中國儲能網(wǎng)訊：5月21日，小滿，陽光明媚。將近正午，81歲的付正望從菜園回到家里，他掀開電飯煲鍋蓋，米香撲面而來——煮熟這鍋飯比一年前快了10分鐘。
付正望居住的湖南省常德市石門縣壺瓶山鎮(zhèn)爐巖村位于湘西武陵山脈，屬于典型的偏遠(yuǎn)山區(qū)。一條2.8千米長的低壓線路從最近的配電變壓器翻山越嶺蜿蜒而來，為包括付正望在內(nèi)的3戶客戶供電。這條線路跨越高山密林，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，過長的供電半徑，使得末端用戶存在低電壓問題。通過常規(guī)電網(wǎng)改造來解決問題不僅投資大，而且成效低，后期運(yùn)維也困難重重。
如何在保障客戶供電可靠性的同時(shí)降低運(yùn)維成本？
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，在具備條件的農(nóng)村地區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)探索建設(shè)高可靠性可再生能源微電網(wǎng)。大電網(wǎng)與微電網(wǎng)同步發(fā)展被寫入能源規(guī)劃，從體制層面規(guī)劃了電網(wǎng)未來運(yùn)行的嶄新場景。
國網(wǎng)湖南省電力有限公司深入研究偏遠(yuǎn)山區(qū)保供電形勢及特征，研究提出抗災(zāi)保供型微電網(wǎng)供電模式，為統(tǒng)籌解決偏遠(yuǎn)山區(qū)供電可靠性及投資經(jīng)濟(jì)性提供借鑒參考。
深山困境：傳統(tǒng)電網(wǎng)在偏遠(yuǎn)山區(qū)的“水土不服”
“七山二水一分田”的湖南三面環(huán)山，山地面積占全省總面積的51.2%，丘陵及崗地占29.3%。“山區(qū)尤其是偏遠(yuǎn)山區(qū)地形復(fù)雜，客戶分散，電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱。湖南農(nóng)村配電網(wǎng)10千伏線路最長超過80千米，配電網(wǎng)設(shè)備主人運(yùn)維線路長度達(dá)41.3千米，而且山區(qū)自然災(zāi)害頻發(fā)，進(jìn)一步增加了運(yùn)維難度?！眹W(wǎng)湖南電力發(fā)展部新型電力系統(tǒng)處處長張午寅對記者說。
以付正望居住的壺瓶山為例。壺瓶山位于常德市西北部，西與湖北恩施州鶴峰縣接壤，北與湖北宜昌市五峰縣接壤，最高海拔2098.7米，被稱為“湖南屋脊”，屬國家級自然保護(hù)區(qū)。
近年來，居民陸續(xù)易地搬遷到生產(chǎn)生活條件更好的地方。如今，這里除了壺瓶山自然保護(hù)區(qū)的狗頭井哨所，只住了兩戶人家。3戶客戶加起來的日用電量為7.6千瓦時(shí)。給他們供電的線路運(yùn)行年限達(dá)20年以上，因?yàn)樘幱谂_區(qū)末端，用電高峰期最低電壓僅為168.4伏。
同時(shí)，山區(qū)自然災(zāi)害頻發(fā)，山火易發(fā)區(qū)段與易覆冰覆雪區(qū)段多，線路運(yùn)行受自然災(zāi)害影響大?！岸揪€路覆冰嚴(yán)重，經(jīng)常達(dá)到15厘米，而且道路也會(huì)結(jié)冰，車輛無法行進(jìn)。如果遇到線路搶修，要背著設(shè)備走兩三個(gè)小時(shí)才能到達(dá)。每次刮風(fēng)下雨下雪，我就揪心?！笔T縣供電公司壺瓶山供電所員工向彬彬說。他負(fù)責(zé)25個(gè)臺區(qū)的運(yùn)維，爐巖村臺區(qū)是運(yùn)維難度最大的一個(gè)。
像這樣不足10戶客戶、人均日用電量不超過1.5千瓦時(shí)的臺區(qū)僅在常德就有12個(gè)。這些臺區(qū)客戶位置分散，居住人口以老年人為主?！巴瑯犹幱趬仄可絽^(qū)的石南山臺區(qū)僅帶一個(gè)客戶，臺區(qū)線損電量甚至超過客戶年用電量?！背５鹿╇姽九潆娋W(wǎng)部五級職員向仲卿表示。
供電員工在爐巖村微電網(wǎng)站點(diǎn)調(diào)試設(shè)備。
“在湖南，山火高風(fēng)險(xiǎn)線路和覆冰線路在農(nóng)村配電網(wǎng)線路中占比分別為12.7%和13%。在山區(qū)建設(shè)1千米10千伏線路、改造1千米低壓架空線路以及新增公共變壓器等，平均成本約65萬元，而山區(qū)10千伏線路平均負(fù)載率僅為18.5%，公用配變平均負(fù)載率僅為10.29%，電網(wǎng)投資效率極低?！眹W(wǎng)湖南電力設(shè)備部配檢處副處長冷華告訴記者，在偏遠(yuǎn)山區(qū)，一戶一臺區(qū)的情況并不罕見。
如果對這部分臺區(qū)進(jìn)行常規(guī)電網(wǎng)改造，不僅投入高、回報(bào)低，且高山密林環(huán)境導(dǎo)致運(yùn)維難度大，亟須打破常規(guī)建設(shè)思路，探索新的解決方案。
破局樣本：壺瓶山微電網(wǎng)的“探路日志”
