“光储微网”：偏远山区高质量用能新方案┃绿色智慧乡村建设系列报道⑥

今年10月，甘肃省甘南州夏河县桑科镇光储微电网示范项目正式投入运行。项目投运后，将为项目办公区、生活区提供电力保障，实现自发自用。

光储微网作为新型的绿色电力配套设施，无需架设电线杆、铺设电缆，就近发电、就近消纳，增强了偏远山区乡村的供电质量，可以更好地满足偏远山区人民群众的生产和生活用电需求。

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专家认为，光储微网为解决偏远山村地区电能质量问题提供了新思路和新方案。通过挖掘可再生能源潜力，更好地服务地区经济发展和人民生产生活。

山区用电可靠性仍需提高

“我国部分偏远山区农户用能负荷分散，偏远电网改造成本高，电压问题突出，生产生活用电困难，甚至有汽油发电的情况，农产品难以完成初加工，使得生产受限。”复旦大学新农村发展研究院教授孙耀杰介绍了他在调研过程中发现的现实痛点及难题。

我国大电网覆盖面巨大，近年来投入巨大资金进行农网改造，乡村电网日渐完善。然而，在一些偏远的农村的地区，由于地形复杂、电网的建设成本过高、保护生态红线等原因，依然存在用电可靠性不足的挑战，通过小水电或者燃油发电等作为供电来源，对当地生态环境保护带来影响。

深圳泰昂能源科技股份有限公司微电网产品线负责人李伟秋介绍，偏远山区供电问题面临可靠性低的挑战，比如线路老旧、容易跳闸，雷雨台风等天气造成线路断电，以及由于偏远山区距离城镇远，日常运维“鞭长莫及”，导致停电后复电时间长。

他举例道，江西某村距离台区变压器约2公里，农户在用电高峰时常出现低电压，无法启动家电，室内昏暗，当地养猪场只能用柴油发电机来发电和供暖。

光储微电网建设可解决偏远山区变电站布点少、中压配网线路供电半径长引起的线路末端低电压问题。2019年，广东省首个山区光储微电网在清远市连南县金坑村正式投运。广东电网公司为该地区的用电提供了备用电源，保证了该电网在停电的情况下能孤岛运行(脱离电网继续供电)18小时，减少了用户停电时间，提高供电可靠性。

“通过光伏+储能技术，解决偏远山区用电质量问题，助力生产生活改善。”孙耀杰表示。

可再生能源为乡村生产提供稳定绿色动力

专家介绍，光储微电网是由光伏发电的分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷监控装置和保护装置汇集而成的小型发配电系统。

清华大学副教授钟海旺介绍了农村地区混合太阳能微网的分析设计方法和实践，以及清华大学电机系的“梦之网”公益项目。他介绍，项目成员主要为清华大学电机系的师生，旨在利用专业知识为电力供应不稳定的边远地区建设新能源微电网，为当地学校、居民提供持续稳定的电力。

四川阿坝藏族羌族自治州壤塘县宗科乡位于川西高原，当地交通不便、地广人稀，全乡曾经主要依靠一个小水电站供电。因为缺电，全乡唯一的中心校许多电教设备无法正常使用，学生生活、自习用电很不方便。2017年，清华大学电机系本科生来到这里，用自己所学的知识给学校建设了光伏微电网。

钟海旺介绍，“梦之网”公益项目成员首先对用电的需求分析，作为搭建光伏微网及配置储能设施重要的参考依据。接下来分析该地区的光照强度及角度确定光伏电池板的倾角，根据全年光照情况进行优化设计。在此基础上，构建了光伏系统、储能系统、小水电、当地紧急电源以及控制单元为一体的系统，大大提高了当地小学的供电可靠性。

在李伟秋看来，多能互补的储能微网可以快速解决间接性、季节性、临时性的低电压和过载问题，并可以作为移动电源进行应急保电，还可以加入光伏风电等新能源来降低线损，光伏可以挂杆安装，助力构建新型电力系统。

他将投资成本算了一笔账：常规的配网改造，包括建设2公里的10千伏线路、改造架空线以及新增公共变压器等，成本约32.8万元，而采用光伏多能互补储能微网装置，成本为18万元。“在部分有需求的偏远山区，如果用储能微网替代传统电网的改造、作为大电网的补充，用来提高供电可靠性，在投资和社会效益上都有一定的优势和价值。”

“农业+光伏+教育”三驾马车推动农村现代化

“若电力供应不足、不可靠，初级农产品较难以形成产业化，摘掉‘贫困帽’、打赢脱贫攻坚战与实现农业农村现代化还有一定距离。”在孙耀杰看来，乡村振兴需要城乡互动、产业融合、多维可持续发展。如何使光储微网技术与当地的产业相结合，是乡村振兴和智慧乡村建设的一个重要立足点。

对此，他介绍，借助复旦大学等高校多学科教育的公益资源和政企合作资源，以居间者身份，去解决乡村振兴过程中的各方难题诉求。“首先我们建设了光伏和储能耦合的调控系统，让村民使用电力对农作物简单加工，还研发了一些物种栽培技术，并在光伏板下种植适宜的药材，来提高综合收益率。”

他指出，乡村要振兴，观念转变非常重要。而乡村教育在推动观念转变中又起着基本的作用。针对部分偏远山区乡村教育面临地位孤立、资源稀缺、现代科普教学力量不足等问题，孙耀杰表示，以电力和互联网为纽带，通过远程教育的方式来连接乡村的和大都市，把北京、上海的小朋友和当地的小朋友连接起来共同学习交流；以能源光伏为纽带，让光伏和农场成为城市和乡村儿童的科普基地；以能源企业扶贫资金为纽带，通过政企合作的方式，推动项目的落地，形成一光多用、一地多收的完整模式。

在多方的努力下，一个个光储微网与“农业+光伏+教育”相结合的项目，已经在探索中落地，取得了良好的效果。2019年，“微光闪耀，启航镇巴”公益项目得到了陕西省发改委和镇巴县政府的支持，在当地建设光伏农业+科普园地+城乡互动平台，光伏年发电量11800kWh，年光伏收益7600元，解决区域电网薄弱问题，促进了农业生产电气化。清华大学“梦之网”项目以教育资源对接和基础设施改造为核心，八年内在新疆喀什、四川省康定市、雅江县、壤塘县等地的八所小学搭建了装机总容量达100kW的光伏微电网，为当地近千名学生提供了稳定的教学和生活用电。