未来农村小镇雏形！汽车边跑边充电，空气能当电池用，房子能自己发电......全是高科技！
原创： 施丹丹 来源：预制建筑网
近年来，国家电网有限公司能源转型发展的实践路径日益清晰，在推动以清洁和绿色方式满足电力需求、构建可持续发展方面不断迈出重要步伐，同里综合能源服务中心集中展现了公司开展综合能源服务、助推能源变革的科技成果。
项目介绍
同里综合能源服务中心基建配套工程位于苏州同里古镇北侧，同里湖西岸，总用地面积35163平方米，包括建设工业建筑3幢，分别为微网路由器中心站与交直流配电房、充换电站用房以及光热发电用房。建筑类型为钢框架结构形式，地上二层，无地下室，建筑高度分别为18.5m、11.95m、15.38m。本工程建筑设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，建筑耐火等级为二级；火灾危险性类别为丁类。
为了响应中央部署新时代发展战略开发的高品质新能源洁净厂房，认真贯彻落实“一带一路”世界能源部长会议参观需求。该项目施工内容包括建筑主体，外维护体系，室内装饰装修，从设计、采购到施工的全部内容，其中光热发电用房预制装配率为80.74%，微网路由器中心站与交直流配电房预制装配率为82.23%，充换电用房预制装配率为87.12%。建设总工期为66天。
项目管理模式
本项目采用设计、采购、施工一体化的EPC模式，具有五大优势：
组织化：设计、采购、制造、施工无缝衔接
系统化：技术策划、设计主导、全过程信息化
精益化：明确主体责任、管控体系、技术与管理融合
成本降低：集中采购、设计优化、目标统一
缩短工期：整体设计、合理穿插、深度融合，实现工厂和现场的有效衔接
综合考虑项目工期、项目性质、外观效果、装配化、绿色施工、造价等因素，该项目总体设计思路为主体结构采用全钢框架结构、围护系统采用外挂GRC幕墙板块及高性能门窗系统、室内装修结合SI体系七大部品系统精细化设计的整体装配。
结构体系设计选型
建筑主体结构采用全钢框架结构，所有钢柱、钢梁及钢筋桁架楼承板均为工厂化生产，现场装配化安装，实现施工工期比传统现浇混凝土结构缩短50%以上。关键技术的运用有：采用tekla进行钢结构深化；钢结构外包式柱脚逆施工技术；穿透式屋面檩条支撑系统；装配式钢筋桁架楼承板。
建筑外墙材料分析
实体外墙系统：天然石材、铝板、人造板材；
门窗、幕墙系统：高性能门窗、幕墙系统；
屋面系统：铝镁锰板直立锁边；
建筑内墙材料分析
内墙选用玻镁岩棉夹心钢板材料，采用设计前置，工厂定制，干墙系统自带门窗，并整合机电管线、面板插座，将面层装饰一次成形，最后，装配式快速安装。
绿色建造关键技术的运用
基于BIM的数字建造
该项目对数字建造需要达到“快”、“精”、“易”。
“快”以标准化的建筑构件通过有序组合，实现快速自动化的建筑施工深化模拟，从过程到结果整体提速增质。实现标准族库、快速方案，装配标准、快速建模；一键出图、实时联动；快速计划、一键下料。
“精”以建筑信息数据为核心，实现精益建造和敏捷化管理。可实现一键算量、数据流转无死角，敏捷管理、精益建造。
“易”借助中亿丰BIM管理平台的多专业协同和虚拟建造，施工推演，二维码跟踪等功能，实现轻松管理。可实现精炼数据、平台管理，数字建造、虚拟建造，二维码管理、物联网。
装配式主体钢结构快速建造技术
主体结构采用装配式钢筋桁架楼承板、钢结构外包式柱脚逆施工技术。减少现场焊接作业量、木模的使用，绿色施工、节能环保。
装配式围护结构建造技术
外围护结构采用外挂GRC幕墙系统、光伏玻璃幕墙系统、高性能装配式单元门窗系统。GRC预制板块与主体钢结构采用螺栓连接方式，幕墙通过螺栓连接固定在主体钢梁上，从设计到工厂预制定型，现场精准装配。
外挂GRC幕墙系统
光伏玻璃幕墙系统
高性能装配式单元门窗系统
装配式室内装修建造技术
室内装修采用快速装配隔墙系统
室内隔墙采用玻镁岩棉夹芯钢板，金属网在工厂成型，施工现场不需裁切，固定在骨架上即可。
室内装修采用快速装配天花系统
金属网在工厂成型，施工现场不需裁切，固定在骨架上即可。
室内地面采用地面架空系统
地脚螺栓为支撑点，形成点式龙骨，可进行高度调整，在支撑面上安装基层板，在装饰基层上可铺装PVC卷材。
卫生间采用整体卫浴系统
用工业化的整体卫浴代替传统装修，比传统湿作业装修快24倍，排水盘和整体墙板的拼接工艺保证了永不漏水。
十五项创新技术亮点
