十七冶科技中心改造应用电气关键技术 成安徽首个既有改造绿建三星项目

原创 叶伟，等 2026-10-09 17:46 北京

【导读】本文以中国十七冶集团科技中心改造项目为依托，研究适配既有公共建筑的电气关键技术。项目通过变电所利旧优化、装配式快装机电管线、“光储直柔”微电网、空调系统智慧控制、BIM+数字孪生运维等技术完成电气系统升级，项目改造达成“工业化、数字化、绿色化、智能化”目标示范目标，建成安徽省内首个既有建筑改造绿色三星级建筑。本文总结的经验，可为同类城市更新项目的电气改造提供系统性的参考。

本文引用格式：[1]叶伟,梅艳,程安春.既有公共建筑改造项目电气关键技术研究与应用[J].智能建筑电气技术,2026,20(3):38-42+50.

既有公共建筑改造项目电气关键技术研究与应用*

文/叶伟，梅艳，程安春

（中国十七冶集团有限公司）

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引言

国内建筑行业正经历根本性转型：从过去“大规模新建”的增量扩张模式，转向“既有建筑改造＋城市更新” 的存量提质模式。这一转变是政策引导、市场需求共同作用的结果，既有建筑改造与城市更新已成为行业新的核心。

本文结合既有公共建筑改造具体实例，总结和分析电气专业各系统配置方案和关键技术。以电气节能为核心目标，包含新能源应用、人工智能应用和建筑数字化应用。作为笔者具体参与项目的技术总结，为未来的城市更新中的类似项目在方案确定和关键技术应用中提供经验。

工程概况：本工程为中国十七冶集团科技中心提升改造及“四化”应用示范工程，建筑建成于2004年，总建筑面积约1.3万m²，地下一层，地上十二层，为具有20多年历史老建筑。

改造目标：成为工业化、数字化、绿色化、智能化应用示范项目。省内首个既有建筑改造绿色三星级建筑。超低能耗示范建筑、智慧建筑。本工程设计周期为2025年2月至5月，施工周期为2025年5月至2026年2月。

本项目也是十七冶集团为进一步推动建筑业转型发展，加快智能建造与新型建筑工业化协同发展，致力打造全国一流、行业领先的工业化、数字化、绿色化、智能化建筑运营服务商的样板工程。

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结合改造前现状制定电气系统改造内容

本项目为既有建筑改造，原建筑功能为办公楼，改造不改变原有建筑性质，在确保原有建筑主体结构不变的前提下，采用装配式装修＋装配式机电管线方案。 按各层使用方具体要求，重新施划办公室格局。电气照明插座、火灾自动报警、智能化等系统末端设备与支线均重新配置。

地下室变电所原配置变压器容量为两台630kVA，结合本次改造各系统更新设备计算分析，本次更新虽然新增或更换大量用电设备，包含照明系统所有灯具、空调系统设备、信息机房所有机柜及空调等。由于采用的都是节能型产品，特别是原有信息机房在本次改造中采用模块化设备、封闭冷通道设计，机房用电负荷大幅降低。整体用电计算负荷对照原有不升反而略有降低。因此未对本工程变压器进行增容。

增设新能源利用，配置“光储直柔”＋“光储充”系统。

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变电所改造内容

（1）按既定方案，高压柜及变压器维持原状。本次改造范围仅限于低压配电系统。 低压配电柜为GGD非标型，柜前柜后双面接线。100A及以上回路在柜正面配置，100A以下小电流回路在柜背面配置。原配电方案为放射式供电，标准办公层每层单独回路供电。由于现状配电柜可双面接线的特殊性，本次改造无需增加低压配电柜。

（2）经现场检测，低压柜内母排、断路器等设备均可正常使用，本次改造仅新增供电回路增配断路器，所有干线电力均全部按现行规范更新。现状电容补偿柜内元器件损坏严重，接线锈蚀、电容器出现故障漏油现象（图1），电容补偿柜已经不能继续运行。

选取每台630kVA变压器的最佳负载率70%，来确定补偿容量。当变压器在最佳负载率的情况下运行时，有功功率为441kW，目标功率因数定为0.95。Q_c=P×(tgφ1-tgφ2)=186kvar。P取441kW；tgφ1为补偿前功率因数正切值；tgφ2补偿后功率因数正切值。

