偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展新型農(nóng)村電網(wǎng)要因地制宜

■ 中國電機工程學(xué)會農(nóng)村電氣化專業(yè)委員會 孔繁鋼

我國幅員遼闊，地區(qū)發(fā)展不平衡。尤其是西南、西北部分經(jīng)濟欠發(fā)達農(nóng)村地區(qū)，地域廣闊，人員相對稀少，但是風(fēng)、光、水資源相對豐富。如何在這些地區(qū)建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)，發(fā)展可再生能源，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興和脫貧致富，是當(dāng)前社會各界、各地政府和有關(guān)企業(yè)關(guān)心的重要課題。2023 年 7 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局和國家鄉(xiāng)村振興局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于實施農(nóng)村電網(wǎng)鞏固提升工程的指導(dǎo)意見》指出，要鞏固提升脫貧地區(qū)、革命老區(qū)電力保障水平。聚焦國家鄉(xiāng)村振興重點幫扶縣、脫貧地區(qū)、革命老區(qū)，鞏固拓展脫貧攻堅成果，提升電力普遍服務(wù)水平。加強農(nóng)村電網(wǎng)薄弱地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)改造。

筆者2023 年深入西南和北方地區(qū)的部分偏遠(yuǎn)縣鄉(xiāng)，考察調(diào)研當(dāng)?shù)匦履茉窗l(fā)展和新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)現(xiàn)各地在實踐中有不少的經(jīng)驗值得總結(jié)借鑒，在發(fā)展新型農(nóng)村電力系統(tǒng)、消納可再生能源的過程中，要根據(jù)本地的資源稟賦，做好規(guī)劃，因地制宜、有序發(fā)展，才能取得良好的效果。

因地制宜，做好新型農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃

偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村自然條件差異很大，很難用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的邊界條件和模式來做電網(wǎng)規(guī)劃。云南電網(wǎng)公司在推進現(xiàn)代化農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)過程中，采用“一縣一可研”的要求，各縣供電局在網(wǎng)、省、地市供電局的指導(dǎo)下，因地制宜確定農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，開展新型農(nóng)村電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)，取得了較好的成效。

云南省迪慶藏族自治州維西傈僳族自治縣作為“三區(qū)三州”中最深度貧困縣，是南方電網(wǎng)公司唯一藏區(qū)扶貧對口幫扶縣。維西電網(wǎng)在改造以前，存在著主網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，配網(wǎng)供電能力不足，戶均配電容量、供電可靠率、電壓合格率比較低。在政策支持下，南方電網(wǎng)公司為加強鞏固脫貧成果，2021 年將維西傈僳族自治縣列為現(xiàn)代化農(nóng)村電網(wǎng)示范縣。維西傈僳族自治縣按照當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)合地廣人稀、配網(wǎng)線路長，小水電資源豐富等特點，做好農(nóng)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，圍繞“疏通堵點、消除痛點、解決難點”入手，取得了顯著的成績。

一是根據(jù)差異化提升方案，解決了維西傈僳族自治縣內(nèi) 8 回超長問題線路，重點提升線路聯(lián)絡(luò)率和可轉(zhuǎn)供電率，瀾滄江沿線建成江東、江西兩側(cè)單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的自愈環(huán)網(wǎng)；以小投資解決農(nóng)村邊界電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)問題，同步解決7 回小水電直供線路自愈難題，提高了電網(wǎng)的可靠性。

二是針對維西傈僳族自治縣涉藏地區(qū)高原高寒、地廣人稀、電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱等特點，以供電可靠性為抓手，以骨干電網(wǎng)建設(shè)、無電人口通電、異地搬遷電力保障等工程建設(shè)為重點，持續(xù)提升農(nóng)村電網(wǎng)鞏固與提升工程。戶均配變?nèi)萘坑?.1千伏·安提升至 2.61千伏·安。

三是應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備有效的提升工作效率。配電自動化有效覆蓋率 100%，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程調(diào)控，供電可靠率由 2020 年98.44% 提升至 2023 年的 99.95%。故障復(fù)電時間由 2020 年 5 小時降低至 2023 年 1.5 小時，電壓合格率由原來的89.41% 提高到 99.50% 。無人機自動巡檢覆蓋率、智能電表覆蓋率100%，運維成本大幅減少。推廣 V3.0智能臺區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)臺區(qū)設(shè)備、環(huán)境的智能化管理和監(jiān)控，提高農(nóng)村配電臺區(qū)管理的精細(xì)度和效率。

