结合城乡规划的配电网设施空间布局研究

结合城乡规划的配电网设施空间布局研究

王正用1孙可2张全明3叶根富4

（1浙江华云电力设计咨询有限公司；2、3国网浙江省电力有限公司；4国网杭州供电公司）

摘要：面对当前社会电力设施落点困难、政策处理难度大的城乡电网现状，分别从建筑用地、道路布局、城市景观等方面分析造成这一局面的根本影响因素，提出了基于城乡规划的配电设施布局的建设方案，包括大型变电设施、中小型变配电设施和配电线路几类设施，根据各类设施建设型式提出适用范围，同时展示了不同设施不同建设型式下的应用案例，结合案例，提出城乡规划与配电设施布局规划的融合策略。

关键词：配电网；设施布局；城乡规划

引言

为适应能源发展的新形势，科技革命的新浪潮，配电网建设将迎来新的机遇和挑战。作为城乡建设发展的重要组成部分，配电网规划的优劣程度直接影响着城市的健康有序发展。当前，城乡电网面临着电力设施落点困难、政策处理难度大的现状，为有效缓解这一局面，就需要做到城乡配电网规划与城乡经济发展情况相协调，适应城市的发展节奏，正确处理好近期的建设与长期发展之间的关系，把城乡配电网规划的可操作性和可靠性落到实处的同时，更要考虑经济、社会、环境等综合效益。

1城乡规划的意义

城乡规划是一项全局性、综合性、战略性的工作，涉及政治、经济、文化和社会生活等各个领域，是政府关于城市发展目标的决策。各级政府利用现有地图、卫星地图结合实际来统筹安排城市交通、居住、消防、绿化等生产生活环境建设，发展空间布局，合理节约利用自然资源，保护生态和自然环境。

在《中华人民共和国城乡规划法》中，城乡规划包括城镇体系规划、城市规划、镇规划、乡规划和村庄规划。而城市规划、镇规划又分为总体规划和详细规划。详细规划还分为控制性详细规划和修建性详细规划。

2配电设施布局规划影响因素分析

城市配电网设施主要分为变（配）电设施、开关设施与线路设施三类，按照用地特点又可以分为大型点状用地设施、中小型点状用地设施与带状用地设施三类，其中大型点状用地设施主要是变电站；中小型点状用地设施主要包括开关站（开闭所）、户外环网单元、箱式变电站、户外配电箱与电缆分支箱等；带状用地设施主要包括架空线路与电缆线路，主要依托城市道路路网系统的建设。大型点状用地设施用地需经规划部门统一纳入土地利用规划，同时由国土部门进行建设用地审批；中小型点状设施用地和带状设施用地基本上选择在绿地、隔离带为主，并且未统一纳入土地利用规划，其用地预留在与规划、交通部门沟通上存在较大的困境。

在建筑用地方面，城市规划中的预留所址能否满足电网规划中的选址要求，电网规划中的预留站址是否符合城乡规划和土地利用总体规划的要求，直接关系着变电站站址建设用地规划许可证能否取得，项目能否落地实施。在道路布局方面，道路工程的规划要统筹考虑供水、污水、雨水、防洪防涝、电力、电信、燃气、供热等各类工程的需求，因此各类市政专项规划间的衔接整合程度直接影响地下电缆管道及线路走廊用地的预留保护，地下电缆通道及线路走廊规划纳入各级城乡规划和土地利用总体规划也是其用地取得合法物权的保证。在城市景观[1]方面，配电设施能否与城市整体环境相融合，关系着城市文化和品质的提升，也关系着能否为项目的落地添砖助力。

3基于城乡规划的配电设施布局典型方案

配电设施的体形、尺度和布置的随意性小，受工艺生产流程的制约性大。配电设施的种类繁多，形式各异，不同的配电设施各有其自身的特点。同时，配电设施具有区别于其他建（构）筑物的通用特征：

