浙江乡村未来社区电气化建设

2022-04-19陈雪琴

农村电气化 2022年4期

陈雪琴

（国网浙江衢州供电公司，浙江衢州 324000）

最近，浙江省建设共同富裕示范区备受关注。作为共同富裕示范区建设重要内容之一——乡村未来社区早已在美丽浙江乡村大地上展开。电气化事关社区生产生活、经商旅游等方方面面，标志着乡村社区的现代化方向和文明程度，其建设是水、电、路、网等基础设施的重中之重。

以2019 年9 月起首批试点建设、当年底被列入首批“SUC联合国可持续社区标准试点项目”的浙江省衢州市莲花国际乡村未来社区为例，比较不同时期社区（村）内电源电网、用电结构、电力服务等的发展变化，为乡村未来社区电气化建设提供借鉴。

衢州市历史上是农业大市，莲花是该市远郊地处金衢盆地中的一个传统农业乡镇，在浙江省内并不富裕。2007年开始，依托土地优势，引入现代农业园区，与省内发达地区逐步缩小差距，在全国有一定的代表性。

社区位于莲花镇西部，是全国首个田园型乡村未来社区，整个未来社区所辖涧峰村、五坦村、西山下三村、莲花现代农业园及芝溪所涉的8 km2范围为核心区，钢粮水库、金村垄水库及周边乡村所涉范围为产业联动区，集镇区及（杭衢高铁衢江站、规划中的衢州机场空港物流中心所涉范围为功能联动区，总面积约16.8 km2。它以田园为底色，以“家”为主线，重构社区人群以及他们的生活状态。该社区坚持“人本化、田园化、科技化、融合化”导向，依托物联网、人工智能、5G场景应用，融合古村、农耕、文创、康养、研学等元素，着力推动美丽乡村向美丽社区转变，积极探索乡村未来社区的发展模式。通过场景塑造，全域建成15 min便捷生活圈，形成“1个智慧大脑+3条服务主线+N个应用场景”的数字社区运行体系。产业再造，26家农业主主体数字化改造升级，创建23家农旅融合产业园，引入田园盒子等新兴业态，2020 年当年带来200 万元收入；社区营造“政府主导+企业主营+村民主体”模式，2020 年引进项目28 个，投资2200余万元。175户低收入农户通过收益二次分配增收，吸引980人回乡兴业，引进新乡人198人，建成“万人乡村”。

1 世纪之交，农电蝶变

21世纪初，省级衢州莲花现代农业园区始建之时，虽然经过20 世纪90 年代末初级农村电气化创建、农电“两改一同价”第一轮农网改造，但3 个村域内的用电结构除村民生活用电外，还是农忙时节的农业生产灌溉、脱粒用电为主，用电负荷有限，3个村各有配变：涧峰村4 台/130 kVA、五坦村2 台/80 kVA、西山下村2台/80 kVA，型号均为S9。唯一电源10 kVA网络接自8 km外的35 kVA杜泽变电所，无水电、柴油发电、沼气发电等。每个村低压网络都为两路主出线（再分若干支线），一路农用，一路生活用电（导线截面都在35 mm2以下）。虽然经过第一轮农村电网改造，但导线仍以架空裸导线为主。农户用电除照明外，电饭煲已普及，10%家中购置有冰箱，空调仅个别农户使用。农户电能表从农网改造前的2 kW/户上升至8 kW／户。以2002 年为例，3 个村总年用电量412740 kWh 其中：生活400740 kWh、农用12000 kWh。3 个村户均用电量180 kWh。配变台区未开始智能化，仍采用传统的剩余电流动作保护器，未实行采集系统对电流、电量、功率等的远程采集。电力服务实行与城市类似模式的“四到户”，由供电企业派驻的供电所及其统一管理的农电工承担，采用营业厅人工交互加农电工上门服务（每月抄核收、电话报修、电视报纸预告停电信息等）传统模式。20世纪90年代末衢州农村配电网，如图1所示。