經(jīng)過3 年努力，維西傈僳族自治縣成為云南省現(xiàn)代農(nóng)村電網(wǎng)示范區(qū)，有力地促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會事業(yè)的發(fā)展，有效提高了藏區(qū)人民生活水平。

積極探索低碳經(jīng)濟的新型農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)新模式

偏遠(yuǎn)地區(qū)往往地域廣大，用電負(fù)荷通常比較小，當(dāng)?shù)厝说纳a(chǎn)和生活方式差異也比較大。只是采用大電網(wǎng)供電到戶的做法，經(jīng)常會面臨供電線路長，線路損耗大，電壓質(zhì)量低和投資運行成本高等問題。在建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)的過程中，部分有條件的偏遠(yuǎn)地區(qū)可以充分利用當(dāng)?shù)氐奶柲?、風(fēng)能和生物質(zhì)能等可再生新能源，采用新技術(shù)，形成微電網(wǎng)就地供電，減少長距離輸電損耗、提高供電質(zhì)量、降低運行維護成本，實現(xiàn)經(jīng)濟和低碳雙目標(biāo)。

河北省圍場滿族蒙古族自治縣地處內(nèi)蒙古高原和冀北山地的過渡帶,該縣的塞罕壩地區(qū)是高原臺地，歷史上曾經(jīng)是清朝皇帝的狩獵場。新中國建國后經(jīng)過幾代人的努力墾荒種植，在20 000 多公頃的山地形成了有3 億多棵樹的巨大人工森林，是為北京阻擋蒙古沙漠風(fēng)沙重要人工防護林地帶。由于人工種植的林場和草原防火要求高，一年中有9 個月是防火期，當(dāng)?shù)卣笤诜阑鹌诖┰讲菰謪^(qū)的高壓線路停運，以防雷擊和線路故障而引發(fā)草原森山大火。但是，這片地區(qū)有許多農(nóng)牧民村落，也有許多單位、企業(yè)在這片地區(qū)需要用電，線路和防火矛盾如何解決。國網(wǎng)冀北圍場縣供電分公司在省市公司的指導(dǎo)下利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能、風(fēng)力發(fā)電資源，創(chuàng)新采用偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)微電網(wǎng)為主，配網(wǎng)為冷備用的供電方案，既提高了供電可靠性和電能質(zhì)量，又解決了防火、輸電的矛盾。

塞罕壩復(fù)興地村距離35 千伏變電站約23.8 千米，處于10 千伏最末端，可靠性和電能質(zhì)量得不到保證。圍場供電分公司結(jié)合該村組負(fù)荷特性，采用屋頂光伏+儲能自發(fā)自用，余電上網(wǎng)和風(fēng)電備用方式；并配備了容量為250 千瓦/ 564 千瓦·時的儲能裝置；使用當(dāng)?shù)仫L(fēng)場風(fēng)機發(fā)電作為備用電源為該村組提供第二路可靠電源，作為該村居民晚上電取暖用的電源，在防火季節(jié)實現(xiàn)微網(wǎng)獨立運行，提高了電能質(zhì)量和供電可靠性，又達成了整村全綠電運行。

塞罕壩張家灣村偏遠(yuǎn)山區(qū)，僅有5 戶用電客戶，日常狀態(tài)下，光伏可滿足居民白天日常用電的同時，剩余電量為儲能系統(tǒng)充電，滿足用戶晚間、陰雨天用電和光伏停發(fā)后用電需求。打造小型光儲“離網(wǎng)+配網(wǎng)冷備用”的模式，防火及季節(jié)將存在火災(zāi)隱患的分支線路轉(zhuǎn)為冷備用。在極端惡劣天氣或儲能系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況下，可將用戶負(fù)荷切換到電網(wǎng)供電模式，待系統(tǒng)恢復(fù)正常運行后再轉(zhuǎn)為離網(wǎng)模式，有效提升偏遠(yuǎn)地區(qū)供電可靠性的同時，減少了森林草原火災(zāi)隱患。