工艺要求。配电设施不同于其他的建（构）筑物，它有着及其强烈的目的性，其最直接与最根本的目的是满足生产生活用电的需要，其他的任何目的都属于从属地位，其设计与布置都要受到生产工艺的严格制约。

类型多。不同类型不同规模的工业生产对配电设施要求各不相同，相同类型的工业生产也需要多种不同种类型的配电设施，不同种类配电设施的体量、形态各异，因此配电设施的类型是极其之多的。

形象鲜明。配电设施与其他的建（构）筑物相比在形象上有着鲜明的个性，与背景形成良好的图底关系，突出于背景，成为视觉的中心，同时具有很强的视觉冲击力。

技术表现性强。配电设施在生产的要素之中是最具技术含量的，而对技术的表现形式也是直白甚至“粗暴”的。

环境要求强。配电设施与环境的相互关系主要体现在三个方面：其一，配电设施的设置会受到周边环境的严格制约；其二，配电设施运行对周围环境有相应的要求，其三，有些配电设施会对环境产生各种各样的影响。

3.1大型变电设施典型布局方案

变电站现行建设模式一般是独立占地建设。根据城市、地区之间经济状况，城市建设强度、人口密度等因素的不同，独立占地建设的变电站中，有的采用户内GIS式布置，有的采用户外GIS式布置，每种布置方式所需的用地面积也不同。[2]根据目前已有的变电站建设形式，我们将变电站的建设类型分为独立型与附建型[3]。

图1独立型变电站

独立型是目前变电站现行建设模式，根据布置方式将独立型分为七种不同的建设型式：全地下式、半地下式、户内式、户内GIS式、半户外式、户外GIS式和户外式。

附建型是一种新的变电站建设模式，根据附建型变电站与建筑物之间的相互关系，我们将附建型分为合建式与贴建式两类，其中合建式是将变电站建设于大型建筑主体内，与主体建筑统筹设计、同步施工，这种附建形式又可细分为地下建设和地上建设两种情况：（1）地下建设是指变电站设置于主体建筑的地下空间；（2）地上建设是指变电站设置于主体建筑地上一到三层或者地下一层到地上二层。

贴建式是指变电站紧贴着主体建筑建设，也可细分为地下贴建和地上贴建两种情况：（1）地下贴建是指变电站设置于主体建筑前的广场下，与主体建筑的地下空间贴建；（2）地上贴建是利用主体建筑的裙楼建设变电站。

图2附建型建设型式示意图

本次建设方案综合考虑了变电站的建筑外形和风格尽可能与周围环境相协调，减轻居民对电力设施的心理压力。结合地形条件、周围环境考虑用绿化带对电力设施用地进行分隔，在一定距离处种植树木对电力设施进行遮挡。核心城区可考虑形成中心公园加城市变电站方式，从外观上尽量觉察不出是变电站。

3.2中小型变配电设施建议建设方案

中小型点状用地设施主要包括开关站、环网单元、箱式变电站、配电箱与电缆分支箱等，此类设施一般是配合电缆线路来使用，建设类型一般也分为独立型与附建型。其中开关站与箱式变电站属于中型配电设施，建设类型可参照变电站的建设型式，既可以作为独立建筑存在，也可与周边建筑进行合建，而箱式变电站目前常规采取独立形式存在，但近年来随着电气设备的技术进步，景观式地埋箱变也已经成规模出现在各大城市主要街区；环网单元、配电箱与电缆分支箱均属于小型配电设施，目前常规采取独立形式建设，由于体积较小，可通过结合城市或小区绿化来进行遮蔽，以达到与周围环境相协调、与景观相融合的效果。

由于中小型变配电设施按照其功能要求，需要此类设施深入负荷中心，因此在建设过程中为了减少电力设施对周边环境的影响，尤其是对于景观要求较高的地区，需要综合考虑其设备外形和风格尽可能与周围环境相协调，减轻居民对电力设施的心理压力。

当前我国诸多城市出现了对各种电力设施的艺术设计美化措施，如厦门海沧新城电力配电箱的美化设计、湖南株洲街头配电箱卡通涂鸦风格、武汉街头配电箱的国画涂鸦风格、江西南昌主干道沿线配电箱的田园涂鸦风格等[4]。

