关于乡村振兴与新型电力基础设施的建设探索
时间：2023-06-17 09:45:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
■ 国网山东省电力公司青岛市即墨区供电公司 王新波
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中提出“统筹推进基础设施建设”“提升新能源消纳和存储能力”，将新型电力基础设施建设作为“现代化基础设施体系”中融合基础设施建设的重点要素之一。新型电力基础设施建设是以第五代移动通信、能源互联网、大数据中心为基础，智能物联理念为驱动，面向新能源发展需要的基础设施体系，是推动能源革命、实现电力行业向数字化、智能化方向升级的重要途径。
即墨区供电公司积极探索实践，在助力汪河水南村建设过程中，紧紧围绕建设智慧能源系统的目标，优先提升农村供电能力、安全性等农网发展的老大难，重点开展农村新型电力基础设施的改造升级，探索提升农村电网柔性水平，探索5G时代新型电力基础设施建设方案，利用5G技术将计量和调控有机结合，对台区内的光伏发电、储能设施、充电桩及其他可控负荷等分布式资源进行整合，通过光、储、充、荷的协同优化控制，形成电网友好型的清洁能源消纳模式，实现台区内供给侧能源互补和需求侧灵活互动，以解决高比例光伏接入给电网新能源消纳带来的较大压力和配电网安全运行的风险。
即墨区供电公司对该村两个台区进行高标准精品台区建设，改造10 kV架空线路路径长度0.41 km；
120线径架空绝缘导线1.18 km，70线径架空绝缘导线3.49 km；
0.4 kV电缆线路0.41 km；
下户线3.7 km，路灯线2.7 km；
组立水泥电杆29基；
新建S13-400 kVA成套变压器2台，JP柜2面。改造升级后，该村变压器总容量由400 kVA增加到800 kVA，户均容量提升至4 kVA；
电能表箱更换为“智能物联表＋模组化”表箱，无偿施工更换表后线；
新增光伏客户8户；
增加2机4枪充电桩、400 V低压柔性直流用电系统和50 kWh储能装置等。
同时，为了解决现有客户侧感知能力薄弱、数据价值转化不高、台区信息化水平不足等痛点问题，即墨区供电公司以ECU型智能终端作为台区采集控制核心，将台区划分为配变、分支、表箱和客户4级拓扑，应用模组化计量箱、智能物联电能表、智能物联锁具、量测开关和智能蓝牙微断等智能设备，建立标准统一的公共信息模型，进一步提升电网、设备、客户物联感知能力，实现电能高频采集、台区拓扑自动识别、线损分段分相计算、停电范围实时上报、客户用能智能感知等可视化管理和深化应用，将台区线损牢牢控制在2.6%以内。
台区升级改造后，该村新增加空调67台，电暖炕24个，其他电磁炉、微波炉等小家电数量更多，直接新增负荷260 kW以上，2021年该村月均用电量在15000 kWh左右，2022年月均用电量在22000 kWh，增长三分之一。尤其是2021年秋冬煤价上涨时期，村民采用电暖炕等电采暖设备大幅增加，电力改造升级有效地支撑了村民的用电需求。
受限于地理位置、线路走廊容量不足和农村负荷季节性波动等问题，汪河水南村以前经常出现重、过载和末端电压不稳定的问题。为提高供电能力，在汪河水南村建设了400 V低压柔性直流用电系统，并设计了两个调节方案。
台区间柔性互济方案
汪河水南村采用“生态农业+乡村旅游”的乡村振兴发展模式，主要用电负荷为居民取暖制冷用电、周边种植采集用电和观光旅游用电，具有典型的季节性用电特征。#1台区主供居民生活和全电民宿，负荷高峰集中在晚上，白天将面临光伏消纳能力不足的问题；
#2台区主供周边种植及山上观光、农家乐、电气化大棚等，负荷高峰集中在白天，可能存在短时高负载问题。互济方案为在汪河水南村#1台区和#2台区间搭建具有100 kW调控能力的低压柔性直流系统，部署低压柔性直流配电换流阀，通过柔性直流系统对两台区之间的功率精准调控，实现两台区动态增容，提高用电可靠性。
通过±375 V直流输电连接，实现能量交换；
通过485线（后续使用直流载波）实现信息交互和能量调度。主站通过融合终端及载波，与互济设备通信，实现对设备的可观可测可控，并实现整个直流互联系统内的能量管理。柔性互济设备接收主站调度，实现台区互济、光伏消纳、转供电、电能质量优化等功能，通过485或直流载波，实现对台区内光伏、储能、充电桩的用电调节。
