巍巍烏蒙，高聳云霄。在中國(guó)少數(shù)民族特色村寨——貴州省六盤(pán)水盤(pán)州市羊場(chǎng)鄉(xiāng)納木村，一套源網(wǎng)荷儲(chǔ)有序互動(dòng)的鄉(xiāng)村新型電力系統(tǒng)正如常運(yùn)行。

貴州電網(wǎng)公司根據(jù)邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)村綠色化、低碳化轉(zhuǎn)型需求，因地制宜建設(shè)六盤(pán)水羊場(chǎng)鄉(xiāng)新型電力系統(tǒng)示范區(qū)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“羊場(chǎng)示范區(qū)”)。該示范區(qū)通過(guò)南方電網(wǎng)公司首批新型電力系統(tǒng)示范區(qū)驗(yàn)收，探索出一套適用于山區(qū)分布式電源典型場(chǎng)景、高效低成本的新型電力系統(tǒng)建設(shè)方案。

抓住契機(jī) 發(fā)展屋頂分布式光伏

位于烏蒙山深處的羊場(chǎng)納木村，以喀斯特地貌為主，有豐富的太陽(yáng)能資源，年平均日照時(shí)數(shù)超過(guò)1500小時(shí)。

近年來(lái)，這里建起屋頂分布式光伏，村民擁有了自家的綠色電站，村民在使用清潔電能的同時(shí)，還可將多余的電量并網(wǎng)售賣(mài)，發(fā)電收益歸居民所有。

然而，邊遠(yuǎn)農(nóng)村電網(wǎng)普遍存在配電線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、供電半徑長(zhǎng)、供電區(qū)域廣等特點(diǎn)，再接入波動(dòng)性較大的光伏電源，其消納并網(wǎng)給農(nóng)村電網(wǎng)又加上了一重考驗(yàn)。

屋外太陽(yáng)光照很好，家里電器反而用不了……羊場(chǎng)納木村的村民岑天軍找來(lái)供電所師傅檢查，原來(lái)是家里電壓達(dá)到260伏，已經(jīng)超過(guò)額定電壓，引起過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致一些電器無(wú)法啟動(dòng)。

“建筑屋頂大量分布式光伏接入普遍存在‘過(guò)電壓、三相不平衡、配變重過(guò)載和諧波’等問(wèn)題，不僅困擾居民用電，也對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)一定的影響。”作為該示范項(xiàng)目的主要牽頭人之一，貴州電網(wǎng)公司二級(jí)領(lǐng)軍專(zhuān)業(yè)技術(shù)專(zhuān)家蔡永翔介紹。要解決這一難題，發(fā)展分布式智能電網(wǎng)、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是出路。

迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī) 創(chuàng)建新型電力系統(tǒng)示范

走進(jìn)納木村的關(guān)莊新村臺(tái)區(qū)，靠近該臺(tái)區(qū)配電變壓器的上方裝有“一箱A2紙包裝盒”大小的鐵皮箱——這里集成了羊場(chǎng)示范區(qū)創(chuàng)新應(yīng)用的低壓交直流裝備，實(shí)現(xiàn)交流電和直流電的靈活轉(zhuǎn)換。再配上它的“智能終端”搭子，電源上路后“不堵車(chē)”“不迷路”。

得益于儲(chǔ)能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的快速發(fā)展，這為解決羊場(chǎng)納木村光伏并網(wǎng)消納問(wèn)題、提升供電質(zhì)量帶來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)。

首先要解決薄弱的農(nóng)村網(wǎng)架問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，解決大量光伏接入后的供電可靠性問(wèn)題，最普遍的思路是擴(kuò)容和更換配變，但臺(tái)區(qū)依山而建，供電半徑長(zhǎng)，即便換了變壓器，末端用戶(hù)還是會(huì)存在低電壓現(xiàn)象。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用交直流混合的新型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在保留現(xiàn)有交流網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和用電形式不變的情況下，構(gòu)建微型獨(dú)立的閉環(huán)電能量生態(tài)，對(duì)現(xiàn)有的配電主干網(wǎng)架形成有機(jī)補(bǔ)充，以緩解臺(tái)區(qū)低電壓、因光伏引起的過(guò)電壓和光伏消納問(wèn)題。

“我們借鑒了城市配電網(wǎng)采用直流線路降低配電損耗的思路。以最小損耗為臺(tái)區(qū)末端低電壓用戶(hù)配直流電，為大量反送的光伏電直達(dá)首端的儲(chǔ)能，不經(jīng)中間用戶(hù)。”蔡永翔說(shuō)。