同里综合能源服务中心示范工程包含能源供应、能源配置、能源消费、能源服务四大类共15项创新示范项目。每个项目有什么特色？我们逐一来了解。
一、多能互补综合利用项目
由多类型光伏发电系统、风力发电系统和地源热泵冰蓄冷系统组成，在微网路由器及交直流配电房、光热用房的屋顶和南侧立面以及传达室、生态车棚顶部敷设光伏组件，装机容量总计477千瓦。沿服务中心西侧围墙安装4个共20千瓦的低风速垂直轴风机。各种发电装置对风能、太阳能、地热能等多种能源进行采集，根据能源的特性不同进行再合理利用。
换句话说，用能的方式在这个系统下将变得多种多样，供电、供冷、供热等各种能源供应系 统由“各自为战”转为“万物皆能”模式，实现多种能源的互补协同供应。
二、高温相变光热发电
集太阳能发电、高温相变储热、综合能源供应等多种技术与功能于一体。系统由两套碟式太阳能聚光器 高温相变储热 汽轮机热电联产系统组成，综合能源使用效率高，可解决传统太阳能发电效率较低问题，结合高温相变储热系统，还能实现太阳能的友好可控应用，为综合利用分布式低密度太阳能提供示范性的解决方案。
该系统外形很像天眼望远镜，不同的是，望远镜收集的是信号而该系统收集的是太阳能。它就像是一个巨型的太阳灶，将阳光汇聚，加热介质液体，再通过液体蒸发推动汽轮机发电，同时将收集的热能储存在介质中用于供暖，综合能源利用效率高达43.5%。
三、预制舱式储能系统
相当于一个超大型的城市“充电宝”。用电低谷时，电网给这个“充电宝”充电；用电高峰时，“充电宝”释放电能，削峰填谷。该系统能够提升电网接纳新能源能力、电网平衡能力，提高电网和电源整体运行效率以及供电可靠性。
四、高温相变储热
相当于一个城市“电暖宝”，通俗来说，就是将低谷时多余的电用来发热，变成热能储存起来。不过存储的介质是一种新材料——陶瓷基复合相变材料。它的能量储存密度很大，一个普通家用电暖器的功率大致是1千瓦，而这个大型的“电暖宝”却能给500户家庭整夜供暖。
该项目采用自主研发的复合高温相变砖作为储热介质，将高温相变储热技术、高效气水换热技术、吸收式制冷技术相结合，实现了热、冷的综合利用，装置电热效率可达95%以上。该项目可以消纳谷电或者弃风、弃光等可再生能源，提高电网调峰能力。
五、压缩空气储能
相当于一个“空气电池”，用电低谷时，利用多余的电能压缩空气，将空气液化，将电能转化为空气势能进行存储；用电高峰时，再将空气势能释放，推动汽轮机发电，转化为电能。液化和汽化都伴随着放热和吸热，就如同一台小空调。利用这两种特性，压缩空气储能还具有供冷、供暖以及净化空气的功能。
规模化储能技术是能源互联网完成新能源高效传输与智能配置的核心技术，压缩空气储能技术具有储能容量大、成本低、寿命长、无污染等优势，可有效助力新能源规模化消纳、调峰填谷。该项目采用了液化空气储能技术路线，每个压缩周期可为园区提供500千瓦时电量，夏季供冷量约2.9吉焦/天，冬季供暖量约4.4吉焦/天，可满足2500平米用户供热供冷需求。
六、微网路由器
国家重点研发计划项目，也是同里综合能源服务中心的核心部件，负责中心全部电能的中转。微网路由器就像能源“立交桥”，能实现多种电压等级与交直流电源之间的自由变换。
微网路由器作为交直流混合分布式能源系统的枢纽，由四端口电力电子变压器和协调运行控制系统组成，面向多个微网，通过端口的能量调控和信息交互，实现多微网间的能量路由和协调控制，具有分布式资源灵活接入、能量柔性管控、电能质量治理、故障自监测自隔离等多种功能。
七、低压直流配电环网
采用直流配电系统运行控制与保护、灵活直流电压变换、直流变压隔离等关键技术，实现±750伏直流配电网络合环运行，支持新能源、储能接入及能量双向互动。项目通过双向变流器等设备构建交直流网架，共建有10千伏交流线路3回、380伏交流线路30回、±375伏线路4回、±750伏线路27回。该项目通过交直流混合配电系统的建设，实现服务中心交直流网架的互联互通，保证分布式电源和负荷的即插即用，使区域内供电可靠性达99.9999%，综合能效提升6%。
八、中低压交直流配套
相当于一个“万能插座”。中低压交直流配套是世界首个多源接入、合环运行的直流配电网，借由微网路由器可保证分布式电源和负荷的即插即用，可实现各种分布式电源的互相转换、就地消纳，对转变传统供电模式和促进综合能源体系转型具有重要意义。
