城市楼宇节能改造的电力系统优化路径

引言

城市楼宇是城市能源消耗的主要载体之一，其电力系统的运行效率直接影响着楼宇的能源消耗水平。当前，许多城市楼宇的电力系统存在设备老化、能效低下、管理粗放等问题，导致能源浪费严重。在全球倡导节能减排、推动绿色发展的背景下，对城市楼宇电力系统进行优化改造，提高能源利用效率，降低能源消耗，已成为城市可持续发展的必然要求。因此，深入研究城市楼宇节能改造的电力系统优化路径具有重要的现实意义。

一、城市楼宇电力系统现状及问题

（一）设备老化与能效低下

许多城市楼宇建设时间较早，电力系统设备使用年限较长，存在不同程度的老化现象。例如，变压器、配电柜等设备在长期运行过程中，其性能逐渐下降，电能损耗增加。同时，一些老旧设备的技术水平相对落后，无法满足现代楼宇对电力供应的高效、稳定要求，导致能源利用效率低下。

（二）智能控制水平不足

部分城市楼宇的电力系统缺乏先进的智能控制系统，无法实现对电力设备的实时监测和精准控制。例如，照明系统可能采用传统的开关控制方式，无法根据环境光线和人员活动情况自动调节亮度；空调系统也难以根据室内外温度和人员数量自动调整运行参数，造成能源的浪费。

（三）能源管理粗放

大多数城市楼宇在能源管理方面存在粗放的问题，缺乏完善的能源监测和统计体系，无法准确掌握电力系统的能源消耗情况。同时，对于能源消耗的分析和评估不够深入，难以发现能源浪费的环节和原因，也就无法制定针对性的节能措施。

（四）分布式能源接入困难

随着可再生能源技术的发展，分布式能源在城市楼宇中的应用越来越广泛。然而，目前许多城市楼宇的电力系统在设计时未充分考虑分布式能源的接入需求，导致分布式能源的接入存在技术障碍和管理难题，无法充分发挥其节能减排的优势。

二、城市楼宇电力系统优化路径

（一）设备升级与改造

1. 变压器更新

淘汰老旧、高能耗的变压器，选用节能型变压器。节能型变压器具有损耗低、效率高的特点，能够有效降低变压器在运行过程中的电能损耗。例如，采用非晶合金变压器，其空载损耗比传统硅钢片变压器可降低 70%-80% 。充分考虑楼宇充电桩使用的“潮汐效应”对变压器容量的新要求，同时评估分布式光伏接入发电上送对变压器的新要求。

2. 配电设备优化

对配电柜、开关柜等配电设备进行优化改造，提高其运行可靠性和能效。例如，采用智能配电柜，能够实现对配电设备的实时监测和远程控制，及时发现和处理设备故障，减少停电时间。

3. 照明设备升级

将传统的白炽灯、荧光灯等照明设备更换为 LED 照明灯具。LED 照明灯具具有发光效率高、寿命长、节能效果显著等优点，可大幅降低照明系统的能源消耗 [1]。

（二）智能控制系统应用

1. 智能照明控制系统

安装智能照明控制系统，根据环境光线强度、人员活动情况等因素自动调节照明亮度。例如，在办公室、走廊等区域采用人体感应传感器和光线传感器，当有人进入且环境光线不足时，自动开启照明灯具，并根据人员数量和活动范围调节亮度；当人员离开后，自动关闭照明灯具，实现节能目的。

2. 智能空调控制系统

采用智能空调控制系统，实现对空调设备的精准控制。该系统可以根据室内外温度、湿度、人员数量等参数自动调整空调的运行模式、温度设定值和风速等参数，提高空调的运行效率，降低能源消耗。例如，在人员密集的会议室、商场等场所，根据人员数量实时调整空调的制冷或制热功率。

