新能源汽车下乡 农村电网要“强身健体”

■ 中国电机工程学会农村电气化专业委员会 孔繁钢

2023年中央一号文件，明确鼓励有条件的地区开展新能源汽车和绿色智能家电下乡。中央政治局会议、国务院常务会议多次部署加快建设新能源汽车充电基础设施，并相继印发《加快推进充电设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》（发改综合〔2023 〕545号）等文件。

国家发改委、国家能源局、国家乡村振兴局2023年7月14日印发了《关于实施农村电网巩固提升工程的指导意见》（发改能源规〔2023 〕920号）（以下简称《指导意见》）。意见强调，统筹考虑乡村级充电网络建设和输配电网发展，做好农村电网规划与充电基础设施规划的衔接，加强充电基础设施配套电网建设改造和运营维护，因地制宜、适度超前、科学合理规划县域高压输电网容载比水平，适当提高中压配电网供电裕度，增强电网支撑保障能力。在东部地区配合开展充电基础设施示范县和示范乡镇创建，构建高质量充电基础设施体系，服务新能源汽车下乡。这个《指导意见》为我国今后农村电网的发展指明了方向。

相比城市地区，我国农村电网承载力相对薄弱，农村用电负荷相对较低且相对分散。从地区发展水平来看，东部地区相对较强，东北、中西部地区相对较弱。目前，我国县级以下区域公共充电桩总数仅占全国公共桩总数的9.45%，农村居民家用交流充电桩总体数量也较少。随着新能源汽车下乡政策落地，农村电网中的电动汽车充电负荷将迅猛增加，并呈现出与以往农村用电负荷迥异的负荷特性。现有农村电网负荷具有典型的季节性和日负荷特点，若不针对电动汽车负荷加以引导，其无序充电势必会引起配电网供需不平衡的问题。农村电网的既有平衡格局将会被打破，如不加以提升改造，农村电网将难以适应新能源汽车下乡的需求。

增强农村电网的承载能力

经过国家多年对农村电网改造升级的投入，农村电网的供电能力逐年提升，当前我国农村电网的承载力与农村地区的用电负荷总体上是基本适应的。但是，随着新能源汽车下乡的政策推进，农村电力负荷将会有较大增长。电动汽车充电负荷将是农村地区家庭用电中功率最大的负荷，家庭私人交流慢充电桩的充电功率一般在7千瓦左右，远远高于冰箱、彩电、空调的负荷。公用直流快充电桩的单枪负荷一般在60千瓦左右，相当于约20个普通农村家庭负荷。随着新能源汽车渗透率的不断提升，农村用电负荷将逐渐快速增长。

《指导意见》提出，到2025年，东部地区农村电网户均配变容量分别不低于3.5千伏•安，中西部和东北地区分别不低于2.3千伏•安，要求各地结合实际差异化制定本区域发展目标。实际上，这个标准是最低标准。比如，我国东部地区的浙江省2022年农村户均配变容量达到了5.21千伏•安，但是同样也存在局部地区配变负载率高，电动汽车充电桩安装困难的现象，需要增容布点。因此，要确保电动汽车下乡后，有桩可用、便捷充电，就必须适度超前、科学合理的规划县域高压输电网容载比水平，适当提高中压配电网供电裕度，增强电网支撑保障能力。同时，考虑到电动汽车在农村的渗透率有一个渐进的过程，充电负荷也有一个逐渐上升的阶段，农村电网的巩固提升也要按照当地农村电网发展规划，有序的增加投资，有序的开展建设。

重视农村电网的电能质量

大量新能源汽车下乡，增加了农村电网的负载，如果不加以重视，会引起农村电网电能质量下降，主要反映在电压合格率、供电可靠性下降、电磁谐波的注入造成“污染”等。目前，我国中西部和东北地区农村电网还广泛存在农村配电网单线、长距离送电现象，导致低电压、低可靠性等问题。

