浅析城市综合体的供配电系统方案设计
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摘要：通过某工程实例，从整体供配电的合理性和经济性等方面阐述了上海某城市综合体的负荷计算、供配电系统、应急电源系统及光伏发电系统等内容，并引入了LEED等级及绿色节能的概念。
关键词：城市综合体；整体解决方案；负荷计算；
供配电系统；光伏发电系统
中图分类号：TU994
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2011)08-0148-03
1 引言
“城市综合体”是将城市中的商业、办公、居住、酒店、展览、餐饮、会议、娱乐和交通等城市生活空间的三项以上进行组合，并在各部分之间树立一种互相依存、彼此助益的能动关联，从而造成一个多功能、高效率的综合体。随着经济的飞速腾飞，在经济发达的大都会和城市出现大型城市综合体，如纽约的曼哈顿城市综合体，法国的拉德方斯HOPSCA、北京的万达广场、上海的万邦中心等，已成为城市的一道靓丽风景线。
本文以在实际工程中的某城市综合体为例，从整体供配电的合理性和经济性等方面阐述了上海某城市综合体的负荷计算、供配电系统、应急电源系统及光伏发电系统等内容，就其电气设计谈些个人的理解与体会。
2 工程概况
该项目所在地位于杨浦区中心区域，是城市经济建设的新增点位，与城市中心区域之间通过疾速便捷的交通网络作为纽带。区域中具备一定规模的高档住宅、公寓办公、五星级酒店、国际化办公楼及大型购物商场，为城市精英阶层的办公、栖身、休闲、娱乐、社交等多种状态的提供高品质场所。
本项目分为南北两个区域。南区包括C3(C3-04，C3-05，C3-07，C3-08)四个地块，主要建设高档住宅小区、3栋公寓式办公楼和五星级酒店，其中住宅层数4～15层，公寓式办公楼为13～15层，酒店为11层，总建筑面积约为160532m2；北区包括C1(C1-04,C1-08)和C2(C2-03,C2-05)两个地块，主要建设办公、商业、餐饮、展览，其中6栋办公楼层数10～12层，总建筑面积约为150433m2。本项目总体平面图详见图1。
3 负荷等级
Cl地块，C2地块为重要办公楼，为一类高层建筑。安保监控系统、火灾自动报警及联动控制设备、消防泵、消防电梯、排烟风机、加压风机、应急照明、疏散照明及重要的计算机系统、生活水泵、排污泵、办公楼客梯电力等为一级负荷，其中电信机房电源、安保监控系统、火灾自动报警及联动控制设备、商业经营管理用计算机电源等为一级负荷别重要负荷；货梯、商业客梯、自动扶梯、空调设备为二级负荷；除一级、二级负荷以外其余负荷为三级。
C3地块二类高层住宅的消防电梯、电梯、应急照明、消防潜污泵等消防负荷为二级负荷，其余均为三级负荷；多层住宅及叠拼住宅的用电负荷均为三级负荷。地下车库按防火分类属l类汽车库，应急照明、消防泵、喷淋泵、排烟风机、火灾自动报警系统等为一级负荷；其余均为三级负荷。
C3地块酒店的安保监控系统、火灾自动报警及联动控制设备、消防泵、消防电梯、排烟风机、加压风机、应急照明、疏散照明及重要的计算机系统(如酒店管理系统)等为一级负荷，其中安保监控系统、酒店管理系统及所有的消防用电设备为一级负荷重特别重要负荷；客梯、排水泵、生活泵为一级负荷；其余为三级负荷。
C3地块公寓式办公楼的消防电梯、电梯、应急照明、消防潜污泵等消防负荷为二级负荷，其余均为三级负荷。
4 负荷计算
在进行负荷计算前，需要了解该建筑的性质、各层的功能，进行电力负荷的分配和计算。电力负荷是供电设计的依据参数，计算是否准确，对变电所设计及供电方案合理选择及日后的安全与经济运行，起着决定性的作用。
本项目在参考《建筑电气常用设计数据》、《全国民用建筑工程设计技术措施一电气》的同时，根据以前相关项目设计经验，并同时类比相似项目的运行数据，进行电力负荷估算。本项目总体负荷计算详见表1。
5 电源及供配电系统
供配电系统需做到方案合理、现实可行、运行可靠，在满足相关电气设计规范要求的同时，还要综合考虑各方案的经济性，在可靠性和经济性这两大指标中寻求最佳平衡点，以减少综合投资。选择合理的供配电系统方案对建筑建造成本的经济性极为重要。
城市综合体一般由多个地块组成且建筑功能复杂。在设计供配电方案之前，必须详细了解当地电力公司的规定、再结合项目地块用地性质及地块的划分，尽可能合理利用地方法规及政策，选择最经济最合理的方案。
在本项目中，地方电力公司有如下规定：新建住宅供电配套工程收费，外环线以内为每平方米165元，外环线以外全电缆工程为每平方米140元；公建设施配置标准每平方米超过40瓦的，每平方米提高1瓦，收费标准相应上浮1％；商业用电每平方米不低于100W(商业配套费用为每平方米264元)；受电变压器容量在250kVA~6300kVA时，采用10kV电压供电；受电变压器容量在6300kVA~40000kVA时，采用35kV电压供电。
