3 直流供电系统

在低碳临建设施建设的过程中内部使用的是直流供电系统，这主要是因为光伏、储能设备均是使用的直流供电，并且直流供电自身具有同时供应大量设备使用、供电稳定性较高、线材损耗较低以及安全性较高的特点，临建设施中的设备可以对直流电进行交流电源经整流后实现供电，直流供电始终是临建设施电器设备使用的第一选择。在直流供电系统基础上通过DC/AC变换器的使用可以形成一个直流微网，具备直流供电能力的部分电器可以选择不进行变换器的处理，从而由直流电网进行直接供电，能够有效减少DC/AC变换器在逆变过程中损耗较高的问题。从现阶段的设备使用情况来看，临建设施的办公区域绝大多数电气设备都是采用的直流供电，例如：全部的照明设备、打印复印设备、电脑供电设备、投影设备、移动电话供电设备等等。

1.4 智慧临建

智慧临建的应用能够有效促进临建设施低碳排放目标的实现，并且实现对相关低碳排放的精细化管理，智慧临建还能够进一步提升临建区域的安防效果。通过5G技术、物联网技术、云存储技术的应用，能够将临建设施中的设备形成一个有机互联的整体，实现让物体能“感知”、物体能“说话”、物体能“沟通”、物体能“判断”等，包括固定视频监控、无人机视频监控、施工场地人员定位、台风预警监测、天气预报监测、现场高支模设施的实时监测，深基坑精度检测、深基坑应急救援管理等，展示工程当前安全风险管理工作情况，这些临建设施使用的电力来源可以为直流电。

2 临建设施低碳排放技术应用现状

2.1 智慧设施

可以在各种可能造成资源浪费的设备商进行智能化的设计，如智能卫生间、智能充电桩、智能会议室、智能路灯等等。可以在设备的内部进行微型计算机的应用，形成对周围环境的感知，并且自动调节自身的运行状态。就以智能路灯建设来说，其在路灯的顶部进行太阳能光伏发电板的建设，不仅仅能够实现自身耗电的自给自足，并且与临建设施的储电系统进行连接，充分利用路灯所提供的高空太阳能资源。通过传感器的应用可以实现对路灯运行周围环境的感知，自动的调节亮度以及开关情况，实现智能节电。

2.2 人员管理

人员管理通过现阶段互联网、大数据、云计算、云存储等先进的计算机网络技术的应用，能够有效摆脱传统人工管理模式的限制，通过数据处理使人员管理向着智能化、高效化、合理化的方向发展，通过Dubbo软件的应用实现人员流动数据的动态输入，最终构建由大屏指挥端、移动应用、后台网页管理端为一体的人员数字管控系统。

2.3 智慧监控

监控设备是临建设施建设过程中的重要项目之一，在实际的临建设施建设的过程中，可以在“智能安防+”系统的基础上，积极进行智能监控的布局，不仅仅使其覆盖所有的临建区域，还应当使其具有感知、判断、数据传达功能，能够对过往的车辆、人员进行自主的识别，分辨其是否属于工程项目临建设施中的在编人员，一旦出现安全事故，通过智能监控来进行快速排查。并且临建设施所使用到的监控供电均来自于光伏-储能系统。

3 材料与资源利用技术要点分析

伴随着工程项目的发展，对于临建设施的建设提出了更高的要求，现阶段我国的临建设施整体向着低碳化、智能化的方向发展。工程项目临建设施的低碳排放研究在我国处于摸索起步阶段，各项低碳措施的研究相对于西方发达国家来说较为落后。在进行临建设施施工的过程中需要做到环保施工、绿色施工，想要实现这一点必须要从材料的方面入手，进行科学、合理的材料选择，优先使用可回收、可重复利用的材料来进行临建设施的施工。在存储、运输、采购、入场多个环节进行材料质量的控制，避免因为材料质量下降而带来的浪费。除此之外通过模块化建筑方式的应用能够有效避免建筑过程中出现扬尘等情况。

4 光伏电站逆变器的控制技术

4.1 逆变器多模式控制技术

在该项目建设的过程中，逆变器多模式控制技术使用的是MPPT方法，其应用的最主要的目的就是使光伏阵列能够在应用环境改变的情况下仍然能够获得较大的输出功率，从而提升光伏阵列的发电效率。在MPPT控制技术的基础上使用了导纳增量法，因为与常规临建设施中所使用的恒压法、扰动观测法等传统控制方法相比较，导纳增量法具有准确性较高的特点，并且在极短的恶劣天气条件下也拥有较强的跟踪性，因此导纳增量法的适用范围越来越广。由光伏阵列的P-U特性曲线可知，存在唯一的最大功率点，并且在最大功率点处，功率对电压的导数为零。当输出电导的变化量等于输出电导的负值时，光伏阵列工作在最大功率点上，这就是导纳增量法的基本原理，因此可以得出：P=U×I，dP/dU=I+U×dI/dU=0，dI/dU=-I/U。通过上述的公式可以看出，当输出电导的变化量与输出电导负值处于相等的状态时，临建设施的光伏阵列的发电功率处于最高状态，这具体的逆变器多模式控制技术如图1所示（导纳增量法）。