本文是一篇工程管理论文，本研究聚焦于我国严寒气候区的装配式变电站，通过调研与分析探讨该地区变电站建设中的节能设计策略，构建研究对象建筑能耗仿真模型，开展单因素敏感性分析，提出影响建设能耗的主要建筑和电气设备因素的优化策略。
1引言
1.1研究背景
近些年，现浇混凝土式建筑在我国大面积发展建设。但随着人口红利逐渐消失、劳动力成本快速攀升、城镇化建筑量增大、人们对节能环保和建筑质量要求逐步提高，这一传统的混凝土现浇模式将不能适应现代社会的需求。因此，尽快优化建筑业模式势在必行。
装配式建筑有助于提升建筑工程的综合质量与节能减排效果，进而推动中国建筑行业的健康与可持续发展，契合国家经济发展的需求。随着新常态下供给侧结构性改革步伐的加快，装配式建筑在我国得到了大力的推广，使得该领域的技术发展也有了飞跃性的提升。多项政策的实施和推动，以及装配式建筑三个主要技术标准的发布，标志着我国装配式建筑行业正迈入快速发展的新阶段。建筑能耗所包含的内容很广泛，从广义上讲，包含了建筑材料的生产加工过程，建筑的施工过程，以及为获得良好的室内环境消耗的能源。然而将近有80%的建筑耗能来自于在建筑运行过程中照明、空调、采暖、各类电器等所消耗的能源，因此建筑节能的关键之处就是降低建筑运行中的能耗。但是面对着我国庞大的建筑数量，以及南北建筑能耗的地域性差异，我国节能工作的开展缓慢。依据相关统计资料显示，我国建筑能源消耗占社会整体能源消耗的33%[1]，且这一占比呈现逐年上升的趋势。此外，若考虑全过程能耗，建筑所耗能量占全社会能耗的近一半，因此推动建筑节能的策略显得尤为紧迫。
近年来，国家在全面推动生态文明发展与加速新型城镇化进程的过程中，特别是在实现中国梦的背景下，愈加重视装配式建筑的发展，并给予前所未有的政策支持。2016年，国务院相继颁布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》[2]、《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》[3]（国办发[2016]71号），旨在强调全国各地要积极推广多样形式的装配式建筑，力争在未来十年内，装配式建筑在新建工程中占比达到30%。同年，住建部发布了《装配式混凝土结构建筑工程施工图设计文件技术审查要点》[4]，次年1月，又推出了《装配式混凝土建筑技术标准》（GB/T51231-2016）、《装配式钢结构建筑技术标准》[5]（GB/T51232-2016）以及《装配式木结构建筑技术标准》（GB/T51233-2016），并于2017年6月1日起正式实施。
1.2国内外研究现状
近年来，学者们针对装配式建筑设计、传统变电站节能优化等问题展开了广泛研究。经梳理发现，现有研究主要集中在装配式建筑节能设计、能耗影响因素和能耗模拟优化等三方面。
1.2.1装配式变电站节能设计的相关研究
有关装配式变电站建筑节能设计的研究主要包括以下几个方面：
（1）变电站建筑节能设计方面。曹林放等[8]针对上海地区变电站建筑围护结构的节能设计参数进行了深入分析，采用能耗模拟方法研究了围护结构的节能设计参数，为变电站建筑的节能设计提供了科学依据和推荐参数。李绍坚[9]详细探讨了变电站建筑节能设计的原则和方法，包括智能控制节能、智能照明技术选择、变压器选择等关键因素。研究强调了在设计过程中考虑电气安全和节能性的重要性，为变电站建筑的节能设计提供了全面的指导。曲艳芬等[10]从外墙、屋面、门窗等方面分析了变电站建筑围护结构的保温设计，并提供了具体的保温设计方法和材料选择，为提高变电站建筑的能效提供了实用的解决方案。阙智超[11]深入探讨了寒冷地区变电站建筑墙板设计的关键因素，包括墙板的力学性能、抗变形能力以及保温和抗寒性能。研究强调了适应寒冷气候特征的重要性，并提出了具体的装配式建筑设计分析、墙板试验和施工工艺研究，以及效益分析，为寒冷地区变电站的墙板设计提供了科学依据。冯凯等[12]聚焦于寒冷地区变电站装配式建筑墙板技术，旨在推动材料产业链的健康发展，降低造价，同时提高墙板的工艺质量。研究强调了节能减排和提升全寿命周期建设效益的重要性，为寒冷地区变电站的墙板设计提供了新的视角和解决方案。李龙剑等[13]对绿色装配式变电站中建筑物墙板进行了系统的对比分析，并推荐使用混凝土保温装饰一体板作为变电站建筑物的墙板。研究不仅分析了各类墙板的适用性和优缺点，还提供了这类板的设计要点，为绿色变电站的建设提供了实用的指导。蒋雪峰等[14]提出了一种综合考虑节能、减噪和成本的新型多目标优化设计方法。这种方法通过调整铁心截面积、磁通密度和绕组匝数，实现了变压器的节能与减噪。通过实例分析，证明了该方法的有效性和先进性，为变压器的节能设计提供了新的视角。李令令等[15]针对夏热冬暖地区变电站建筑外遮阳设计，提出了兼顾节能和室内自然采光要求的双目标优化方法。研究改变了以外遮阳系数为单一评价参数的方式，为变电站建筑外遮阳的尺寸设计提供了新的优化策略。