通过低压配电台区柔性直流互联，实现配网末端正常运行时的动态增容，在故障或容量不足时负荷转移，提升了汪水河南村#1、#2台变供电可靠性，实现“蜂巢”间的互动。
台区内柔性调节
莲花山周边山势起伏、地形复杂，山上农场、种植养殖客户供电半径较长，存在负荷高峰时段电压低的情况。取水灌溉、生产用电等设备无法正常功率运转，传统的解决方案为附近新增变压器，该方案施工难度大，客户分散，成本高，工期长，无法满足建设需求。柔性调节方案在#2台区变压器低压出线侧和线路末端安装具备逆变和变压功能的直流调压装置，可以根据供电电压需求实现负载侧自适应柔性调制，在长距离传输情况下，能够稳定输出220 V和380 V电源，提升末端客户的电能质量，保障乡村振兴产业的可靠供电。
该方案适用于台区末端用电负荷大或者光伏出力多导致末端电压波动明显台区。
台区侧安装整流设备，将三相交流电转换为750 V直流，使用直流配电替代原单相交流供电，在线路末端将直流电变换为交流电，给末端用户供电。通过三相输入提高电源供电能力，通过直流配电降低线路损耗，从而整体显著提高末端用户用电质量。利用原有的电力走廊，无需或少许线路改造即可解决末端高、低压问题。
以客户“某某园林”为例，该户距离村庄2#台区直线距离约865 m，在其附近新增一个台区，大约需要架设高压线杆18支，架空线路2500 m，电缆约50 m，配套变压器和台架箱等，总计设备需投资31.6万元。此外，还需要考虑占路占地的民事协调费用，和长达20天的建设周期。而一套直流调压装置成本约3.2万元。通过控制装置的逆变和变压功能，即使传输距离在1000 m左右，依然能稳定输出380 V左右电源。该方案在解决少量、分散客户低电压问题上，相较于传统新增变压器更为经济，同时为未来电网向智慧化方向过渡提供了设施基础。
为积极响应发改委《“十四五”可再生能源发展规划》中提出的“促进存储消纳，高比例利用可再生能源，提升可再生能源存储能力，促进可再生能源就地就近消纳。”在汪河水南村整合两个台区内的接入资源（包含分布式光伏8个、储能设备1个、充电桩2个、台区变压器两个典型负荷用户2个），探索建设新能源台区示范，实现台区内分布式光伏发电、储能和可控负荷的集中控制，辖区内光伏发电全额消纳。
探索中对台区历史数据进行收集总结，对台区内典型日光伏、负荷进行对比分析：在冬季供暖季，上午负荷波动小，8:30—14:00存在无法消纳情况，最高富裕达10 kW；
在秋季，因为无制冷，负荷整体下降，最高富裕达29 kW。对台区资源情况进行分析，台区内可调资源容量达469 kW，可以满足消纳的调节需求。
未来可在现有电网结构基础上，以电动汽车充放电、分布式光伏发电、储能系统、可调负荷为主体建立虚拟电厂综合模型，来实现辖区内新能源发电全额消纳，实现基于虚拟同步机柔性控制的台区并网点动态功率因数提升、谐波补偿、电压和稳定支撑等功能。并通过示范工程应用，形成可复制可推广的含关键技术、装置、设计方案的新能源台区技术体系。
在实践中，即墨区供电公司全面落实乡村振兴战略要求，在现有电网建设条件下深入探索构建农村清洁低碳、安全高效的绿色新型能源体系，以提升农网柔性水平、整合分布式可控资源为方向，尝试探索建设乡村能源站、打造基础低压能源互联网精品台区，提升农村配电网对光伏发电与多元化负荷的消纳承载能力，推动农村清洁生产。
猜你喜欢 台区直流柔性 一种柔性抛光打磨头设计机械工业标准化与质量(2022年9期)2022-09-30“宁电入湘”直流工程再提速宁夏电力(2022年1期)2022-04-29配电台区变-户拓扑关系异常辨识方法河北电力技术(2022年1期)2022-03-25灌注式半柔性路面研究进展(1)——半柔性混合料组成设计石油沥青(2021年5期)2021-12-02高校学生管理工作中柔性管理模式应用探索文化创新比较研究(2020年7期)2021-01-13一款高效的30V直流开关电源设计通信电源技术(2018年3期)2018-06-26降低台区实时线损整治工作方法电子制作(2017年2期)2017-05-1710kV变压器台区设计安装技术研究电子制作(2016年1期)2016-11-07低压台区载波抄表技术研究现代工业经济和信息化(2016年8期)2016-05-17变电所如何快速查找直流系统接地海峡科技与产业(2016年3期)2016-05-17