由于南区所有地块的用地性质均为住宅用地，必须按单位面积功率提交供电配套费用。经与业主沟通，南区住宅区域的IV型站和Ⅲ型站设置在地下室，虽然供电配套费用增加了20％，但是增加小区的绿化面积，降低了容积率，同时也提高了高档住宅小区的品质；公寓式办公楼采用小产权的方式，每套办公设置电业低压计量电表，在地下室设置电业变电站，为今后的运行维护节约成本；酒店设置用户站，但暂时申请2台1000kVA变压器(今后实际运行后再扩容)，以降低申请容量折算成单位面积功率，降低单位面积收费，从而节约前提投资成本。南区整体供电方案在经历与供电局多次征询及协商后，合理规避35kV变电站的设置。
在综合考虑供配电系统的合理性和经济性，得到了如下供配电方案：C3-04，C3-07，C3-08住宅地块从由市政区域变电站引入两路独立10kV电源至住宅地下室lV型站。C3-05地块公寓式办公楼从住宅地块地下lV型站引入两路独立10kV电源至地下Ⅲ型站高压开关柜。C3-05地块酒店由市政电网引入两路独立10kV电源，两路电源同时工作，互为备用，每路10kV电源均能承担全部负荷，另设置一台400kW柴油发电机组，作为第三电源。本项目南区整体供配电系统图详见图2。
由于北区所有地块的用地性质均为商业用地，所以不存在单位面积配套费用问题。由于在方案批文中C2-03，C2-05a，C2-05b为一个地块，不可避免需要设置35KV变电站。将35kV变电站设置在离市政接口最近位置，减短35kV市政线路，从而节约前提
投资成本。
在综合考虑供配电系统的合理性和经济性，得到了如下方案：C2-03，C2-05a，C2-05b地块内总用电负荷容量为10.9MVA，拟在1号办公楼地下室设置一座35kV变电站。从市政电网引入两路35kV高压进线，由2台容量为630kVA的35kV／10kV变压器向1，2,3,4号办公楼的变电站提供10kV电源。C1-04地块(6号办公楼)由市政电网引入两路独立10kV电源并设置高压开关设备，同时为C1-08地块(5号办公楼)提供两路10kV电源。本项目北区整体供配电系统图详见图3。
6 应急电源系统
C3-05地块酒店应管理公司要求，在地下一层设置柴油发电机组，作为第三电源。柴油发电机的容量根据在非火灾停电时保障酒店的基本运营及提供最低服务所需的用电负荷，与在火灾时满足所有消防负荷用电及重要设备用电的情形下，二者之间取大值。选取一一台400kW柴油发电机组，作为第三电源。
C2-03，C2-05a，C2-05b地块的重要办公楼应业主要求，另设置柴油发电机组第三电源。其中，1台800kW向一级负荷别重要负荷和消防负荷供电；1台1250kW向办公楼租户重要负荷供电(容量按20W／m2估算)；预留1台柴油发电机的安装位置为未来办公楼及商业裙房的大租户。应急柴油发电组应始终处于准备启动状态，当市电中断时，机组应自动启动，并在15秒内能向负荷供电。机组应与电力系统联锁，不得与其并列运行，当市电恢复时，机组应自动退出工作并延时停机。
五星级酒店、办公楼重要弱电系统机房采用不间断电源(uPS)作为应急电源。
7 光伏发电系统
本项目1,2,3号办公楼定位为国际化办公楼，根据美国绿色建筑委员会推行的绿色建筑评估体系，业主要求按LEED黄金级别设计，而光伏发电系统就作为一项节能措施被采用。
光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统，它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器等。本项目采用独立式光伏发电系统，为公共设施、安全设施、夜景美化景观照明系统等供电。
本项目住宅定位为高档住宅小区，根据国家绿色建筑评价指标体系，业主要求按绿色两星等级设计。电气从节能角度出发，通过多项措施满足绿色节能要求。如：变压器、柴油发电机等均选用高效率、低能耗产品；公共场所和部位的照明采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件；采用建筑设备自动化监控系统(BAS)，对空调设备、给排水设备、电气设备、照明设备及其他用电设备进行监视和控制，降低能耗。
8 结束语
城市综合体是一个庞大复杂的工程，电气设计对于其而言，是一项极其重要的工作。电气需要从全局角度出发，对整体供电方案进行分析、比较，对各系统进行合理优化，在合理性及经济性中寻求最佳平衡点。
囿于篇幅和笔者水平的有限，本文对主要问题的分析大多只能浅尝辄止。行文的初衷，旨在抛砖引玉，希望得到同行的交流，通过共同努力，提升我们的设计水平。
参考文献：
[1]任元会主编.工业与民用配电设计手册.北京，中国电力出版社，2005.
[2]全国民用建筑工程设计技术措施一电气.北京，中国计划出版社，2009.
[3]民用建筑电气设计规范.JGJ16-2008.北京，中国建筑工业出版社，2008.
[4]35～110kV变电所设计规范，GB 50059-92.北京，中国建筑工业出计划出版社，1992.
[5]10kV及以下变电所设计规范，GB50053-94.北京，中国建筑工业出计划出版社，1994.
[6]绿色建筑评价标准.GB50378-2006.北京，中国建筑工业出计划出版社，2006.