中國儲能網訊：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，為包括付正望在內的3戶客戶供電。這條線路跨越高山密林，運行環(huán)境復雜，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)電網改造來解決問題不僅投資大，而且成效低，后期運維也困難重重。
如何在保障客戶供電可靠性的同時降低運維成本？
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，在具備條件的農村地區(qū)、邊遠地區(qū)探索建設高可靠性可再生能源微電網。大電網與微電網同步發(fā)展被寫入能源規(guī)劃，從體制層面規(guī)劃了電網未來運行的嶄新場景。
國網湖南省電力有限公司深入研究偏遠山區(qū)保供電形勢及特征，研究提出抗災保供型微電網供電模式，為統(tǒng)籌解決偏遠山區(qū)供電可靠性及投資經濟性提供借鑒參考。
深山困境：傳統(tǒng)電網在偏遠山區(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)尤其是偏遠山區(qū)地形復雜，客戶分散，電網基礎薄弱。湖南農村配電網10千伏線路最長超過80千米，配電網設備主人運維線路長度達41.3千米，而且山區(qū)自然災害頻發(fā)，進一步增加了運維難度。”國網湖南電力發(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”，屬國家級自然保護區(qū)。
近年來，居民陸續(xù)易地搬遷到生產生活條件更好的地方。如今，這里除了壺瓶山自然保護區(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。給他們供電的線路運行年限達20年以上，因為處于臺區(qū)末端，用電高峰期最低電壓僅為168.4伏。
同時，山區(qū)自然災害頻發(fā)，山火易發(fā)區(qū)段與易覆冰覆雪區(qū)段多，線路運行受自然災害影響大。“冬季線路覆冰嚴重，經常達到15厘米，而且道路也會結冰，車輛無法行進。如果遇到線路搶修，要背著設備走兩三個小時才能到達。每次刮風下雨下雪，我就揪心?！笔T縣供電公司壺瓶山供電所員工向彬彬說。他負責25個臺區(qū)的運維，爐巖村臺區(qū)是運維難度最大的一個。
像這樣不足10戶客戶、人均日用電量不超過1.5千瓦時的臺區(qū)僅在常德就有12個。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部五級職員向仲卿表示。
供電員工在爐巖村微電網站點調試設備。
“在湖南，山火高風險線路和覆冰線路在農村配電網線路中占比分別為12.7%和13%。在山區(qū)建設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)10千伏線路平均負載率僅為18.5%，公用配變平均負載率僅為10.29%，電網投資效率極低?！眹W湖南電力設備部配檢處副處長冷華告訴記者，在偏遠山區(qū)，一戶一臺區(qū)的情況并不罕見。
如果對這部分臺區(qū)進行常規(guī)電網改造，不僅投入高、回報低，且高山密林環(huán)境導致運維難度大，亟須打破常規(guī)建設思路，探索新的解決方案。
破局樣本：壺瓶山微電網的“探路日志”
在壺瓶山鎮(zhèn)九嶺村石南山臺區(qū)，記者見到了關銀娥老人家門口的微電網裝置：6塊光伏板在陽光下泛著銀藍色光澤，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，僅關銀娥老人一個人居住。2006年農村配電網改造時，最遠的一根高壓電桿20余人抬了三天才運到山頂。
面對偏遠山區(qū)“高投入、低回報、難運維”的供電困境，國網湖南電力選擇以獨立型微電網為突破口?！叭魡渭円揽颗潆娋W投資和大規(guī)模建設解決，可操作性不強?！眹W湖南電科院副院長、黨委委員張可人解釋道，“根據客戶負荷特點和現(xiàn)場資源現(xiàn)狀，開展微電網建設，不僅可以減少建設成本，降低運維壓力，提升供電質量，還可以最大化利用地區(qū)的分布式資源，推動新型電力系統(tǒng)建設?！?/strong>
常德供電公司在壺瓶山區(qū)先行先試?！拔覀冊谑」局笇?，聯(lián)合國網湖南電科院，立足山區(qū)供電痛點，以打造清潔低碳、經濟高效、自治運行、安全可靠的微電網新型供電模式為目標，提出了適用于偏遠山區(qū)的微電網供電模式?！毕蛑偾湔f，這種方式不僅顯著減少配電網投資，緩解樹線矛盾、降低山火等安全隱患，同時減輕基層運維壓力，兼顧供電可靠性和投資經濟性。