图1 20世纪90年代末衢州农村配电网

2 现代农业，电气领先

未来社区内的现代农业园区主营水果、秧苗的培育，占地面积10 km2，先后有经济合作社23家入驻，完成电能替代改造后，传统的塑料薄膜培育大棚改成电动玻璃大棚，人工施肥变为自动滴灌施肥，空调自动控温，垃圾处理由人工改为智能处理。

这些改变首先需要电力网络延伸布局到农业园区。2011年，电力部门先后为园区新增2台315 kVA、1台200 kVA杆架式变压器供电，低压出线采用架空绝缘导线及电缆相结合的方式供电，如图2所示。

图2 衢州莲花未来社区一景

2020年，社区内10 kVA线路3条，长度74.26 km，导线为绝缘线，截面240 mm2。配变：涧峰村8 台/3000 kVA、五坦村6 台/2400 kVA、西山下村5 台/1945 kVA(其中1台箱式变)。低压线路已全部进行了绝缘化改造。2020年一园三村（莲花农业园区、涧峰村、西山下村、五坦村）共有计费电能表2322只，户均用电量1972.37 kWh。电能表实行了集抄，安装了智能剩余电流动作保护器台区监控系统。上线了浙江电力微信公众号、国网App，用户对自己家中每日每月电量电费、停电信息随时查阅，实行网上缴费、办电。除营业厅外，在镇便民服务中心设立办电点，对残疾、孤寡等困难户每月提供15 kWh免费用电。

实施了民情日记“莲心”行动。推行电力民情日记，随时记录农村百姓反映的用电问题，让“百姓事马上办”。建立低保、低边及特困用户等特殊人群的“民情台账”，搭起与特殊用户的“连心桥”。

实施了“幸福莲里”电力志愿服务行动。深化“党建双+”工程，依托红船党员服务队，持续开展“千户万灯”公益活动，策划实施“幸福莲里”电力志愿服务，走访莲花未来社区社会救助对象，提供免费用电咨询及技术支持服务，确保用电环境安全稳定，充分发挥为民服务先锋队作用。

实施了用电安全提升行动。争取属地政府政策和资金支持，建立农村家庭剩余电流动作保护器安装日常管控机制，推动实现农村家庭剩余电流动作保护器存量安装全覆盖。推动属地政府组建农村用电安全管理队伍，常态化开展用户资产设备的日常运维，提供农村用电用户表后维修服务。

目前社区内智慧路灯及广告牌、民宿采用分布式光伏，全电民宿使用“自发自用，余电上网”的形式实现绿色节能，有效节省了农户的用能费用，降低社区能耗。

3 未来已来，可以期待

未来社区的建设，将极大改变区域社会经济发展，也将产生大量新的用电需求，电动汽车、空气能电热水器、电烤箱、洗碗机等目前在城市较常见的电气设备将很快在乡村未来社区居民家中推广普及，光伏、碳中和储能等新技术也将得到广泛应用。为此，国网衢州供电公司也在紧锣密鼓配套规划建设升级供电设施、电力服务。

4 坚强电网，支撑未来社区

4.1 运用网格化思想，规划未来社区配电网

在企业内部形成系统统一的“网格化”管理机制。未来配电系统是以能源互联网作为运行环境和服务对象的。

为了满足未来配电网发展需求，更好推动配电网一、二次和信息系统深度融合。在原有网格化规划电力需求预测基础上，将终端配置需求预测、通信需求预测、应用需求预测纳入配电网网格化需求预测体系。在规划方案方面，以供电单位为基本单位，融合一次网架、感知终端、通信网、数据中心、智慧应用，实现规划方案统筹。在电力设施布局方面，将电力站址、电力廊道、通信通道、终端配置需求、数据中心站等一体化统筹。

在网架规划时，注重各层网格内的“自治自愈”和网格间的“协同”特性，构建多网格间横向协同与多电压级间纵向支撑目标网架，参考链式、三角形、矩形3大类15 种供电模型。

