引言

山區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)距離電網(wǎng)變電站布點普遍較遠,雖然已有配網(wǎng)基本覆蓋現(xiàn)有的供電范圍,但由于農(nóng)村山區(qū)存在一些個體特色養(yǎng)殖用戶,導致部分用電報裝處于較為偏遠的地段,現(xiàn)有供電方式較難合理滿足此類用戶的供電需求。本文以廣東韶關乳源農(nóng)村偏遠地區(qū)為例,討論了農(nóng)村偏遠地區(qū)用戶微網(wǎng)系統(tǒng)的解決方案以及相比常規(guī)業(yè)擴項目的優(yōu)勢。

1乳源電網(wǎng)現(xiàn)狀

乳源電網(wǎng)屬于典型的農(nóng)村山區(qū)電網(wǎng),其網(wǎng)架基礎較為薄弱且低壓用戶十分分散,根據(jù)《南方電網(wǎng)公司推進業(yè)擴工程投資界面延伸工作方案》要求,廣東電網(wǎng)應將投資界面延伸至客戶規(guī)劃用地紅線,打通用電服務"最后一公里"。就乳源電網(wǎng)而言,以2017年為例,乳源新報裝86用戶,其中57用戶與最近電網(wǎng)的距離超過1km,屬于偏遠用戶,目前此類用戶主要依靠拉超長距離的低壓線路或延伸10kV線路并新建配變來解決其供電問題,但往往存在供電質量差、投資效益低、建設速度緩慢等問題,已不能滿足乳源地區(qū)農(nóng)戶創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和提高生活水平的現(xiàn)實需求。

2用戶微網(wǎng)建設的必要性

針對乳源地區(qū)部分用戶地理位置極端偏遠,現(xiàn)有供電手段無法有效滿足等問題,可以考慮建設用戶微網(wǎng),其必要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)提高偏遠用戶供電電壓質量。通過在用戶處并接光伏、風電等分布式電源,依靠分布式電源出力特性,有效解決因低壓線路過長而產(chǎn)生低電壓問題。(2)提高偏遠用戶用電可靠性。通過建設用戶微網(wǎng),在正常工況下并網(wǎng)運行,而在電網(wǎng)故障或計劃檢修時能夠離網(wǎng)運行,進一步保障用電可靠性。(3)提高電網(wǎng)建設和運營效益。通過微網(wǎng)模式就地解決用戶用電問題,避免因個別用戶而導致10kV線路延伸和新建配變造成投資效益過低的問題,同時分布式電源所發(fā)電量還可以滿足鄰近用戶的用電需求,降低線路損耗,提升電網(wǎng)運營效益。(4)提高業(yè)擴項目建設速度。傳統(tǒng)的業(yè)擴配套建設模式在山區(qū)電網(wǎng)往往涉及沿線土地青賠和架線施工難度過高等問題,導致其施工建設周期較長,而采用用戶微網(wǎng)模式所涉及的問題較少,能夠有效保證其建設速度,提升服務質量。

3用戶微電網(wǎng)技術方案

結合山區(qū)農(nóng)村配電網(wǎng)的微電網(wǎng)實際建設條件,因地制宜確定微電網(wǎng)的供電設備和軟件系統(tǒng),具體包括:

(1)電源:分布式光伏、分布式風電、小水電等分布式清潔電源中的一種或多種作為微電網(wǎng)的主電源。(2)網(wǎng)架:改造或新建微電網(wǎng)線路,適應負荷的實際及增長需求,并以0.4kV低壓供電線路作為微電網(wǎng)負荷供電的后備電源。(3)負荷:開展負荷狀態(tài)的實時監(jiān)控與調度的需求側管理工作。(4)儲能:與主電源配合對負荷供電,保證分布式電源就地消納,并作為主電源失電時的緊急備用電源。(5)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng):建立微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),可對山區(qū)微電網(wǎng)進行全面監(jiān)控以及能量優(yōu)化運行管理。

通過方案的實施,可以全面監(jiān)控微電網(wǎng)的運行狀態(tài)及能量優(yōu)化運行管理。在主電源與儲能系統(tǒng)正常運行時,對微電網(wǎng)進行監(jiān)控與能量優(yōu)化運行管理,實現(xiàn)分布式電源的高效利用和系統(tǒng)穩(wěn)定運行:在主電源失電時,儲能系統(tǒng)作為緊急備用電源進行短時間供電:0.4kV低壓供電線路作為微電網(wǎng)的后備電源,保證微網(wǎng)電源(主電源與儲能)出力不足或故障時的用電可靠性,提升配電網(wǎng)運行水平。

