中國儲能網訊：農村能源作為我國能源體系的重要組成部分，是實現鄉(xiāng)村全面振興的基石和保障，也是我國能源革命與綠色低碳轉型的重要抓手，是鄉(xiāng)村產業(yè)振興的重要引擎，“雙碳”目標下農村能源轉型是必然選擇。
近年來農村地區(qū)分布式可再生能源快速發(fā)展，對農村電網的智能化、數字化和自動化水平提出了更高的要求。分布式可再生能源接入電網以后，農村電網從單向的供電網絡發(fā)展成為多源互聯的能源互聯網，需要應用更多的自動化、數字化和智能化技術來實現電網安全穩(wěn)定運行。隨著農村經濟社會的快速發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的全面實施，清潔低碳、多能融合的現代農村能源體系正在加快形成。
“雙碳”目標背景下，農村能源轉型是必然選擇
能源系統(tǒng)綠色低碳轉型是我國實現“雙碳”目標的關鍵。隨著可再生能源的迅猛發(fā)展，一方面為電力系統(tǒng)提供了更多的清潔能源，另一方面由于其固有的物理特性，也給電網的安全、穩(wěn)定帶來巨大的壓力。在實現“雙碳”目標背景下，新型電力系統(tǒng)與新型能源體系建設不斷加快，農村能源發(fā)展呈現以下特征：
一是用能結構發(fā)生變化，電力在能源消費中的比例不斷提高。隨著農村電氣化水平的提升，農村地區(qū)的用能結構發(fā)生了顯著改變。近年來，國家層面持續(xù)推動家電下鄉(xiāng)、農村電網鞏固提升工程，農業(yè)生產、農副產品加工、設施農業(yè)、家用電器及農村生活電氣化水平在不斷提升，農村能源消費逐漸從煤炭、成品油等多種能源轉向以電能為主。
二是農村電網供電區(qū)域非常廣袤，具有點多、線長、面廣的特點。農村電網絕大部分處于電網末端，有的地方非常偏遠。目前農村電網多為輻射型網絡，以單條線、單變壓器為主，相比城市電網環(huán)網供電方式，供電可靠性較差。隨著農村電氣化的提升，農村電網供電能力不足、供電可靠性壓力大、低電壓等問題動態(tài)地出現；在農村可再生能源快速發(fā)展前，農村供電主要來源于大電網。
三是在“雙碳”背景下，農村的可再生能源迅猛發(fā)展，尤其是分布式能源，其發(fā)展空間主要在農村。比如：屋頂光伏、荒山、荒地的集中式光伏、農光互補光伏、漁光互補光伏等，分散式獨立風機（主要是中小型）已經開始發(fā)展，在風能資源好的地區(qū)會形成重要的能源供給。
四是分布式能源快速發(fā)展，使原本比較單薄的農村電網面臨很大壓力，矛盾突顯。由于可再生能源（特別是分布式能源）的主要發(fā)展空間在農村，而農村電網又相對薄弱，線路長、線徑小、變壓器容量小，電網控制和調節(jié)手段少，大量分布式能源接入農村電網后帶來的配變過載、燒損、低壓線路過載、電壓波動、諧波超限、潮流變化、孤島效應（影響安全）、供電質量下降等問題突出，盡管各級電網公司采取了很多措施，但接入能力受限、電量就地、就近無法消納的問題仍無法解決，已經影響農村可再生能源發(fā)展和電網安全穩(wěn)定運行。
農村電網作為電力系統(tǒng)的一部分，是可再生（分布式）能源接入的主要環(huán)節(jié)?！半p碳”目標背景下，農村能源轉型是必然選擇。至少在未來的十年，農村能源和農村電網將處于新能源持續(xù)發(fā)展、接入受限、消納困難、技術創(chuàng)新突破、電網不斷完善提升等矛盾和問題的交織期，發(fā)展新能源不能等，只能在發(fā)展中解決問題、在創(chuàng)新中推動發(fā)展。其間的主要表現為：可再生能源仍處于快速增長期；農村配電網接入能力處于不斷提升期；新型配電網的逐步形成期；由傳統(tǒng)電網向主動式電網轉變期；源—網—荷—儲協同發(fā)展的過渡期；適應可再生（分布式）能源市場化發(fā)展的電力市場完善期；儲能技術和智能電網技術創(chuàng)新突破及廣泛應用的轉型期。這些情況交織在一起，更需要我們從事發(fā)供、用電的工程技術人員，潛心研究，創(chuàng)新突破，解決好發(fā)展中的問題，為可再生能源發(fā)展、新型電力系統(tǒng)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興作出應有的貢獻。