其中10千伏交流网架上级电源引自不同变电站，并采用单母分段接线方式，保障区域供电可靠性；±750伏直流网架实现容量较大、距离较远的分布式能源和直流负荷接入；采用合环运行方式，实现多微网间互联互通，在实现客户负荷实时多电源供电的基础上，零感知切除故障；±375伏直流网架为容量较小、距离较近的分布式能源和直流负荷接入提供接口；380伏交流网架便于常规交流电机等旋转负荷的接入，包括虚拟同步机、风机等。
九、源网荷储协调控制系统
能源互联网的“指挥部”，实现了冷热电多种能源资源的协调配置，通过对电网端、电网运输端和客户负荷端三方的监测、分析、智能判断，让电网运行得更智能。
同里示范区包含冷-热-电等多种能源形式，贯穿源-网-荷-储多个能源环节，具有多类型的用户群体以及丰富的可调控资源。为此建设冷热电源网荷储协调控制系统，采用分层分区、协调控制的模式，与新建的微网路由器、光热发电、绿色充换电站、“三合一”电子公路、压缩空气储能、预制舱式储能、地源热泵、蓄冷蓄热等装置进行接口互动，实现示范区源-网-荷-储的协调运行分析控制以及冷-热-电多能互补联合运行控制，在区域内提升可调控资源的互动协调控制水平，实现新能源的合理配置与完全消纳。
十、“三合一”电子公路
“不停电的智慧公路”，世界上首次实现将光伏公路、无线充电和无人驾驶三项技术融合的应用。它采用新型透明混凝土柔性材料，承重能力达50吨以上。下雪时，路面可以自行融雪化冰，并有LED路面智能引导。电子公路的动态无线充电效率国内领先，达到85%以上。
该项目采用路面光伏发电、动态无线充电等新技术，建成了世界最长的动态无线充电道路，为无人驾驶车辆进行动态充电，有效促进车、路和交通环境的智能协同，实现了电力流、交通流、信息流的智慧交融，为建设新能源利用综合体和新型智慧城市作了前瞻研究和有益探索。
十一、绿色充换电站
由光伏发电系统、充电系统、换电等系统组成。站内机器人可为公交车、乘用车提供全自动换电和快速充电服务。充换电站还配备了光伏发电装置，保证能源的自产自销。即使脱离大电网，它也能独立完成发电、充电和放电。绿色充换电站可实现新能源消纳、退役电池梯次利用和充换电站的经济高效运行。
十二、负荷侧虚拟同步机
一种基于先进同步变流和储能技术的电力电子装置，可调频与调压，增强大电网的频率及电压稳定性。综合能源服务中心内负荷侧虚拟同步机由虚拟同步机充电机和虚拟同步机路灯组成，包括3台60千瓦直流充电机、1台120千瓦直流充电机和118盏LED路灯。
大规模虚拟同步机接入电网后，将有效增强电网的频率及电压稳定性，其规模化应用后的调频调压能力可以缓解传统备用电源的建设压力，极大降低电网运行成本。展示的虚拟同步机路灯还具备双调光、智能环境监测、雾化降霾、信息发布和智能充电桩等功能。
十三、同里湖嘉苑被动式建筑
中国首个被动式住宅改造项目，采用了外保温、装配式建材装修、光伏瓦与建筑一体化安装等多项技术。改造之后的住宅通过高效新风系统和低功率供暖制冷设备相配合，可基本满足室内恒温恒湿的设计要求，最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。被动式建筑综合能效较改造前提升40%，建筑节能率达到90%以上，实现了建筑自发自用发电的“零能耗”效果；同时具备被动储能、室温调节与智能语音控制家居等功能。
十四、同里综合能源服务平台
建有多功能软件系统，相当于家庭私人定制的“用电保姆”。该平台具备数据采集、存储、服务功能，能提供水、电、气、热、冷等能源全方位、全天候、专家型、互动式的客户服务，可以提供有针对性的能源供应、配置、消费模型分析诊断，以及创新性的方案咨询等服务，使客户真正省心用能、省钱用能和绿色用能。
国网江苏电力构建的综合能源服务平台上线半年以来，已经接入1000余户客户的各类能源数据，测点3万多个，实现2万多台客户用能设备细粒度接入与分析，目前主要功能包括数据分析、业务管控、业务运营、客户服务四大模块。
十五、综合能源展示中心
展示世界先进能源变革技术创新成果，讲述能源就地开发利用、可靠供应的故事，传递能源变革理念，展望以电为核心、电网为平台的未来多能互补能源利用趋势。
同里综合能源服务中心是苏州创新示范区最重要的综合示范工程，谋划建设一批世界级能源创新项目，集中呈现未来城市能源系统的核心要素，展示未来城镇能源供应新理念、能源配置新形态、能源消费新模式、能源服务新体验，打造未来能源自由交换示范区。
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