4建設方案經(jīng)濟性評估

4.1解決方案對比

以麻子頃配變臺區(qū)的兩處低壓報裝用戶(總報裝容量預計30kw)為例,考慮以下兩種供電方案:方案1為常規(guī)業(yè)擴報裝建設方案,通過延伸10kV線路并新建配變解決其供電問題:方案2為用戶微網(wǎng)建設方案,通過建設光儲微網(wǎng)就地解決用戶供電問題。

方案1:常規(guī)業(yè)擴報裝建設方案,如圖1所示。采用業(yè)擴配套工程,擬在110kV鷹峰站10kVF1A工業(yè)園I回麻子頃#8桿架設約4505m的10kV架空線路,并在負荷點新增1臺S13型、容量為30kVA的三相變壓器。該工程總投資估價約96.3萬元。方案1建設周期:方案設計到實際投產(chǎn)約5個月,如土地青賠不能順利進行,則建設周期會更長。

方案2:用戶微網(wǎng)建設方案,如圖2所示。微電網(wǎng)母線通過快速切換開關接入主電網(wǎng),支持并網(wǎng)/離網(wǎng)運行,改造及建設一套分布式電源、儲能一體的微電網(wǎng)系統(tǒng)。方案2建設周期:方案設計到實際投產(chǎn)約3個月。具體配置如表1所示。

4.2經(jīng)濟對比

經(jīng)濟性比較采用常用的"年費用比較法",即將參加比較的方案計算期的全部支出費用折算成等額年費用后進行比較(表2),年費用低的方案為經(jīng)濟性較優(yōu)方案。

(1)總投資比較。對比總投資,方案1總投資約為96.30萬元,方案2總投資約69.72萬元,方案2比方案1節(jié)省26.58萬元。(2)年運行費用對比。方案1年運行費用約1.93萬元,方案2實際年運行費用約1.39萬元,但是考慮到光伏的發(fā)電收益每年約0.95萬元,扣除后年運行費用降低為0.44萬元。以方案1為基準,方案2年運行費用每年節(jié)省1.41萬元。(3)生命周期總投資對比。按22年計算,方案1在生命周期內(nèi)總投資約為134.82萬元,而方案2僅為58.61萬元,方案2比方案1節(jié)省96.21萬元。(4)工程年費用。方案1等額年費用為11.53萬元,方案2等額年費用為5.99萬元。方案2比方案1節(jié)省4.18萬元,相對更優(yōu)。

對比以上經(jīng)濟指標,采用用戶微網(wǎng)的方案2經(jīng)濟性優(yōu)于方案1,能夠節(jié)省較多投資,同時帶來較大收益。

5優(yōu)勢總結

(1)經(jīng)濟投資優(yōu)勢。常規(guī)業(yè)擴項目經(jīng)濟投資較大,而用戶微網(wǎng)投資較小,根據(jù)以上對比,為解決同一區(qū)域的報裝用電需求,采用用戶微網(wǎng)方案將會比采用常規(guī)業(yè)擴方案節(jié)省22萬~32萬元。(2)收益優(yōu)勢。采用用戶微網(wǎng)方案可以通過發(fā)電給電網(wǎng)帶來收益,根據(jù)計算,在生命周期內(nèi),19kw的光伏用戶微網(wǎng)將會給電網(wǎng)帶來約11萬元的收益。常規(guī)業(yè)擴項目則無發(fā)電收益。(3)供電質量優(yōu)勢。由于常規(guī)業(yè)擴方案供電用戶一般位于電網(wǎng)末端,故供電質量得不到保障,可能會存在由于其他電網(wǎng)原因導致電壓偏低的問題。采用用戶微網(wǎng)方案,供電電源直接給用戶負荷供電,供電質量能夠得到保障,可滿足用戶的供電需求。(4)適用場景。用戶相對較少且位置極端偏遠,現(xiàn)有供電手段無法直接滿足用戶的用電需求,需要業(yè)擴項目才能解決用戶供電需求,可考慮采用用戶微網(wǎng)進行供電。

6結語

用戶微網(wǎng)系統(tǒng)采用分布式電源組建微網(wǎng)保障供電能夠有效解決偏遠山區(qū)用戶用電服務"最后一公里"的問題,對比常規(guī)業(yè)擴項目,用戶微網(wǎng)投資相對較少,經(jīng)濟性能較優(yōu),建設周期較短,能夠及時滿足用戶用電需求,同時也能給電網(wǎng)帶來部分收益,可解決常規(guī)業(yè)擴項目投資效益低、建設速度緩慢等問題。