電力安全是社會穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要保障。變電站作為電力供應(yīng)節(jié)點(diǎn)，已成為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著城市快速發(fā)展，電力需求不斷提升，變電站布點(diǎn)數(shù)量越來越多，運(yùn)行可靠性要求越來越高。與此同時，部分城市發(fā)展過程中區(qū)域與變電站建設(shè)在生態(tài)環(huán)保、景觀環(huán)境、土地供應(yīng)、社會穩(wěn)定等方面的不協(xié)調(diào)問題也日益凸顯。如何從城市高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)、精細(xì)化管理要求出發(fā)，更好地推進(jìn)城市變電站的建設(shè)發(fā)展，成為一個亟待探討的問題。

一、城市變電站建設(shè)現(xiàn)狀

城市變電站基本可分為獨(dú)立地上、獨(dú)立地下和結(jié)合建設(shè)三種模式。其中獨(dú)立地上變電站是指單獨(dú)取得用地，主要電氣設(shè)備均位于地上獨(dú)立建筑內(nèi)的變電站。獨(dú)立地下變電站是指單獨(dú)取得用地，但主要電氣設(shè)備均位于地下獨(dú)立建筑內(nèi)的變電站。結(jié)合建設(shè)變電站是指將變電站與公共建筑與其他非居住建筑綜合設(shè)置的變電站，結(jié)建對象多引導(dǎo)為商業(yè)、辦公建筑或工業(yè)、倉儲物流建筑等，基本排除住宅、學(xué)校、醫(yī)院、護(hù)理院等噪聲、電磁環(huán)境敏感目標(biāo)^[1]。

目前國內(nèi)獨(dú)立地上變電站仍占多數(shù)，地下變電站和結(jié)建變電站仍處于試點(diǎn)推廣階段。截至2017年，全國電力系統(tǒng)內(nèi)總計建成和投運(yùn)的66千伏及以上電壓等級地下變電站僅為112座，主要分布在北京、上海、廣東等11個省市和自治區(qū)^[2]。上海作為特大型城市，在地下變電站和結(jié)建變電站建設(shè)方面領(lǐng)先全國。至2019年底，上海地下變電站總數(shù)達(dá)到32座，其中500千伏地下站2座（含全國首座500千伏地下變電站），基本集中在中心城區(qū)，占全市變電站比例僅為3%左右。作為國內(nèi)率先開展變電站結(jié)合建設(shè)的城市，至2019年底上海35千伏及以上電壓等級結(jié)建變電站達(dá)到22座，同樣集中在中心城區(qū)，整體占比較地下變電站略低。

國外以東京、倫敦、巴黎為代表的大型城市地下變電站建設(shè)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)也較為豐富，但數(shù)量上仍是地上變電站占多數(shù)。其中東京是地下變電站建設(shè)較多的城市。為了最大限度地利用城市空間，東京地下變電站大多采取了結(jié)建模式，如新宿變電站（公園地下）、高輪變電站（寺廟地下）、275千伏東新宿變電站（東京電力公司辦公樓地下）、500千伏新豐洲變電站（東京電力公司數(shù)據(jù)存儲中心地下）等^[3,4]。

二、城市變電站各類建設(shè)模式的優(yōu)勢及問題

建設(shè)投資方面，地下變電站的建設(shè)投資大幅超過地上變電站。一方面是建筑安裝工程費(fèi)差距較大。除了地下站建筑體量差距外，地下建筑需進(jìn)行基坑開挖和維護(hù)，通風(fēng)、排水和消防系統(tǒng)也較為復(fù)雜，因此整體建筑安裝工程費(fèi)較高，110千伏地下站建筑安裝工程費(fèi)約為地上站的3～6倍。另一方面是設(shè)備費(fèi)用也存在一定差距。地下空間對設(shè)備小型化、火災(zāi)危險性等級等提出更高要求。例如，地上變電站多使用油浸式變壓器（火災(zāi)危險性等級丙類），而相關(guān)防火設(shè)計規(guī)范要求變電站與非居建筑結(jié)建時必須采用丁類及以下的電氣設(shè)備^[5]，因此結(jié)建地下變電站多使用六氟化硫氣體絕緣變壓器（火災(zāi)危險性等級丁類），設(shè)備價格約為油絕緣變壓器的4倍?？傮w來看，相同規(guī)模的110千伏變電站，地下站的建設(shè)總投資約為地上站的3～4倍。結(jié)建變電站需結(jié)合具體項(xiàng)目個性化設(shè)計，建設(shè)投資差異性較大。

運(yùn)營安全性方面，現(xiàn)有技術(shù)水平下地下變電站的安全風(fēng)險仍相對較高。一是地下建筑內(nèi)易出現(xiàn)滲水、返潮等問題，設(shè)備運(yùn)行條件相對惡劣、易出現(xiàn)故障。二是地下變電站的逃生通道較長，有毒氣體易于聚集，同時地下空間方向辨識困難，預(yù)留孔洞較多，一旦發(fā)生火災(zāi)或氣體泄漏，逃生和救援的難度都遠(yuǎn)高于地上變電站。三是近年多個城市出現(xiàn)的內(nèi)澇問題，也會對地下變電站的運(yùn)行安全產(chǎn)生重大威脅。但需要看到的是，隨著地下建筑及變電站智能運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)風(fēng)險日趨可控。且從人民防空安全角度看，地下變電站在部分緊急狀態(tài)下比地上變電站更有利于保障城市核心供能。