通过“十四五”的规划建设，未来社区将建成一个网架结构合理，供电能力充足，具有较高供电可靠性的电网，同时具备一定的智能水平，能够适应各类新型能源以及新型负荷的接入需求。到2025年供电可靠性指标≥99.9899%，综合电压合格率≥99.999%，配电自动化覆盖率达到100%，配电通信网覆盖率达到100%；10 kV线路N-1 通过率达到100%。

中压配电网目标网架。加强中压主干线路之间的联络，在分区之间构建负荷转移通道。10 kVA架空主干线根据线路长度和负荷分布情况进行合理分段。中心选择双环式，根据城乡规划和电网规划、综合管廊建设规划，预留目标网架的站址廊道，以满足配电网发展的需要。

4.2 加快推进目标网架的建设

根据产业发展型、休闲旅游型、高效农业型和宜居综合型4 种类型美丽乡村的用电需求以及可靠性和电能质量要求开展差异化建设。

“一步到位”建设主干网架，“导线截面一次选定、廊道一次到位、土建一次建成”。新换变压器全部采用11 型或非晶合金型。设置配电室、或箱式变。中压配电网目标网架衔接远景目标，确定配电线路合理范围，根据线路挂接容量、负载率、负荷特性，按照典型供电模式合理控制线路的装接容量，优化线路分段数量。10 kVA架空主干线根据线路长度和负荷分布情况进行合理分段。局部区域采用电缆。电缆网目标接线选用单环式。架空网目标接线包括辐射式、多分段适度联络式，消除单辐射线路。可安装电杆拉线，也可穿插使用钢管杆，提高线路抗风能力。

中压主干线电缆选用交联聚乙烯绝缘，截面面积一般采用400 mm2、300 mm2（300 mm2用于一分二开关后），支线电缆截面应采用185 mm2。在单台变压器接入的情况下采用70 mm2。电缆沟或电缆排管结构，水下敷设方式须根据具体工程特殊设计。

4.2.1 中压分支线路配置

分支线一般采用辐射式结构，架空网分支线不宜超过三级，电缆网仅设置二级分支线。架空网一级分支线供电总容量不宜超过整条线路装机容量的1/3，二级分支线供电总容量不宜超过500 kVA。电缆网分支级环网室（箱）供电总容量不宜超过1000 kVA。

配电变压器压器不宜超过630 kVA，单台干式变压器不宜超过1000 kVA。配电室单台容量可选用400、630、800、1000 kVA；箱式变电站单台变压器容量可选用400、500、630 kVA；配电室、箱式变电站高压开关一般采用环网负荷开关，变压器间隔及低压出线应按最终容量设计。低压网络供电半径原则上不超过400 m。当无法满足上述要求时，供电半径可适当延长，但应满足电压质量要求。配电变压器容量不大于200 kVA 时采用1～2 回出线，315～400 kVA时采用2～3 回出线，500～1000 kVA 时采用6～12回出线。单户最大负荷≤40 A 的采用单相供电，最大负荷＞40 A 的采用三相供电。低压配电网主要采用TN、TT、ⅠT 接地方式，其中TN 接地方式主要采用TN-C-S、TN-S。低压配电网应结构简单、安全可靠，一般按照放射型、树干型两类进行规划设计，必要时相邻低压电源之间可装设联络开关，以提高运行灵活性。

架空线路：低压架空导线采用绝缘导线或集束型导线，主干线截面选择：主干线路应采用120 mm2，分支线路应采用70 mm2。采用不低于10 m的电杆，有特殊要求时可采用非预应力电杆。

电缆线路：低压电缆主干线路采用240 mm2，分支线路采用150 mm2、95 mm2。

接户线：采用架空绝缘导线进线，单相接户线导线截面宜采用25 mm2，三相小容量接户线导线截面宜采用16 mm2，三相大容量接户线导线截面宜采用50 mm2。采用低压铜芯电缆进线，单相接户线导线截面宜采用16 mm2，三相小容量接户线导线截面宜采用16 mm2，三相大容量接户线导线截面宜采用35 mm2，集中表箱接户线导线截面宜采用50 mm2。