《指导意见》提出，到2025年农村电网供电可靠率和电压合格率东部地区不低于99.94%、99.9%，中西部和东北地区不低于99.85%、99.2%。要提高电压合格率和供电可靠率，最根本的措施就是进一步加大农村电网的投资。具体措施是适当提高中压配电网供电裕度，增加农村电网中变电、输电线路容量和居民的户均配变容量，减少单线、单变数量，增加配电变压器的布点，缩短配电线路的供电半径，因地制宜采用环网供电方式，进一步增强电网支撑保障能力。同时，要确保农村电网中电动汽车充电设施均衡接入，采用有序充电控制等手段，动态调节电网各相充电功率，平抑电网中随机充电负荷引发的三相不平衡、低谷电价起始时段集中充电对电网冲击负荷，稳定农村电网的电压质量。

其中，谐波问题是电动汽车下乡、大量充电桩运行以后的电能质量问题重点。电动汽车充电是非线性负荷，充电过程中有谐波产生，会引起线路发热量增加，变压器损耗增大；在充电站内部，也会导致计费系统不准确、电子设备工作不正常等等。电动汽车的充电装置包括直流充电机和交流充电机两种形式，目前对直流充电站已经有比较完善的谐波治理措施，但是对交流车载充电机谐波治理的研究成果还比较少。新能源汽车下乡以后，根据现行的居民用电低电价和峰谷电价政策，居民家里自建交流充电桩，并利用夜间低谷电充电已经成为一种普遍趋势。目前市面上出售的多是带有滤波补偿功能的车载单相充电机，虽然当前农村电动汽车渗透率较低、影响较小，但是未来大量的这类充电桩接入以后，对农村电网的谐波注入风险加大，要予以高度关注和重视。因此，建议当地电网企业对新能源车渗透率高的地区，要加强电网谐波的检测和溯源，产生谐波后及时采取措施，防范谐波污染传导到电网造成电能质量下降的风险。

加快农村电网数字化服务转型

农村电网的数字化转型和充电设施的智能化、便捷程度，将影响电动汽车在农村地区的发展和农村电网的安全可靠运行。我国农村电网在数字化转型和服务方面与城市电网相比，还有较大差距。目前，在农村地区电网的数字化转型以及充电设施感知控制、安全可靠通信，以及车、桩、网信息贯通等方面还不完善，车企平台、运营商平台、电网公司信息系统之间基本未实现互联互通，难以有效共享交互信息，影响了农村电网中充电设施的有序充电、V2G车网互动（电动汽车闲置时按需向电网卖电，需要充电时向电网购电）、充电设施的维护监测和方便快捷使用。

因此，要加快县级及以下的电网企业和农村电网数字化转型升级。一是要加快农村电网中的数据采集、传输和自动控制装置的部署。二是推动政府相关部门完善充电设施并网标准，明确通信规约、信息交互、运行控制等要求，建立配电台区侧终端与充电桩之间经济可行的本地通信通道。三是按照“一个终端、一次采集”原则，按需部署具备充电桩控制功能的台区侧采集终端、提升采集频次，支撑本地有序充电控制及市场交易类业务。四是电网企业的农村供电所要加快数字化转型，为农村用户提供网上数字化服务平台，为充电桩的安装接电、故障处理、费用结算等提供更为便捷的数字化服务。

推进农村可再生新能源与充电设施融合

农村地区是各类分布式可再生能源的集聚发展区。要积极推进分布式可再生能源与电动汽车充电设施建设的融合发展，探索绿色充电设施的技术和商业模式。在分布式光伏、风电等可再生资源富集地区，引导在乡镇政府、村集体办公服务区、旅游景区、民宿集聚区、村级能源站等公共场所，建设光、风、储、充一体化的集中充电场站，提升充电设施的自治管理和主动支撑能力。在公路道路服务区，根据大功率充电设施接入需求，合理预留供电裕度，并配置移动充电车“即插即用”接口，兼顾日常充电和节假日短时高峰充电的需求。在公路服务区，要积极探索“路域光伏汇流升压+储能+充电站”建设模式。在农村居民家庭，推动采用“户用光伏+户用充电桩”接入模式，努力提升农村充电桩接入能力和光伏消纳水平。

此外，还可以充分利用当地的分布式光伏、分散式风电、生物质发电以及小水电等可再生能源，试点开展微电站、微储能、微能网“三微”协同示范。建设一批V2G车网互动先行示范区，探索规模化充电设施聚合参与电力需求侧响应、电力辅助服务及现货市场等。