土地資源利用方面，由于地下變電站的地下各層平面均需布置大面積的進(jìn)、排風(fēng)井以及設(shè)備運(yùn)輸通道，造成同樣電氣規(guī)模的地下變電站建筑總體量大于地上變電站，實(shí)際用地指標(biāo)也大于地上變電站。以上海為例，其35千伏變電站的用地指標(biāo)為：地上0.2公頃、地下0.27公頃；110千伏變電站的用地指標(biāo)為：地上0.24公頃、地下0.36公頃^[6,7]，地下變電站的用地指標(biāo)增加了35%～50%。因此，單從土地供應(yīng)方面看，獨(dú)立地下變電站并不具備優(yōu)勢，需通過結(jié)建方式實(shí)現(xiàn)將土地分層使用，才能發(fā)揮地下變電站集約用地的作用。

環(huán)境影響方面，地下變電站和結(jié)建變電站較之獨(dú)立地上變電站存在一定優(yōu)勢。地下變電站由于主體位于地面以下，噪聲僅能通過風(fēng)口傳出、衰減明顯，噪聲控制較地上站進(jìn)一步優(yōu)化，建筑的屏蔽作用也使得電磁環(huán)境影響控制較地上站進(jìn)一步優(yōu)化。且地下變電站地面建筑較少，僅需布置出入口、進(jìn)排風(fēng)井等，通過綠化、建筑小品或與其他建筑結(jié)合的方式，更易與周邊環(huán)境有機(jī)融合。結(jié)建變電站建筑立面多經(jīng)過充分優(yōu)化設(shè)計，在環(huán)境景觀方面也普遍有良好表現(xiàn)，在結(jié)建的商業(yè)、辦公建筑中往往具備極高的隱蔽性，如上海110千伏新七寶變電站、盤灣站等。

建設(shè)程序方面，獨(dú)立地上和獨(dú)立地下變電站的建設(shè)多采用劃撥用地，用地直接劃撥給變電站建設(shè)運(yùn)營單位即各地電力公司。而結(jié)建變電站，特別是與商辦建筑結(jié)建時，多采用土地出讓，由主體商辦項(xiàng)目的開發(fā)單位（非電力公司）獲得用地，并由其完成變電站土建部分的報批和施工建設(shè)。電力公司負(fù)責(zé)完成變電站的后續(xù)電氣安裝工程，對土建部分實(shí)施回購（或由商辦項(xiàng)目開發(fā)單位無償移交）。實(shí)踐中結(jié)建變電站建設(shè)中易發(fā)生以下問題：一是商辦項(xiàng)目開發(fā)單位易按照一般地產(chǎn)項(xiàng)目管理流程報建、備案，未同步辦理變電站核準(zhǔn)，造成審批流程存在瑕疵。二是建設(shè)進(jìn)度銜接不暢，部分急需投運(yùn)的變電站由于主體項(xiàng)目的拖延而被迫延期。三是商辦項(xiàng)目開發(fā)單位消極配合以及變電站土建回購和移交產(chǎn)生的較高稅費(fèi)，導(dǎo)致結(jié)建變電站產(chǎn)證辦理困難。

適用范圍方面，目前地下變電站和結(jié)建變電站主要集中在中心城區(qū)，以降低變電站鄰避效應(yīng)。獨(dú)立地上變電站在中心城區(qū)也有分布，但考慮到中心城區(qū)土地資源緊張，而變電站選址需滿足諸多退界及安全距離要求，又需保障站址面積以滿足設(shè)備布置，近年其在中心城區(qū)的選址日趨困難。結(jié)建變電站的結(jié)建對象多為商辦建筑，而部分變電站周邊缺乏可結(jié)建的商辦建筑，如坐落于住宅區(qū)的變電站等，導(dǎo)致結(jié)建模式的適用范圍目前也存在局限性。

綜合上述分析，獨(dú)立地上變電站建設(shè)投資成本低、運(yùn)維安全風(fēng)險相對較低，但在部分區(qū)域選址困難，并且如果鄰近敏感目標(biāo)，易于引發(fā)社會穩(wěn)定性風(fēng)險問題；獨(dú)立地下變電站噪聲和電磁環(huán)境影響控制更優(yōu)，景觀融合性強(qiáng)，可降低社會穩(wěn)定性風(fēng)險，有助于人防安全，但其建設(shè)投資高，現(xiàn)有技術(shù)水平下，運(yùn)維安全風(fēng)險相對較高；結(jié)合建設(shè)變電站，景觀融合性也很強(qiáng)，如為結(jié)合建設(shè)的地下變電站，還可通過土地分層使用實(shí)現(xiàn)集約用地，但其建設(shè)流程相對復(fù)雜，產(chǎn)證辦理面臨困境。