在壺瓶山鎮(zhèn)九嶺村石南山臺區(qū)，記者見到了關(guān)銀娥老人家門口的微電網(wǎng)裝置：6塊光伏板在陽光下泛著銀藍(lán)色光澤，一旁的儲能電池箱裹著深灰色外殼，讓她用電無憂。
這里距離最近的配電變壓器1.9千米，僅關(guān)銀娥老人一個(gè)人居住。2006年農(nóng)村配電網(wǎng)改造時(shí)，最遠(yuǎn)的一根高壓電桿20余人抬了三天才運(yùn)到山頂。
面對偏遠(yuǎn)山區(qū)“高投入、低回報(bào)、難運(yùn)維”的供電困境，國網(wǎng)湖南電力選擇以獨(dú)立型微電網(wǎng)為突破口?！叭魡渭円揽颗潆娋W(wǎng)投資和大規(guī)模建設(shè)解決，可操作性不強(qiáng)?！眹W(wǎng)湖南電科院副院長、黨委委員張可人解釋道，“根據(jù)客戶負(fù)荷特點(diǎn)和現(xiàn)場資源現(xiàn)狀，開展微電網(wǎng)建設(shè)，不僅可以減少建設(shè)成本，降低運(yùn)維壓力，提升供電質(zhì)量，還可以最大化利用地區(qū)的分布式資源，推動(dòng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)。”
常德供電公司在壺瓶山區(qū)先行先試?！拔覀冊谑」局笇?dǎo)下，聯(lián)合國網(wǎng)湖南電科院，立足山區(qū)供電痛點(diǎn)，以打造清潔低碳、經(jīng)濟(jì)高效、自治運(yùn)行、安全可靠的微電網(wǎng)新型供電模式為目標(biāo)，提出了適用于偏遠(yuǎn)山區(qū)的微電網(wǎng)供電模式?！毕蛑偾湔f，這種方式不僅顯著減少配電網(wǎng)投資，緩解樹線矛盾、降低山火等安全隱患，同時(shí)減輕基層運(yùn)維壓力，兼顧供電可靠性和投資經(jīng)濟(jì)性。
2023年10月，湖南首個(gè)新型微電網(wǎng)供電項(xiàng)目在石南山臺區(qū)投入運(yùn)行。一組數(shù)據(jù)可以看出其投資經(jīng)濟(jì)性：如果以傳統(tǒng)方式進(jìn)行改造，需要投資45萬元，以新型微電網(wǎng)方式進(jìn)行改造僅花費(fèi)9.03萬元。
微電網(wǎng)投運(yùn)后，經(jīng)歷了2024年年初的雨雪冰凍天氣和夏季的洪澇災(zāi)害，設(shè)備一直運(yùn)行正常，不僅降低了運(yùn)維搶修風(fēng)險(xiǎn)，也顯著提升了客戶用電質(zhì)量。
嘗到甜頭后，國網(wǎng)湖南電科院與常德供電公司持續(xù)開展運(yùn)行分析，并依托科技項(xiàng)目陸續(xù)攻克微電網(wǎng)系統(tǒng)降損、光儲設(shè)備控制、通信計(jì)量技術(shù)路線以及安全防護(hù)策略等難題，為規(guī)?；瘧?yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“現(xiàn)有的光儲逆變器產(chǎn)品在偏遠(yuǎn)山區(qū)應(yīng)用中存在空載損耗高、利用率低的問題，為此，我們研發(fā)了具備儲能電池動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、分布式電源智能接入、系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測等功能的新型光儲一體化裝置，運(yùn)行損耗下降50%”國網(wǎng)湖南電科院配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中級研究員周可慧表示，他們還結(jié)合現(xiàn)有的配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)架，構(gòu)建微電網(wǎng)調(diào)度及監(jiān)測數(shù)字化體系，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的主動(dòng)感知。
2024年5月20日，國網(wǎng)湖南電力在爐巖村投運(yùn)第二代光儲一體化裝置。一年來，該臺區(qū)供電可靠率及電壓合格率達(dá)到99.99%，客戶用電量也比投運(yùn)前增長了19.98%。
狗頭井自然保護(hù)區(qū)護(hù)林員陳保華每天要記錄天氣情況，他說：“4月11日，暴雨加冰雹，但用電完全沒受影響，要是以前遇到這種天氣，肯定要停電?！?/span>
“現(xiàn)在，每個(gè)月上來一兩次，看看設(shè)備運(yùn)行情況，客戶有什么服務(wù)訴求，再也沒有發(fā)生過因?yàn)樽匀粸?zāi)害導(dǎo)致設(shè)備故障的事情了，運(yùn)維工作量減輕95%以上?！毕虮虮虮硎?。
未來考卷：規(guī)?；茝V的“山鄉(xiāng)命題”