加快農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型為清潔能源消納保駕護航

近年來由于國家推進整縣（市、區(qū)）屋頂光伏發(fā)電，農(nóng)村分布式光伏發(fā)電增長迅猛。由于農(nóng)村地區(qū)用電高峰往往在夜間，光伏出力與負(fù)荷特性錯位，導(dǎo)致配電網(wǎng)消納能力嚴(yán)重不足，就地就近平衡已出現(xiàn)問題，部分農(nóng)村電網(wǎng)出現(xiàn)配變反相重過載、三相不平衡情況；加上分布式新能源規(guī)模小、分布廣，偏遠(yuǎn)臺區(qū)普遍存在信號通信質(zhì)量差等問題，農(nóng)網(wǎng)二遙覆蓋率低，尚未能實現(xiàn)接入設(shè)備的實時采集，廣泛面臨著“不可觀、不可測、不可控”的困境，制約了農(nóng)村電網(wǎng)安全和清潔能源消納，存在如何解決發(fā)展可再生能源和安全用電的矛盾。

貴州省盤州市已并網(wǎng)各類分布式光伏共計2 814 家，其中居民家庭分布式光伏2 720 家，并網(wǎng)裝機容量共計38 731.56 千瓦，累計發(fā)電量2 955.028萬千瓦·時。隨著高比例分布式光伏“井噴式”增長，該市農(nóng)村電網(wǎng)出現(xiàn)電壓越限、配變反向重過載、三相不平衡情況，對市域臺區(qū)配變及網(wǎng)架承載能力造成較大壓力，農(nóng)村公變電壓不同程度受光伏上網(wǎng)影響。

為此，該市供電局在網(wǎng)省和地市公司的指導(dǎo)下，分布式光伏接入貴州省域分布式光伏監(jiān)控平臺，支撐對全市分布式光伏的風(fēng)險監(jiān)測、智能評估和并網(wǎng)規(guī)劃；在分布式清潔能源高滲透臺區(qū)安裝新能源測控終端和智能光伏斷路器，支撐臺區(qū)新能源并網(wǎng)信息同步、邊緣計算、本地控制、拓?fù)渥R別、潮流分析及智能保護等功能；安裝了貴州電網(wǎng)公司創(chuàng)新研發(fā)的面向異構(gòu)能源的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)對分布式清潔能源的通信，支撐對于分布式能源的柔性調(diào)節(jié)，有效解決和緩解了分布式新能源接入農(nóng)村配電網(wǎng)后所產(chǎn)生的問題。

圍場縣供電分公司針對偏遠(yuǎn)山區(qū)配變臺區(qū)普遍存在信號通信質(zhì)量差等問題，著力打造多方合作共贏的信息化通信示范，與相關(guān)科研單位合作，共同開發(fā)5G 電力專網(wǎng)及應(yīng)用。臺區(qū)通訊主要依靠移動4G 和HPLC，新增變壓器配備二遙TTU，依靠4G 網(wǎng)絡(luò)進行通訊，部分無信號地區(qū)依靠2G 網(wǎng)絡(luò)進行通訊，目前分公司已經(jīng)在山區(qū)配網(wǎng)運維方面全面開展配網(wǎng)與光伏無人機巡檢工作，極大提高運檢效率。

維西供電分局采用北斗通信，解決偏遠(yuǎn)臺區(qū)信息采集問題。以我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的短報文服務(wù)為通信通道，利用小型數(shù)據(jù)交換裝置，在臺變現(xiàn)場和用電信息采集主站系統(tǒng)前端同時部署，在不改變已投運設(shè)備和系統(tǒng)的前提下，利用北斗芯片卡接入北斗通信鏈路，完成數(shù)據(jù)傳輸工作，解決了偏遠(yuǎn)無通信信號地區(qū)的用電信息采集難題，提高用電計量和監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率。

偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村新型電網(wǎng)建設(shè)要注重開展投資效益評估

偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)新型農(nóng)村電網(wǎng)面臨著地域面積廣、投資量大、投資效率低等現(xiàn)實問題，往往須依靠政府財政、政策、金融資金的扶持。如何實現(xiàn)讓有限的建設(shè)資金發(fā)揮最大的效益，使投資可持續(xù)，真正為鄉(xiāng)村振興和實現(xiàn)雙碳目標(biāo)服務(wù)，是農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)。云南省電力公司在偏遠(yuǎn)縣農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)過程中充分重視投資效益，在規(guī)劃、可研、建設(shè)等階段環(huán)節(jié)注意節(jié)約投資，通過東西幫扶、設(shè)備利舊等措施，花小錢辦大事，取得了較好的成績。