“交直流混合柔性電網(wǎng)技術(shù)還可以解決農(nóng)村電網(wǎng)普遍存在的低電壓?jiǎn)栴}，相較于傳統(tǒng)改造可降低50%—80%的改造成本。”貴州電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部有關(guān)負(fù)責(zé)人測(cè)算，以改造2.5公里的低電壓臺(tái)區(qū)為例，傳統(tǒng)改造大概要60萬(wàn)元左右，而應(yīng)用該技術(shù)改造臺(tái)區(qū)只需要9萬(wàn)元左右，相當(dāng)于成本降低了80%以上。“低壓交直流網(wǎng)架結(jié)構(gòu)充分結(jié)合了貴州網(wǎng)架特點(diǎn)解決了現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，建議在偏遠(yuǎn)農(nóng)村區(qū)域試用推廣。”來(lái)考察的國(guó)家能源局專(zhuān)家組評(píng)價(jià)。

其次，為提升光伏發(fā)電的利用率和穩(wěn)定性，配備儲(chǔ)能必不可少。考慮到羊場(chǎng)示范區(qū)多以村民的生活用電為主的特點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)以改善整體電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境為目的，采用電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的方式，配備200千瓦時(shí)的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，精準(zhǔn)調(diào)制中低壓連接點(diǎn)的并網(wǎng)功率參數(shù)，避免電能質(zhì)量問(wèn)題向上級(jí)傳播，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電“高儲(chǔ)低用”、削峰填谷和靈活調(diào)節(jié)能力。“相比于微電網(wǎng)配儲(chǔ)投資來(lái)說(shuō)，該種配儲(chǔ)模式是一次因地制宜、精準(zhǔn)定制的探索，在滿足當(dāng)?shù)靥嵘╇娍煽啃缘那疤嵯拢?jié)約了常規(guī)儲(chǔ)能的投資成本。”蔡永翔介紹。

在“新型交直流網(wǎng)架+構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能裝置”的有序互濟(jì)下，如今，羊場(chǎng)村民用上了安全可靠的綠電，在村里除了農(nóng)活之外，還發(fā)展起了紅米生態(tài)加工、農(nóng)家樂(lè)等新業(yè)態(tài)。2023年，羊場(chǎng)示范區(qū)用電量87291千瓦時(shí)，光伏發(fā)電量38368千瓦時(shí)，消納率100%，羊場(chǎng)示范區(qū)年電壓合格率由過(guò)去的99.91%提升至100%，過(guò)電壓率從90%降至0，過(guò)電壓現(xiàn)象不再發(fā)生。這在羊場(chǎng)示范區(qū)建成前，不論是羊場(chǎng)的村民還是供電運(yùn)維人員都是很難想象的。

把握良機(jī) 開(kāi)發(fā)數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)

散落在各家屋頂?shù)姆植际焦夥缤魈试诟鱾€(gè)山谷和平原上的涓涓細(xì)流，微小卻持續(xù)地匯入縱橫交錯(cuò)的大江大河般的電網(wǎng)。如何全局監(jiān)測(cè)分散的溪流分布情況和流量大小，以保證匯入江河平穩(wěn)有序？答案是走數(shù)字化、智能化之路。

“我們通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的省域分布式光伏監(jiān)控平臺(tái)，以及自主研制‘伏羲’芯片智能終端和智能光伏斷路器，建成了‘云平臺(tái)—智能終端—系列端設(shè)備’分層的數(shù)字化體系。”蔡永翔介紹，這其中，省域分布式光伏監(jiān)控平臺(tái)可對(duì)全省分布式光伏進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、智能評(píng)估和并網(wǎng)規(guī)劃，這是南方電網(wǎng)范圍內(nèi)建立的首個(gè)對(duì)省域分布式光伏進(jìn)行全面監(jiān)控的平臺(tái)。

“基于貴州電網(wǎng)公司市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部提供的全省分布式光伏備案數(shù)據(jù)，我們訓(xùn)練了一套人工智能算法，可以識(shí)別標(biāo)記存在分布式光伏負(fù)荷曲線特征的全省臺(tái)區(qū)。”蔡永翔向記者調(diào)取了羊場(chǎng)示范區(qū)的分布式光伏監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以看到近期連日陰雨天氣下，光伏反送電量254千瓦時(shí)，反送時(shí)間120分鐘。在關(guān)莊新村臺(tái)區(qū)10千伏停電作業(yè)前，通過(guò)該平臺(tái)能更全面掌握停電設(shè)備。對(duì)一些未備案的園區(qū)工廠光伏，依靠監(jiān)控平臺(tái)，可對(duì)這些閑時(shí)余量并網(wǎng)的光伏進(jìn)行有效調(diào)配……有了可觀、可感、可測(cè)的省域監(jiān)控平臺(tái)，有效提高了配電網(wǎng)分布式光伏消納能力和安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，也為農(nóng)村區(qū)域分布式光伏發(fā)展提供了有效的技術(shù)參考。

目前，羊場(chǎng)示范區(qū)采用的新型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及裝備和分布式能源數(shù)字化技術(shù)已在貴州省盤(pán)州、紫云、望謨、六枝、湄潭、平塘等市縣推廣應(yīng)用。