数据取整：取200kvar为初步计算结果。

数据验证：将200kvar代入上式。

计算结果：功率因数为0.96，验证合格。

两路低压进线补偿容量均按200kvar配置。

通过检测数据，建筑功能以普通办公为主的供电系统内含有一定量的谐波，3、5、7次谐波为主。为防止电容器将其放大，加入电抗器，选择电抗率为7%(189Hz) 抑制谐波的放大，提高电能质量，保护电容器。 结合既有建筑改造高低压系统尽量利旧的原则，采用传统TER电容+RTS电抗器非调谐补偿滤波方案，既满足了抑制主要谐波功能，又降低了造价（图2）。

（3）原每台低压配电GGD柜仅在进线端配置一块电压表和三块电流表。本次改造在每个馈出回路均增设一台智能电表及对应开口式互感器。两台变压器对应的两路进线分别配置一台数据采集箱，与地上各楼层配置的智能电表、水表等共同组成能耗管理系统。

原GGD柜为双面开门非标柜体，尺寸较大，经现场复核，每个馈出回路新增的智能电表采用轨道型，在柜内侧隔板处安装，避免了在柜体门上切割开洞的情况，安装便捷，大大降低了施工成本。效果如图3所示。

低压配电柜内各回路和楼层配电箱内均采用轨道式智能计量表，规格参数如下。

测量项目：实时测量电流/电压/频率/功率因数/有功/无功/视在功率/四象限电能计量/复费率电能计量。

通讯协议：通讯RS485接口、Modbus-RTU协议；Profibus协议；DLT645规约，数据记录包含事件记录、报警、内置时钟 。

开关量输入：干接点输入，内置电源。

开关量输出：输出方式为继电器常开触点输出。

触点容量：AC 250V/3A DC 30V/3A。

测量精度：频率0.05Hz、电压电流0.2级、无功电能1级、其他0.5级。

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装配式装修与快装机电管线应用

为适应本工程“工业化”（装配式）目标应用，建筑内大量采用了集成楼面、集成吊顶、装配式隔墙。标准层办公的电气照明系统（普通照明插座）采用装配置快装机电管线。 线路采用可弯曲金属管，双母端快装接口设计，线管与快装接口结构一体注塑成型，本次支线线径从2.5mm²到6mm²在金属管内一体配置采用“傻瓜式”盲插接口与照明配电箱、开关、插座面板连接。

装配式快装机电管线在改造项目中，与装配式墙板地板结合，现场施工可采用（全干法）作业，达到清洁环保的同时可大幅提高工程效率。实现工厂标准化、规模化生产；减少能源损耗和材料浪费；连接中的快速插接方式，施工现场实现标准化、系列化、批量化可快速安装，取消现场穿线、接线，通过简单插接，没有手工连接点，提高线路可靠性、提升整体效率。照明灯具开关及插座快装管线应用图示如图4~5所示。

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 新能源利用

4.1 光伏系统配置

建筑屋顶光伏系统采用N型高效晶硅组件，光伏组件尺寸：2278mm×1132mm×30mm，单块晶硅组件功率590Wp，屋顶光伏安装容量为53.1kWp。 园区内配置光伏机动车棚，车棚采用 Ｎ 型高效晶硅组件，光伏组件尺寸：2382mm×1134mm×30mm，单块晶硅组件功率605Wp，车棚光伏安装容量为127.05kWp。建筑外立面部分楼层设置光伏遮阳百叶，百叶光伏组件采用碲化镉发电玻璃，玻璃配置：全黑三玻6mm+3.2CdTe+6mm，单块光伏组件尺寸：1200mm×400mm，单块组件功率70Wp。光伏遮阳百叶自带控制系统，可根据日照角度和强度，自动调节角度，在有效遮挡夏日强烈直射光的同时，保证室内采光和视野。遮阳百叶光伏安装容量为8.4kWp。

4.2 光储直柔应用

本系统通过单晶硅光伏板、碲化镉光伏百叶将光能转换为直流电能，直接供于下游负载：直流充电桩、直流空调设施。构建发电-储电-用电-调度一体化直流微电网，光伏总装机容量188kWp，储能规模50kW/112kWh。

分别建立光伏发电、储存和负载单元模型，综合分析光照、温度对光伏发电模型输出特性与发电效率的影响，温度和电流倍率对储存单元模型的充放电效率和容量衰减的影响，充电过程对电网冲击、负荷需求特性，优化光储充一体化充电站集成系统。基于采集分析的数据，利用机器学习算法进行光伏发电预测，优化储能的充放电时机与功率，实现储能智能调度，充电桩负荷均衡，避免集中充电导致电网冲击。 构建“源-网-荷-储-智”五维一体的高效直流微网系统，经过数据分析、模型训练实现最经济、最低碳的智能控制策略。建筑光伏系统布置示意图、光储直柔系统图、智慧光伏系统控制逻辑图如图6~8所示。