推進數字化、智能化、自動化建設是新型農村電網未來的發(fā)展方向
隨著分布式可再生能源的快速發(fā)展，農村電網建設面臨多項挑戰(zhàn)。分布式可再生能源大規(guī)模并網以后，如果無法就地消納需要向電網反向送電，容易導致電網線路和變壓器過載。在儲能裝機不足的情況下，農村電網既要保障用電負荷，還要消納可再生能源，將面臨較大的運行壓力。
隨著農村經濟發(fā)展、產業(yè)結構調整，農村電氣化水平在不斷提高，農村電網供電保障能力不足的問題始終存在。近年來，農村電網經歷了多輪改造，比如農網改造提升工程、小城鎮(zhèn)電網改造工程、中西部電網改造工程等等。但隨著家電下鄉(xiāng)、電能替代、鄉(xiāng)村振興、電動汽車下鄉(xiāng)等用能變化，農村電網仍面臨很大的供電壓力。整體而言，農村電網還是跟不上用電負荷的增長和可再生能源發(fā)展的速度。
分布式可再生能源接入電網以后，農村電網從過去單向的供電網絡發(fā)展成為多元互聯的能源互聯網，要實現對電網的有效控制和電力電量平衡，就需要應用更多的自動化、數字化和智能化技術。為了適應能源結構的變化，農村電網必須走向智能開放，適應大量的分布式能源分散接入，而且要最大限度就地、就近消納分布式能源，解決分布式能源產生的電壓、諧波、孤島效應等問題，并且還要滿足未來分布式能源參加電力市場交易的需求，這些都需要電網更加智能化。此外，在新型電力系統(tǒng)建設背景下，如何實現分布式可再生能源就地消納、最大程度地減少反向送電，這是農村配電網需要重點研究、解決的問題。
農村電網要形成智能可靠的農村能源互聯網
2023年，國家發(fā)展改革委等三部門印發(fā)《關于實施農村電網鞏固提升工程的指導意見》，提出到2035年，基本建成安全可靠、智能開放的現代化農村電網。
安全可靠是農村電網發(fā)展的前提。農村電網經歷了不同的發(fā)展階段，從最開始的用得上電，到逐漸普及用電，再到用好電。隨著農村負荷結構的變化、用電量的提高，要不斷提升農村地區(qū)的供電能力和供電質量。用電需求和電網供電能力是相互促進、螺旋式提升的，用電負荷增加以后，需要推動電網改造，而電網升級改造以后更加有利于負荷增加。實現連續(xù)可靠供電，供電設施需要保持穩(wěn)定的運行，能夠抵御自然天氣的影響，有些地方要形成“自愈型”配電網，電網出現故障以后可以自動快速切除，這是農村電網安全可靠的基本特征。
農村電網必須從傳統(tǒng)的供電網向智能化的能源互聯網發(fā)展，應該將農村中低壓配電網建設成為農村電能替代和清潔能源供暖的主要能源網；成為新能源和可再生能源分散接入并就地消納的平臺；成為綜合能源利用和源網荷儲協同發(fā)展的紐帶；成為電力物聯網發(fā)展建設的基礎網絡；成為支撐智慧農業(yè)、設施農業(yè)建設的重要力量；成為實現城鄉(xiāng)服務均等化的服務平臺。
鑒于此，有專家呼吁農村電網的建設必須堅持規(guī)劃先行，充分發(fā)揮規(guī)劃的引領作用。農村電網規(guī)劃服務于鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃，同時滿足分布式可再生能源的接入和就地就近消納的需求，滿足農村電氣化水平提升和電動汽車下鄉(xiāng)的需要。（作者系中國電機工程學會農村電氣化專業(yè)委員會）