表前线：普通住宅宜采用10～16 mm2铜芯导线。

5 智能电网，畅通未来社区

开展中压线路配电自动化智能终端部署，实现主干线分段开关、联络开关及重要分支等重要节点自动化终端覆盖率100%，完成配电网格内重要线路的全自动FA功能投运，实现供电网格全自愈。

5.1 配电自动化终端全覆盖

5.1.1 电缆网

开关站、开闭所、环网柜（箱）及具备环网作用的配电室安装“三遥”配电自动化终端设备（DTU），通信方式优先采用光纤,做好相应信息安全防护措施。

5.1.2 架空网

主干线方面，线路首端（10#杆及之前）安装远传型故障指示器，分段开关配置智能开关（投合闸加速），其他分段普通开关处配置远传型故障指示器，联络开关配置智能开关（为线损计算提供电量数据），通信方式采用4G APN 或5G 无线方式接入。

对与主干线相连分支线的配变数量大于3 台或容量大于1000 kVA 或长度大于1 km 的分支线，在分支线首端（原则上在1#杆）安装智能开关（过流保护+重合闸），分支线中其他普通开关处安装远传型故障指示器。

5.1.3 混合网

电缆网和架空网部分配置原则不变，电缆线路上杆后1#杆须安装智能开关，通信方式采用4G APN或5G无线方式接入。

5.1.4 智能配变终端

增强型智能配电台区以满足“营配融合与源网荷储协同优化”为主，通过对配变节点信息、用户表计信息、台区分支节点信息、台区可调资源信息（分布式光伏、电动汽车充电桩、分布式储能）及其他相关信息的采集，实现配网运行状态感知、营配业务贯通提升、优质服务精益管理、源网荷储综合优化等功能，支撑多元融合配电网的建设。

5.1.5 供电环节终端

提升用户侧智慧物联网感知能力。支持海量接入并精准控制电源资源、储能资源和用电负荷。加大用户侧新能源接入力度。建立电动汽车有序充电服务、光伏等新能源接入服务、储能装置智能应用服务等新能源服务新业态，依托感知数据建立计量装置异常等分析模型，提高专公变用户、分布式电源用户计量准确率。

建设末端电网智能感知系统。基于完善台区配变的拓扑关系，在配电变压器侧安装主端设备，在分支箱和电能表箱安装从端设备，并利用电力宽带载波实现配变、分支箱、电能表箱的数据逐级传输，由用采系统获取配变、分支箱及具体用户电能表的电流、电压等数据，及时感知配电网设备状态。该系统还可以通过分析分支箱、电能表箱的电流电压变化情况，了解末端供电线路阻抗变化，判断线路是否存在老化、接地等问题，在线监测低压线路状态，为低压电网的主动运维提供支撑。

5.1.6 用电环节终端

电动汽车充换电设施监测终端。深化充电网、车联网、互联网“三网融合”，分布式电源监测终端。实现区域分布式电源统一监视、协调优化控制功能。

5.2 实施智能运维保障行动

深化红外、局放、无人机备等智能巡检装备以及移动作业终端的应用，常态开展未来社区配电线路等智能巡检，建立缺陷隐患台账，做实闭环整改。大面积开展不停电作业。

摸排重要场所保电线路、接入点、发电容量等信息，制定未来社区乡村会客厅、水幕电影等重要场所保供电专项方案，开展保电应急实战演练，为莲花未来社区重大活动提供坚强电力保障。

5.3 实施主动抢修数字化行动

以未来社区“抢修过程主动可控”“故障信息智能分析”为思路,依托配电自动化、供电服务指挥等系统，应用基于智能融合终端的台区大管家等模式，实现故障精准定位、停电通知精确到户的主动抢修。根据故障特征片段数据，基于电网资源业务中台，结合运维周期、运行状态、历史故障等信息，辅助完成故障在线诊断和辨识，制定最优抢修策略，提高抢修效率。