由點(diǎn)到面，基于爐巖村的獨(dú)立型微電網(wǎng)試點(diǎn)成效良好，國網(wǎng)湖南電力進(jìn)一步探索獨(dú)立供電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，在偏遠(yuǎn)山區(qū)有序推進(jìn)獨(dú)立型微電網(wǎng)替代傳統(tǒng)電網(wǎng)供電，更加經(jīng)濟(jì)高效地履行普遍供電義務(wù)。2024年11月，國網(wǎng)湖南電力在全省范圍內(nèi)開展新型電力系統(tǒng)建設(shè)第一批獨(dú)立型微電網(wǎng)項(xiàng)目試點(diǎn)。
“我們梳理全省偏遠(yuǎn)山區(qū)供電現(xiàn)狀及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，根據(jù)客戶用電特性、線路網(wǎng)架及周邊環(huán)境，從地域因素、供電場景、客戶用電等三個(gè)維度明確山區(qū)小型微電網(wǎng)選點(diǎn)要求，結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、極端天氣持續(xù)時(shí)間、多戶不同場景下典型微電網(wǎng)建設(shè)方案，形成并發(fā)布《偏遠(yuǎn)山區(qū)小型微電網(wǎng)建設(shè)原則》，提出適合湖南地域特色的微電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)?！睆埼缫f。
經(jīng)研究比選，國網(wǎng)湖南電力將位于株洲、常德、岳陽、永州、懷化等地的13個(gè)項(xiàng)目確定為第一批獨(dú)立型微電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，共涉及獨(dú)立供電點(diǎn)21處，供電客戶僅31戶。目前，這21處微電網(wǎng)試點(diǎn)已全部投產(chǎn)，投運(yùn)后至今未發(fā)生過故障停電及低電壓問題。
“我們利用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、即插即用的組網(wǎng)裝備技術(shù)，采用可復(fù)制、易推廣、小而精的建設(shè)模式，實(shí)現(xiàn)了電力靈活保供，使分布式能源從‘被動(dòng)輔助供電’轉(zhuǎn)變?yōu)椤鲃?dòng)組網(wǎng)運(yùn)行’。相較于常規(guī)農(nóng)配網(wǎng)工程，微電網(wǎng)具備建設(shè)投資小、運(yùn)維壓力低、生態(tài)效益高等優(yōu)點(diǎn)?！崩淙A表示，初步測算，21個(gè)微電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目較傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)模式投資降低近70%。
目前，偏遠(yuǎn)山區(qū)微電網(wǎng)建設(shè)還處于零散起步階段，大規(guī)模推廣需要加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃?！拔㈦娋W(wǎng)供電模式的健康發(fā)展，需要健全相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)，目前我們正根據(jù)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)完善項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)維檢修、試驗(yàn)檢測及電費(fèi)計(jì)量等全流程管理制度，制訂相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確不同場景下分布式資源配置容量、施工設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行控制等技術(shù)原則?！睆埼缫硎尽?/strong>
與城市與企業(yè)場景的微電網(wǎng)不同，偏遠(yuǎn)山區(qū)微電網(wǎng)的核心功能是抗災(zāi)保供、履行社會(huì)責(zé)任。當(dāng)前由電網(wǎng)公司作為投資主體，長遠(yuǎn)來看還需要政府出臺相關(guān)支持性政策，推動(dòng)政府、電網(wǎng)和社會(huì)各方協(xié)同聯(lián)動(dòng)，共同保障偏遠(yuǎn)山區(qū)優(yōu)質(zhì)供電。
微電網(wǎng)從試點(diǎn)向規(guī)?；瘧?yīng)用的演進(jìn)過程中，仍面臨技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化、多方協(xié)同機(jī)制構(gòu)建、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，亟待政府部門、電網(wǎng)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)形成合力，共同探索可持續(xù)發(fā)展的新路徑。
