淺談農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶微網(wǎng)系統(tǒng)解決方案及優(yōu)勢

引言

山區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)距離電網(wǎng)變電站布點(diǎn)普遍較遠(yuǎn),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(dǎo)致部分用電報(bào)裝處于較為偏遠(yuǎn)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(guān)乳源農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)為例,討論了農(nóng)村偏遠(yuǎn)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(kuò)項(xiàng)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(chǔ)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(jìn)業(yè)擴(kuò)工程投資界面延伸工作方案》要求,廣東電網(wǎng)應(yīng)將投資界面延伸至客戶規(guī)劃用地紅線,打通用電服務(wù)"最后一公里"。就乳源電網(wǎng)而言,以2017年為例,乳源新報(bào)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(yuǎn)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(zhì)量差、投資效益低、建設(shè)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(shí)需求。

2用戶微網(wǎng)建設(shè)的必要性

針對乳源地區(qū)部分用戶地理位置極端偏遠(yuǎn),現(xiàn)有供電手段無法有效滿足等問題,可以考慮建設(shè)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(yuǎn)用戶供電電壓質(zhì)量。通過在用戶處并接光伏、風(fēng)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(yuǎn)用戶用電可靠性。通過建設(shè)用戶微網(wǎng),在正常工況下并網(wǎng)運(yùn)行,而在電網(wǎng)故障或計(jì)劃檢修時能夠離網(wǎng)運(yùn)行,進(jìn)一步保障用電可靠性。(3)提高電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)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(dǎo)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(yùn)營效益。(4)提高業(yè)擴(kuò)項(xiàng)目建設(shè)速度。傳統(tǒng)的業(yè)擴(kuò)配套建設(shè)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(dǎo)致其施工建設(shè)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(shè)速度,提升服務(wù)質(zhì)量。

3用戶微電網(wǎng)技術(shù)方案

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

(1)電源:分布式光伏、分布式風(fēng)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(yīng)負(fù)荷的實(shí)際及增長需求,并以0.4kV低壓供電線路作為微電網(wǎng)負(fù)荷供電的后備電源。(3)負(fù)荷:開展負(fù)荷狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控與調(diào)度的需求側(cè)管理工作。(4)儲能:與主電源配合對負(fù)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(jìn)行全面監(jiān)控以及能量優(yōu)化運(yùn)行管理。

通過方案的實(shí)施,可以全面監(jiān)控微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)及能量優(yōu)化運(yùn)行管理。在主電源與儲能系統(tǒng)正常運(yùn)行時,對微電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控與能量優(yōu)化運(yùn)行管理,實(shí)現(xiàn)分布式電源的高效利用和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行:在主電源失電時,儲能系統(tǒng)作為緊急備用電源進(jìn)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(yùn)行水平。

4建設(shè)方案經(jīng)濟(jì)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(bào)裝用戶(總報(bào)裝容量預(yù)計(jì)30kw)為例,考慮以下兩種供電方案:方案1為常規(guī)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝建設(shè)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(shè)方案,通過建設(shè)光儲微網(wǎng)就地解決用戶供電問題。

方案1:常規(guī)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝建設(shè)方案,如圖1所示。采用業(yè)擴(kuò)配套工程,擬在110kV鷹峰站10kVF1A工業(yè)園I回麻子頃#8桿架設(shè)約4505m的10kV架空線路,并在負(fù)荷點(diǎn)新增1臺S13型、容量為30kVA的三相變壓器。該工程總投資估價(jià)約96.3萬元。方案1建設(shè)周期:方案設(shè)計(jì)到實(shí)際投產(chǎn)約5個月,如土地青賠不能順利進(jìn)行,則建設(shè)周期會更長。

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

4.2經(jīng)濟(jì)對比

經(jīng)濟(jì)性比較采用常用的"年費(fèi)用比較法",即將參加比較的方案計(jì)算期的全部支出費(fèi)用折算成等額年費(fèi)用后進(jìn)行比較(表2),年費(fèi)用低的方案為經(jīng)濟(jì)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(yùn)行費(fèi)用對比。方案1年運(yùn)行費(fèi)用約1.93萬元,方案2實(shí)際年運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行費(fèi)用降低為0.44萬元。以方案1為基準(zhǔn),方案2年運(yùn)行費(fèi)用每年節(jié)省1.41萬元。(3)生命周期總投資對比。按22年計(jì)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(fèi)用。方案1等額年費(fèi)用為11.53萬元,方案2等額年費(fèi)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(jì)指標(biāo),采用用戶微網(wǎng)的方案2經(jīng)濟(jì)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(jié)

(1)經(jīng)濟(jì)投資優(yōu)勢。常規(guī)業(yè)擴(kuò)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)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(bào)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(kuò)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(jì)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(kuò)項(xiàng)目則無發(fā)電收益。(3)供電質(zhì)量優(yōu)勢。由于常規(guī)業(yè)擴(kuò)方案供電用戶一般位于電網(wǎng)末端,故供電質(zhì)量得不到保障,可能會存在由于其他電網(wǎng)原因?qū)е码妷浩偷膯栴}。采用用戶微網(wǎng)方案,供電電源直接給用戶負(fù)荷供電,供電質(zhì)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(yuǎn),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(kuò)項(xiàng)目才能解決用戶供電需求,可考慮采用用戶微網(wǎng)進(jìn)行供電。

6結(jié)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(yuǎn)山區(qū)用戶用電服務(wù)"最后一公里"的問題,對比常規(guī)業(yè)擴(kuò)項(xiàng)目,用戶微網(wǎng)投資相對較少,經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu),建設(shè)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(kuò)項(xiàng)目投資效益低、建設(shè)速度緩慢等問題。