6 绿色电网，赋能未来社区

“十四五”加快电网建设，保障新能源的全额消纳。全面推广“光伏+”模式，在特色小镇等建筑屋顶继续推进分布式光伏应用，在养殖鱼塘等建设渔光互补光伏电站；在荒山荒坡、设施农业林业用地，标准化建设农光互补、渔光互补、林光互补电站。加强与政府合作，电网引导光伏电站合理布局；加快光伏即插即用技术推广，保障光伏接入快速、安全、可靠，实现光伏接入向“光伏插座”的转变。

6.1 打造零碳排放示范区

围绕清洁能源推广利用，以及“零碳”企业、园区等示范试点，成为我市碳达峰碳中和的标志性工程，重点探索打造衢江莲花“零碳”未来社区等。

6.2 实施高弹电网乡村试点建设行动

面向社区居民、农业生产基地、大型公共建筑等推广应用“太阳能+空气能热水”“光伏+储能”“热泵+储冷储热”等技术，提供“供电+能效”服务，出具“能效账单”，引导用户用电行为，汇聚互动潜力，以强交互能力支撑高弹性电网负荷侧建设，实现源网荷储协同友好互动，多能协同提高社区清洁能源利用率和综合能效水平。试点应用氢电耦合方舱，就地开展分布式光伏余电制氢，拓展氢能在农业、农村的应用场景。

6.3 实施乡村区域碳中和试点行动

全面摸排梳理莲花未来社区主要用能主体碳排放和清洁能源消纳情况，充分运用“碳能看板”“绿能看板”，实时统计分析社区内各类能源消耗、碳源结构、碳排放、新能源消纳等数据，推广使用“绿能码”，动态评估社区碳中和进程，为社区能源消耗高效控制和碳排放精准治理提供技术及服务支撑。

6.4 实施新时代乡村电气化提升行动

在蔬果种植、生猪养殖等生产、加工基地推广使用电育苗、电喂养、电喷淋等电能替代技术产品，实现降能耗、提产量。支持全力打造盛世莲花农业观光园“全电景区”和范诗画·望谷、铺里花匠等“全电民宿”，提升电能占终端能源消费占比。

6.5 实施助推乡村绿色出行行动

服务新能源汽车下乡，推广电动汽车一站式租售服务。推动莲花未来社区景区配置电动观光车，在房车营地建设充电设施，加大电动汽车充电网络电源配套投入，服务莲花未来社区实现2022年充电桩配建比例达50%目标落地。

7 未来电网，添彩未来生活

构建“数字乡村·智慧能源”平台，开发民生关怀、产业振兴、智慧安全、绿色低碳等N个应用场景，推动政府决策科学化、公共服务高效化、社会治理精准化。

7.1 民生关怀应用场景

老人健康跟踪及重点人群异动监测方面，以电力负荷监测数据直观反映老人健康及重点人群异动状况，并推送至社区网格员，由其核实闭环。社会救助对象用电政策享受方面，以优惠用电政策办理用户数的总量及变化量，反映出莲花未来社区内惠民政策落地情况，辅助体现社区共同富裕程度。社区人口流动分析方面，通过电力负荷数据跟踪未来社区人口流动情况，支撑社区科学施策。

7.2 产业振兴应用场景

展示莲花未来社区重点行业（种植业、畜牧业、旅游业等）度电产值、电量增长等数据，支撑社区及时了解行业生产经营情况，分析经济发展趋势。

7.3 智慧安全应用场景

丰富用电安全知识、电力设施保护宣传等，提升互动体验性。高压企业用电安全方面，依托用电健康码模型对莲花未来社区范围内企业用户用电安全情况进行评估和展示，指导其精准开展用电安全隐患排查，并督促完成闭环整改。低压用户用电安全方面，安装智能微断设备实现用电情况实时监测、故障告警、断电保护等功能，并将告警信息实时推送至农村用电安全管理员，开展上门检查维修。