2023年10月，湖南首個新型微電網供電項目在石南山臺區(qū)投入運行。一組數(shù)據可以看出其投資經濟性：如果以傳統(tǒng)方式進行改造，需要投資45萬元，以新型微電網方式進行改造僅花費9.03萬元。
微電網投運后，經歷了2024年年初的雨雪冰凍天氣和夏季的洪澇災害，設備一直運行正常，不僅降低了運維搶修風險，也顯著提升了客戶用電質量。
嘗到甜頭后，國網湖南電科院與常德供電公司持續(xù)開展運行分析，并依托科技項目陸續(xù)攻克微電網系統(tǒng)降損、光儲設備控制、通信計量技術路線以及安全防護策略等難題，為規(guī)?；瘧玫於▓詫嵒A。
“現(xiàn)有的光儲逆變器產品在偏遠山區(qū)應用中存在空載損耗高、利用率低的問題，為此，我們研發(fā)了具備儲能電池動態(tài)擴展、分布式電源智能接入、系統(tǒng)狀態(tài)實時監(jiān)測等功能的新型光儲一體化裝置，運行損耗下降50%”國網湖南電科院配網實驗室中級研究員周可慧表示，他們還結合現(xiàn)有的配電自動化系統(tǒng)構架，構建微電網調度及監(jiān)測數(shù)字化體系，實現(xiàn)微電網運行狀態(tài)的主動感知。
2024年5月20日，國網湖南電力在爐巖村投運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到99.99%，客戶用電量也比投運前增長了19.98%。
狗頭井自然保護區(qū)護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，每個月上來一兩次，看看設備運行情況，客戶有什么服務訴求，再也沒有發(fā)生過因為自然災害導致設備故障的事情了，運維工作量減輕95%以上?！毕虮虮虮硎?。
未來考卷：規(guī)模化推廣的“山鄉(xiāng)命題”
由點到面，基于爐巖村的獨立型微電網試點成效良好，國網湖南電力進一步探索獨立供電技術應用實踐，在偏遠山區(qū)有序推進獨立型微電網替代傳統(tǒng)電網供電，更加經濟高效地履行普遍供電義務。2024年11月，國網湖南電力在全省范圍內開展新型電力系統(tǒng)建設第一批獨立型微電網項目試點。
“我們梳理全省偏遠山區(qū)供電現(xiàn)狀及網架結構，根據客戶用電特性、線路網架及周邊環(huán)境，從地域因素、供電場景、客戶用電等三個維度明確山區(qū)小型微電網選點要求，結合現(xiàn)有網架結構、極端天氣持續(xù)時間、多戶不同場景下典型微電網建設方案，形成并發(fā)布《偏遠山區(qū)小型微電網建設原則》，提出適合湖南地域特色的微電網建設標準?！睆埼缫f。
經研究比選，國網湖南電力將位于株洲、常德、岳陽、永州、懷化等地的13個項目確定為第一批獨立型微電網試點項目，共涉及獨立供電點21處，供電客戶僅31戶。目前，這21處微電網試點已全部投產，投運后至今未發(fā)生過故障停電及低電壓問題。
“我們利用標準化、模塊化、即插即用的組網裝備技術，采用可復制、易推廣、小而精的建設模式，實現(xiàn)了電力靈活保供，使分布式能源從‘被動輔助供電’轉變?yōu)椤鲃咏M網運行’。相較于常規(guī)農配網工程，微電網具備建設投資小、運維壓力低、生態(tài)效益高等優(yōu)點。”冷華表示，初步測算，21個微電網試點項目較傳統(tǒng)電網建設模式投資降低近70%。
目前，偏遠山區(qū)微電網建設還處于零散起步階段，大規(guī)模推廣需要加強統(tǒng)籌規(guī)劃?！拔㈦娋W供電模式的健康發(fā)展，需要健全相關制度標準，目前我們正根據試點經驗完善項目規(guī)劃建設、運維檢修、試驗檢測及電費計量等全流程管理制度，制訂相關技術標準，明確不同場景下分布式資源配置容量、施工設計、設備選型、運行控制等技術原則?！睆埼缫硎?。
與城市與企業(yè)場景的微電網不同，偏遠山區(qū)微電網的核心功能是抗災保供、履行社會責任。當前由電網公司作為投資主體，長遠來看還需要政府出臺相關支持性政策，推動政府、電網和社會各方協(xié)同聯(lián)動，共同保障偏遠山區(qū)優(yōu)質供電。
微電網從試點向規(guī)?；瘧玫难葸M過程中，仍面臨技術經濟性優(yōu)化、多方協(xié)同機制構建、標準規(guī)范完善等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，亟待政府部門、電網企業(yè)、科研機構形成合力，共同探索可持續(xù)發(fā)展的新路徑。