2严寒地区装配式变电站节能相关理论与节能设计
2.1相关理论基础
2.1.1建筑节能相关理论
建筑节能相关理论包括节能技术、节能策略、能耗计算模拟等多方面，本文研究重点在于能耗计算和模拟。
（1）建筑能耗计算相关理论
建筑能耗计算方法[57]主要包括直接测量法、间接计算法、模拟建模法、统计分析法和依据行业标准和指南方法。直接测量法指通过测量设备或系统的实际能耗数据。这种方法最准确，但需要安装相应的测量设备；间接计算法指通过其他相关数据来推算能耗。模拟建模法是通过使用计算机模拟或建立数学模型来预测能耗。这种方法常用于设计阶段或优化能源消耗；统计分析法指通过对历史能耗数据进行统计分析，找出能耗的趋势、模式和相关性。行业标准和指南法是指依据行业特定设备或系统的能耗计算标准和指南，这些标准通常提供了一些公式和方法，可以根据设备的特性和运行条件来估算能耗。
（2）能耗模拟相关理论及软件选用
建筑能耗模拟[43,58]是通过计算机技术预测建筑在特定条件下的能耗，以优化建筑设计、降低能耗、提高能源效率，模拟内容涵盖建筑结构、材料、设备、环境等多因素对能耗的影响，通过模拟可预测能耗、优化设计、评估节能措施效果及提高建筑舒适度，对建筑节能和可持续发展具有重要意义。目前，市面上常用的能耗模拟软件有10余种。绿建斯维尔Becs2024软件是一款专为建筑节能提供计算分析的软件，构建于AutoCAD平台，该软件功能强大，能够支持各类复杂异形建筑的节能分析，并且可以专业配套居住建筑和公共建筑节能行业标准，支持全国各省市地方标准、规定和实施规则等节能要求。本研究采用模拟建模法，使用绿建斯维尔Becs2024软件，结合研究对象实际参数，构建装配式变电站建筑能耗模型，对装配式变电站能耗情况进行模拟。
2.2装配式变电站建筑与结构设计研究
装配式变电站建筑设计应遵循“少规格、多组合”的原则。要求在设计中采用模数化、标准化、集成化的方法，通过模块化组合与标准化设计，实现建筑构配件、部品和构造连接技术的标准化和通用化。装配式变电站常采用钢结构装配式结构，本文以黑龙江省220千伏变电站项目为研究对象，重点对该类工程钢结构的设计及材料选型进行研究。
2.2.1装配式变电站钢结构设计
在确保安全稳定的基础上，优化结构形式，提高材料利用率，降低建设成本，并满足建筑的使用功能和审美需求。装配式变电站生产建筑物及主要辅助建筑物均采用装配式钢框架结构、楼面宜采用压型钢板组合楼板。
（1）钢结构抗震设计
变电站的装配式钢结构建筑在抗震设计时，应当依据《中国地震动参数区划分》GB18306、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223、《电力设施抗震设计规范》GB50260、《建筑抗震设计标准》GB50011等相关标准进行规范实施。在进行结构构件截面抗震验算时，依据《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002。
（2）钢结构防锈设计
与传统的钢筋混凝土结构相比，在钢结构建筑的设计中，耐腐蚀性是一个更重要的考虑因素，特别是在寒冷气候下，在设计过程中应充分考虑钢材的防锈处理。钢结构变电站的防锈设计应根据建筑物的重要性、环境腐蚀条件、施工和维修条件等要求。同时，应满足《钢结构设计标准》GB50017的相关要求。钢结构防锈涂料体系主要由以下四部分组成：底材防锈处理—底漆（富锌或其他底漆）—中间漆（环氧云铁）—面漆（脂肪族聚氨酯、丙烯酸聚硅氧烷）。
3 黑龙江某 220 千伏装配式变电站能耗影响因素与敏感性分析 .... 38
3.1 黑龙江A变电站的特点 ........................ 38
3.2 基准建筑模型 ............................ 39
4 黑龙江A变电站节能优化 ...................... 52
4.1 基于人工蜂群算法的目标优化模型构建 .................................... 52
4.2 基于人工蜂群算法的装配式变电站能耗优化在 MATLAB 中的实现 ....................... 53
5 结论与展望............................. 67
5.1 结论 ...................................... 67
5.2 展望 ................................. 68
4黑龙江A变电站节能优化
4.1基于人工蜂群算法的目标优化模型构建
人工蜂群算法（Artificial Bee Colony，简称ABC）是一种以蜜蜂觅食行为为基础的优化方法，特别适合用于处理复杂的非线性优化难题。将其应用于优化能耗目标函数，可以有效地寻找最优的建筑设计参数或运营策略，以降低能耗。
（1）定义目