图3各种电力设施的艺术设计美化措施

相比于大体量的城市广场、高标准的商业综合体以及如火如荼的新农村建设，电力设施景观化改造是公共设施建设的细节，这样的细节其实是社会文明的另一种高度，它所折射出的不仅仅是人文情怀，更富含建设管理者的智慧与修养。

把电力设施看做是人文景观的一部分，针对电力设施分布区域特点，因地制宜的设计出系列方案，以期达到“柔化生硬、融合景观、升华气氛、深入教育”的四重艺术效果，并赋予其“社区化”、“格调化”与“街具化”的时代属性：

柔化—使电力设施不再“鸡立鹤群”，打破电力设施过于生硬、与突兀的曲线；

融合—通过彩绘、涂鸦等手段，让电力设施主体色调与周边环境融为一体；

升华—通过营造视觉趣味点，促进周边环境气氛的整体提升；

深入—通过绘制公益广告、交通安全警示语等，达到宣传教育的意义。

3.3配电线路建议建设方案

根据土地资源节约、土地利用经济性和营造良好城市空间、城市形象、城市品位的原则，综合规划区内的土地价值及用地规划，在城市中心区域规划一定范围的电缆入地区域；架空线路根据城市地形、地貌特点和城市道路规划要求，结合城市生态绿地，沿山体、河流、绿化带、道路、高速公路进行架设，并减少与河流、道路、铁路的交叉，同时采用外形美观的杆塔，高压线路廊道尽可能采取技术手段对居住用地等相关敏感点进行避让。

4配电设施布局应用案例

4.1大型变电设施应用案例

（1）独立型全地下式

110千伏中轴变于2010年8月30日投产，是2010年广州亚运会开闭幕式海心沙场区的主供电源，珠江新城中轴线区域供电电源之一。

图4中轴变外部（布置于大楼围绕的商业体和公园内）

中轴变位于广州市天河区珠江新城新中轴地下空间，为全地下变电站，基底面积为3817平方米，总建筑面积为7213平方米。变电站为框架结构两层（地下2层），地下2层（-11.5米）主要为：主变室、电缆层等；地下1层（-7.5米）主要为：110千伏GIS室、10千伏高压室、电容器室、主控室、继保室等。该变电站配置3台63兆伏安容量主变压器，3回110千伏进线；36回10千伏馈线出线。工程总投资为22658万元。

图2中轴变内部电缆层与外部通风口

图3中轴变内部（环形通道、主变）

地下变一般与绿地、公园或与公建结合，由于存在城市内涝倒灌的风险，地下变均需配备外联应急队伍和应急水泵，同时设备吊装、检修比较复杂，地下手机没有信号对日常操作和事故处理有较大影响。因此，目前广州、深圳已停止建设全地下变电站，只考虑半地下变和附建变。据了解，地下变建设较多较早的上海市，在2014年，也由上海电力公司提请市政府停止建设全地下变。

（2）附建型地下合建式

深圳110千伏投控变于2016年10月26日投产，是南网公司第一座附建型变电站，深圳市第一座完全嵌入式附建在大楼建筑中的试点变电站，与商用、住宅大楼共用一栋建筑物。

110千伏投控变建于深圳湾生态科技园二区9栋C座9.3米标高以下的空间内。9栋C座为办公建筑，地上建筑24层，总高度100米；地下三层，地下室功能为停车场。该变电站设置内部消防环形通道，为半地下变电站，变电站上部为办公建筑，总建筑面积3711.1平方米，其中地下一层建筑面积1524.1平方米，地上一层建筑面积1354平方米，地上二层建筑面积833平方米。该变电站主变采用SF6气体变压器，单台容量为63兆伏安。无功补偿装置采用静止无功发生器SVG。110千伏有4回出线，10千伏出线48回。