3. 能源监测与控制系统

建立能源监测与控制系统，对楼宇电力系统的各项参数进行实时监测和分析。通过该系统，可以及时掌握电力设备的运行状态和能源消耗情况，发现能源浪费的环节和原因，并采取相应的措施进行调整和优化。例如，当发现某台设备的能耗异常升高时，及时安排维修人员进行检修。

（三）能源管理体系建设

1. 能源审计与评估

定期对城市楼宇的电力系统进行能源审计和评估，全面了解电力系统的能源消耗情况、设备运行状况和节能潜力。通过能源审计和评估，制定科学合理的节能目标和改造方案。

2. 能源管理制度完善

建立健全能源管理制度，明确能源管理的职责和流程，加强对能源消耗的考核和监督。例如，制定能源消耗定额管理制度，对各部门的能源消耗进行考核，将节能指标与部门和个人的绩效挂钩，提高员工的节能意识。

3. 人员培训与宣传

加强对电力系统管理人员和操作人员的培训，提高其业务水平和节能意识。同时，通过宣传教育活动，向楼宇内的用户普及节能知识，引导用户养成良好的用电习惯，共同参与节能行动。

（四）分布式能源接入与利用

1. 太阳能光伏发电系统

在城市楼宇的屋顶、墙面等部位安装太阳能光伏发电系统，将太阳能转化为电能，为楼宇提供部分电力供应。太阳能光伏发电系统具有清洁、可再生、无污染等优点，能够有效减少对传统电网的依赖 [2]。

2. 风力发电系统

对于一些地处风力资源丰富地区的城市楼宇，可以考虑安装小型风力发电系统。风力发电系统可以将风能转化为电能，与太阳能光伏发电系统相结合，实现多种可再生能源的互补利用。

3. 储能系统配置

为了解决分布式能源发电的间歇性和不稳定性问题，可以配置储能系统。储能系统可以在分布式能源发电过剩时储存电能，在发电不足时释放电能，保证楼宇电力系统的稳定运行。例如，采用锂电池储能系统，具有能量密度高、充放电效率高、寿命长等优点。

三、城市楼宇电力系统优化实施保障

（一）政策支持

政府应出台相关政策，鼓励和引导城市楼宇进行电力系统优化改造。例如，给予财政补贴、税收优惠等政策支持，降低楼宇业主的改造成本；制定相关标准和规范，引导电力系统优化改造的技术方向和质量要求。

（二）资金筹集

城市楼宇电力系统优化改造需要大量的资金投入。楼宇业主可以通过多种渠道筹集资金，如自有资金、银行贷款、节能服务公司融资等。同时，政府可以设立专项基金，对符合条件的楼宇电力系统优化改造项目给予资金支持 [3]。

（三）技术合作与交流

加强与科研机构、高校、企业等的技术合作与交流，引进先进的电力系统优化技术和设备。通过技术合作与交流，不断提高城市楼宇电力系统优化的技术水平和创新能力。

结束语

综上所述，城市楼宇节能改造的电力系统优化是一项系统工程，需要从设备升级、智能控制、能源管理以及分布式能源接入等多个方面入手，采取综合措施进行优化改造。通过电力系统优化，不仅可以降低城市楼宇的能源消耗和运行成本，减少环境污染，还能提高供电可靠性，适应城市发展的需求。在实施过程中，需要政府、楼宇业主、科研机构等各方共同努力，加强政策支持、资金筹集和技术合作，确保电力系统优化改造工作的顺利推进，为城市的可持续发展做出贡献。

参考文献：

[1] 唐伟 . 城市更新背景下北京金融科技示范区低效楼宇节能低碳改造实施路径研究 [J]. 节能与环保 .2024(03):17-24

[2] 霍慧敏 , 郭建伟 , 李怀 , 吴剑林 . 夏热冬冷地区既有公共建筑低碳节能改造技术路径研究 [J]. 建设科技 ,2023(19):40-44

[3] 刘 格 尔 . 旧 办 公 楼 节 能 综 合 改 造 实 践 [J]. 城 市 建 筑 空间 ,2022,29(12):209-211