三、城市變電站發(fā)展趨勢

由于擔(dān)心噪聲、電磁環(huán)境影響以及周邊房屋租售價值受到變電站影響，城市居民對電力設(shè)施的“鄰避效應(yīng)”日益明顯。由此造成越是城市核心、負(fù)荷密度高、亟須變電站布點(diǎn)的區(qū)域，變電站選址及建設(shè)推進(jìn)越發(fā)困難的局面。

為了緩解相關(guān)矛盾，提升變電站建設(shè)效率的同時體現(xiàn)民生關(guān)懷，后續(xù)城市變電站的總體發(fā)展預(yù)計將遵循景觀融合化和功能復(fù)合化兩大趨勢。

景觀融合方面：（1）地下變電站具有較大優(yōu)勢，可結(jié)合城市區(qū)域特點(diǎn)，在安全經(jīng)濟(jì)的前提下繼續(xù)推廣?？蓪W(xué)習(xí)東京相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從提升土地利用效率角度出發(fā)，多采用結(jié)建模式建設(shè)地下變電站。此外，考慮運(yùn)維安全便利性和企業(yè)投資壓力，地下變電站可試點(diǎn)采用創(chuàng)新的半地下建設(shè)方式，即將變壓器等主設(shè)備設(shè)置于地面以上（或下沉式廣場首層），其他電氣設(shè)備布置于地面以下，并結(jié)合綠化、造景達(dá)到較好的景觀融合性。（2）對于城市非核心區(qū)域，短期看來，獨(dú)立地上變電站仍是較為經(jīng)濟(jì)安全的選擇?？山梃b城市垃圾電廠、分布式能源中心等景觀融合經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提升建筑美觀性或偽裝性。

功能復(fù)合方面，主要可考慮突破現(xiàn)有結(jié)建經(jīng)驗(yàn)限制，化被動結(jié)建為主動結(jié)建，在無合適商辦項(xiàng)目結(jié)合建設(shè)的情況下，變電站主動復(fù)合其他功能，成為綜合項(xiàng)目體。例如，目前電網(wǎng)企業(yè)已個別推進(jìn)建設(shè)的以變電站為主體，復(fù)合光伏發(fā)電、儲能、數(shù)據(jù)中心、5G通信基站等功能的綜合能源站。

此外，從城市資源匱乏度上看，變電站結(jié)合停車場及電動汽車充電站建設(shè)也可作為后續(xù)創(chuàng)新突破方向。在城市核心地區(qū)，停車位往往處于緊缺狀態(tài)，變電站建設(shè)如能帶來停車位、充電站點(diǎn)新增，也將有效提升周邊市民獲得感、緩解“鄰避效應(yīng)”。以上海典型設(shè)計110千伏地上變電站為例，如在其半地下電纜層下方再增加一層地下停車場，按上海110千伏典型設(shè)計變電站的建設(shè)用地指標(biāo)及地下建筑的離界規(guī)定（依據(jù)《上海市城市規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定（2011修訂版）》），地下建筑的離界距離（建筑退用地范圍紅線）不小于地下建筑物深度的0.7倍測算，地下車庫的最大面積約1750平方米，而地下車庫集約設(shè)計下，停車面積最小約35平方米/臺，不考慮風(fēng)機(jī)等輔助房間，1750平方米地下車庫最多可布置約50個停車位，如考慮建設(shè)雙層立體車庫，停車位有望增加至90個。目前，地下停車場（包括雙層立體車庫）配置充電樁，均已有較成熟的商業(yè)技術(shù)方案。變電站結(jié)建地下停車場后，可結(jié)合周邊需求和商業(yè)經(jīng)濟(jì)性，合理配置充電設(shè)施。

四、結(jié)論

對城市變電站現(xiàn)有三種主要建設(shè)模式分析發(fā)現(xiàn)，獨(dú)立地上變電站投資成本及安全風(fēng)險相對較低，但在城市部分區(qū)域選址困難，易引發(fā)社會穩(wěn)定性風(fēng)險；獨(dú)立地下變電站景觀融合性強(qiáng)，但投資成本及安全風(fēng)險相對較高；結(jié)合建設(shè)變電站景觀融合性也較強(qiáng)，其中結(jié)建地下變電站土地資源利用效率較高，但目前結(jié)建變電站的建設(shè)流程相對復(fù)雜、產(chǎn)證辦理面臨困境。

為提升建設(shè)效率、體現(xiàn)民生關(guān)懷，后續(xù)城市變電站將進(jìn)一步景觀融合化和功能復(fù)合化。城市核心區(qū)域在經(jīng)濟(jì)安全前提下，未來可多采用結(jié)建模式建設(shè)地下變電站；非核心區(qū)域，在進(jìn)一步提升建筑美觀性或偽裝性前提下，獨(dú)立地上變電站仍是較為經(jīng)濟(jì)安全的選擇。功能復(fù)合方面，可考慮與停車場、充電站、儲能、光伏發(fā)電、數(shù)據(jù)中心、5G基站等進(jìn)行結(jié)建，擴(kuò)大變電站結(jié)建形式。

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