图4投控变电站建筑平面布局示意图

（3）附建型地下贴建式

中康变电站位于深圳市福田区上梅林中康片区，原规划为独立占地建设，用地面积5198平方米。为提高土地利用效率，研究决定将其建设为附建型变电站，选择在变电站上部加盖保障性住房的方式建设，变电站在保障性住房主体建筑下部的地下空间建设。地块开发容积率提高至6.0，用地内配建不超过总建筑面积30%的商业和公共配套设施面积。

图5中康变电站及上盖保障性住房平面布局示意图

图5中红色框线为中康变电站用地范围；绿色框线为裙楼基底范围，裙楼建设2层，一层做商业，二层做公共配套用房；橙色框线为塔楼（保障性住房）建筑基底范围，建设27层，塔楼第一层为架空层；蓝色虚线框为地下变电站建筑基底范围（1000平方米，长×宽为50×20米），地下建设3层，共12米深。

商业和公共配套设施面积分别位于裙房一层和二层，保障性住房位于三层及以上的塔楼内。商业面积主要用于配建满足公共租赁房租住居民日常生活所必须的超市、商店、维修店和饭店等；公共配套设施以文化、体育休闲设施为主，如社区图书馆、棋牌室、羽毛球场、乒乓球室等，公共配套设施免费向周边公众开放，吸引周边公众过来锻炼、娱乐，逐步消除公众对变电站辐射影响的误解和担忧。

国外城市（如美国芝加哥、日本东京等）从上世纪50年代就开始了变电站与民用建筑的联合建设。这一建设方式在技术上已经较为成熟，且能节约大量土地和资金，其效益明显高于独立型建设型式。

在国内，由于涉及到用地规划、消防、运送、安装、运营等问题，附建型变电站应用并不普遍。国内目前建设附建型变电站的城市有10来个，其中起步最早、建成数量最多的是北京和上海，如上海的220千伏复兴变电站、110千伏南京路变电站，北京的110千伏西单变电站、复兴门变电站，厦门的220千伏金榜变电站、110千伏岳阳变电站等。

4.2中小型变配电设施应用案例

（1）城市道路沿线

在城市道路沿线，可利用红白相间的反光条采用贴膜的方式增强警示作用，也可选用涂料增设黑黄防撞标识，还可采用增设景观栅栏或文化石贴面的方式。

图6—图9不同风格配电设施美化示意图

（2）人行道

在不易发生交通碰撞的人行道上，可在配电设施外侧加装白色PVC护栏，或将护栏颜色调整为棕色，同时增设安全警示牌，加强警示作用。现状周边植物景观效果不高时，可在护栏外补种植物达到既不影响维护作业又美化环境的效果。

图10加装白色（棕色）护栏与警示标志配电设施

（3）绿化带或绿地

对于放置在绿化带中的配电设施，可采用装设隔音板，必要时可增设木塑格栅的方式进行遮挡，同时在格栅上进行垂直绿化。

图11加装隔音板与加装格栅并进行绿化后的配电设施

（4）公园及风景名胜

对于环境要求较高的公园及风景名胜区，可采用花箱护栏或植物掩映的方式进行景观化处理。其中花箱护栏可采用塑钢或仿木铝合金材质，造型美观且经久耐用。

图12采用花箱护栏的配电设施

图13采用植物掩映方式处理后的配电设施

（5）已有成品典型应用

从20世纪80年代开始，在北美洲的大中城市，城市的配电已经大量使用地埋式变压器[5]。地埋式变压器安装在地表以下，不占用地表空间，可浸水运行，而且，地埋式变压器真正做到了其它类型变压器所无法媲美的免维护。21世纪初，我国在充分吸收地埋式变压器核心技术基础上，结合解决国内在应用地埋式变压器过程中所遇到的问题，发明创造了景观地埋式箱变[6]。