云南省新平彝族傣族自治縣是南方電網(wǎng)確定的“現(xiàn)代農(nóng)村電網(wǎng)示范縣”。在示范縣建設(shè)初期，該縣電網(wǎng)存在變電站和線路重載、10 千伏線路超長接近100 千米、供電可靠性、電壓合格率低、抗災(zāi)能力弱，電網(wǎng)自動化、數(shù)字化基礎(chǔ)薄弱等諸多問題。

在網(wǎng)省市公司的指導(dǎo)下，該縣在開展農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃過程中，注意分輕重緩急，嚴(yán)格投入效益指標(biāo)設(shè)定和過程評估，從解決電網(wǎng)主要問題著手，精打細(xì)算，充分利用東西幫扶的設(shè)備、器材，花小錢辦大事，經(jīng)過3 年的努力，上述問題得到了圓滿解決。新平縣中壓線路可轉(zhuǎn)供電率由 2020 年的 83.1%提升到 100%，中壓線路聯(lián)絡(luò)率由 2020 年的 93.5%提升到 100%，山區(qū)超長中壓線路從100 千米縮短到50 千米以下，配電自動化有效覆蓋率由 2020 年的38.8%提升到100%；客戶平均停電時間由 2020 年的 28.7 小時下降至 3.5 小時，供電能力和供電質(zhì)量顯著提升，存量線路、配變過載、低電壓清零，中壓配網(wǎng)網(wǎng)架基礎(chǔ)得到進一步完善，配電網(wǎng)自動化覆蓋率有38%提升到100%。

羊場鄉(xiāng)納木村分布式智能電網(wǎng)示范區(qū)

新平縣示范區(qū)建設(shè)投資效益:近3 年來中低壓配電網(wǎng)總投資 12 146 萬元，新增供電量 2.8 億千瓦·時；單位新增電量投資成本 0.4 元/(千瓦·時)；提升中壓線路N-1 通過率單位投資成本 115.9 萬元；減少客戶平均停電時間單位投資成本 157.6 萬元/小時；提升綜合電壓合格率單位投資成本 422.3 萬元。實現(xiàn)了規(guī)劃預(yù)期的投資效益，形成了用“小投資”解決配電網(wǎng)“大問題”的可復(fù)制、可推廣的好經(jīng)驗。

偏遠(yuǎn)地區(qū)新型農(nóng)村電網(wǎng)建發(fā)展中要注意的幾個突出問題

一是要進一步重視東西幫扶的重要性。在中東部負(fù)荷密集區(qū)，有大量退役的小容量電力設(shè)備、器材，在偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)完全可以適用，既可以大大減輕偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)投資壓力，又有利于農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的低碳環(huán)保節(jié)約。相關(guān)對口幫扶單位要及時對接供給和需求資源，進一步加大農(nóng)村電網(wǎng)東西幫扶的力度。二是要注意加快農(nóng)村電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐。數(shù)字化轉(zhuǎn)型不僅可以大大提高電網(wǎng)運行的效率，節(jié)約運行成本，更是新型農(nóng)村電網(wǎng)和安全可靠消納清潔能源的必備的條件；在農(nóng)村電網(wǎng)中要推廣成熟、廉價、可靠、易維護的數(shù)字化電力設(shè)備、采集裝置和數(shù)字化平臺。三是要關(guān)注偏遠(yuǎn)地區(qū)的微電網(wǎng)、儲能等裝置的可觀可測和可維護。微電網(wǎng)中的許多設(shè)備和裝置有別于常規(guī)的電網(wǎng)設(shè)備，運行維護經(jīng)驗缺乏，備品備件缺少，一旦出現(xiàn)問題，山高路遠(yuǎn)，難以及時處理，尤其是電化學(xué)儲能，在北方、西南高原等極寒天氣，更容易出現(xiàn)問題。防止這些裝置投運后由于故障得不到及時處理而影響供電。四是要重視培養(yǎng)新型農(nóng)村電網(wǎng)員工。由于偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村條件所限，很難吸引年輕人安心在農(nóng)村電網(wǎng)基層一線工作。目前農(nóng)村供電所普遍人員老化嚴(yán)重，跟不上數(shù)字化、低碳化時代農(nóng)村新型電網(wǎng)的快速發(fā)展。電網(wǎng)企業(yè)要進一步拓展人力資源思路，加大對偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)網(wǎng)一線工作的人員政策傾斜，創(chuàng)造條件讓更多的年輕人投身于新型農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展。