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空调系统节能措施

5.1 空调控制系统配置

本工程设置建筑设备管理系统，联动控制多台主机、水泵、冷却塔的启停组合与运行频率。基于系统总能耗的变水温／变流量控制，让主机、水泵、冷却塔等设备协同工作在最高效区间。每层配置空调及新风系统集中控制屏一台，可以现场集中控制本楼层的空调室内机（风机盘管）、新风换气机的启停。平面图及系统图如图9~10所示。所有房间内配置温湿度＋空气质量五合一传感器，小办公室设置人体感应传感器。每两层设置一个楼控采集箱，控制信号由建筑设备管理系统主机提供。 根据季节动态调整室内温度设定范围。通过传感器（红外、CO₂浓度）实时识别区域在室人员密度，并联动控制该区域的VAV风阀、风机盘管频率或冷热量输出，实现“人走量减”。根据区域实时CO₂浓度或人员数量，按需调节新风量，在保障室内空气品质的同时，最大限度地降低新风处理能耗。

5.2 空调系统智能控制

利用本工程部署的某国产品牌的楼控系统平台，利用楼控系统楼层DDC控制箱原有通讯线路。通过配置非侵入式工业智能体应用于空调控制系统，实现AI节能控制。系统集成未来24h的天气预报和建筑的周期性使用数据。AI模型会提前模拟建筑的热动态，计算出最优的冷热启动时间、水温设定点等，实现全局能效最高。AI通过与环境的不断交互，自主学习出一套最优控制策略。系统持续分析历史与实时运行数据通过AI算法建立起各设备正常的运行模型。当传感器数据出现微小偏差、但还未触发传统报警时，AI就能早期识别出故障，并定位根源，指导维护。基于设备长期运行数据深度学习，构建数据库训练知识图谱，通过参数解耦技术实现零样本迁移，实现从算法落地到系统能效爬坡的节能优化效果。空调系统AI节能控制逻辑图如图11所示。

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本工程其他电气技术应用

（１）利用“BIM+数字孪生技术”，创建本工程建筑的虚拟模型。数字化孪生模型在控制中心和数字化展厅两处进行显示和控制。虚拟模型包括建筑的几何形状、结构、各系统运行情况和系统等诸多细节。利用物联网传感器，收集建筑实时数据，如照明、温湿度、能耗、视频监控等，并将这些数据映射到虚拟模型上。管理者能在虚拟模型中提前模拟建筑改造应对策略的效果，还能实时监测建筑状态，及时发现并解决问题，提升建筑的运维管理效率、优化建筑性能。数字孪生运维管理平台与智慧能耗管理平台示意图如图12~13所示。

（２）本工程作为省级既有建筑改造示范工程，电气系统还配置了视频监控、出入口控制、智能灯控系统、会议系统、信息发布系统、建筑能耗管理平台、建筑设备集成管理平台等。满足绿建三星和智能建筑设计要求。

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结束语

本文以中国十七冶集团科技中心提升改造及四化应用示范工程为依托，围绕老旧办公建筑电气系统升级的核心需求，系统研究并落地了适配存量建筑改造的多项关键电气技术。通过电气节能、智能化与工业化技术的综合应用，可以实现存量建筑的高质量、低碳化更新。这些关键技术协同作用，成功支撑项目达成了工业化、数字化、绿色化、智能化的“四化”示范目标和安徽省内首个既有建筑改造绿色三星级建筑的建设要求。

本文总结的技术方案与实践经验，可为国内同类型既有公共建筑电气改造项目提供参考。未来的改造项目实践可进一步探索更高比例的可再生能源接入，更精细化的柔性负荷调控以及人工智能算法在建筑运维中的深度落地路径，为城市更新与建筑行业低碳转型提供更完善的技术支撑。

∗基金项目：

安徽省人工智能场景创新项目“基于人工智能的城市更新关键技术研究与应用” （项目编号：202510151570）；中国十七冶集团有限公司研究开发课题“基于数字孪生技术的建筑设备智能化集成管理平台定制化配置研究”（项目编号：2025RD71）。

作者简介：

叶伟，本科，主任研究员，正高级工程师。

本文刊登于《智能建筑电气技术》杂志

2026年第3期

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