新型景观地埋式箱变以其独特的设计及制造工艺，采用地下式变压器并埋之于地面以下，具有防爆炸、可完全浸水运行、噪声低、占地面积少、安装环境要求低、可接近负荷中心安装等特点，可采用分布式供电，大幅减少低压电缆的投入和长期降低线路损耗、节省电费。彻底解决了供电系统原来使用的配电房、柱上变、箱式变压器占地宽、安装难等实际问题。以灯箱广告经营带动后期维护，有一定的经济效益，还改变了老式箱变产生的城市牛皮癣脏乱形象。

图14景观式地埋箱变外景图

图15成品木塑外壳箱体展示图

图16成品自有屏箱体展示图

4.3配电线路应用案例

预制式电力工作井盖自重较大且与城市路面铺装兼容性差，采用隐形电力工作井盖外观美观精致，承载能力高，施工方便，同时可根据环境要求进行定制化选择，与环境融合度较高。

5城乡规划与配电设施布局的融合策略

5.1建立统一的规划体系

规划都有各自的体系，从上到下，从国家到区域，相互衔接，层析关系清晰。同时，各级各类规划又要与相关规划衔接，而规划间的不统一性、不确定性、不协调性等问题将造成规划间的相互制约，从而降低可操作性。因此，构建一个统一的空间规划体系，按照从大到小的层次梳理，将各类规划的衔接问题进行统一规范。

5.2建立有效的协调机制

政府规划部门与电网企业建立常态沟通机制，实现信息渠道的互通。从规划的编制、修编、审查等各方面建立完善的组织体系和协调机制，从而保证电网规划与城乡规划的有效衔接。

5.3共建资源节约型社会

“坚持可持续发展战略，完善电力基础设施，满足城乡社会经济发展需求，合理布局、资源节约，保护环境”是城乡规划与电网规划衔接的基础。政府规划部门和电网企业本着城市电网与城市设计相协调的原则，以创建资源节约型城市为目的，根据城市综合布局，确定电网网架布局。电网企业依据城市建设规划，从电力建设适度超前和资源节约要求出发，优化完善电网结构，考虑输电电路走廊与交通规划相结合、变电站站址选择与控制性详细规划项结合、电力设备选型和布置与环保、环境相协调。

5.4政府规划部门与电网企业的深度合作

电网规划充分考虑城市化进程，在城市规划的指导原则下进行编制；将电网规划纳入城市规划中，包括规划项目建设、变电站位置、走廊等[7]。实现政府规划部门与电网企业规划同步、规划合作、信息互通等合作方式。

结论

科学的配电网规划是建设坚强配电网，满足电力需求和保证安全可靠供电的重要前提，也是配电网与城市协调发展，解决站点、地上地下走廊等配电网长期可持续发展战略资源的保证。作为配电网建设项目前期工作中的基础性关键工作，配电网规划是否纳入各级城乡规划和土地利用总体规划以及纳入的程度如何都将对后续配电网建设用地审批、用地取得方式以及在所取土地顺利施工等诸多方面影响巨大。本文通过分析配电网规划的关键影响因素，提出了基于城乡规划的配电设施布局的典型建设方案，同时展示了不同设施不同建设型式下的应用案例，结合案例，提出城乡规划与配电设施布局规划的融合策略，为更好的做好配电网建设工作贡献绵薄之力。

参考文献：

[1]俞孔坚.景观的含义[J].时代建筑，2002：14-17.

[2]陈如波，傅晓东.紧缺用地条件下的城市变电站建模式探讨[EB/OL].https：//zj.douding.com/p-1756530365.html，2015.

[3]李福权.附件式变电站的建设设计探讨[J].大众用电，2012（10）.

[4]林瑨.城市公共设施艺术化设计浅析[J].科技风，2013（06）：197-197.

[5]高立军.分析节能环保箱式变电站的选用[J].低碳世界，2016（19）：10-11.

[6]张晓燕.光伏箱式变电站智能规划设计[D].浙江工业大学.2014.

[7]张鑫.浅谈城市电力规划中存在的问题及解决措施[J].中国科技纵横.2011（23）：328-335.

作者简介：王正用（1988－），男，杭州，助理工程师，配电网规划、设计。