巍巍乌蒙，高耸云霄。在中国少数民族特色村寨——贵州省六盘水盘州市羊场乡纳木村，一套源网荷储有序互动的乡村新型电力系统正如常运行。
贵州电网公司根据边远山区农村绿色化、低碳化转型需求，因地制宜建设六盘水羊场乡新型电力系统示范区(以下简称“羊场示范区”)。该示范区通过南方电网公司首批新型电力系统示范区验收，探索出一套适用于山区分布式电源典型场景、高效低成本的新型电力系统建设方案。
抓住契机 发展屋顶分布式光伏
位于乌蒙山深处的羊场纳木村，以喀斯特地貌为主，有丰富的太阳能资源，年平均日照时数超过1500小时。
近年来，这里建起屋顶分布式光伏，村民拥有了自家的绿色电站，村民在使用清洁电能的同时，还可将多余的电量并网售卖，发电收益归居民所有。
然而，边远农村电网普遍存在配电线路网架结构薄弱、供电半径长、供电区域广等特点，再接入波动性较大的光伏电源，其消纳并网给农村电网又加上了一重考验。
屋外太阳光照很好，家里电器反而用不了……羊场纳木村的村民岑天军找来供电所师傅检查，原来是家里电压达到260伏，已经超过额定电压，引起过电压保护动作，导致一些电器无法启动。
“建筑屋顶大量分布式光伏接入普遍存在‘过电压、三相不平衡、配变重过载和谐波’等问题，不仅困扰居民用电，也对电网安全运行带来一定的影响。”作为该示范项目的主要牵头人之一，贵州电网公司二级领军专业技术专家蔡永翔介绍。要解决这一难题，发展分布式智能电网、构建新型电力系统是出路。
迎来转机 创建新型电力系统示范
走进纳木村的关庄新村台区，靠近该台区配电变压器的上方装有“一箱A2纸包装盒”大小的铁皮箱——这里集成了羊场示范区创新应用的低压交直流装备，实现交流电和直流电的灵活转换。再配上它的“智能终端”搭子，电源上路后“不堵车”“不迷路”。
得益于储能、大数据、云计算、物联网等新技术的快速发展，这为解决羊场纳木村光伏并网消纳问题、提升供电质量带来了转机。
首先要解决薄弱的农村网架问题。通常来说，解决大量光伏接入后的供电可靠性问题，最普遍的思路是扩容和更换配变，但台区依山而建，供电半径长，即便换了变压器，末端用户还是会存在低电压现象。
该团队创新采用交直流混合的新型网架结构，在保留现有交流网架结构和用电形式不变的情况下，构建微型独立的闭环电能量生态，对现有的配电主干网架形成有机补充，以缓解台区低电压、因光伏引起的过电压和光伏消纳问题。
“我们借鉴了城市配电网采用直流线路降低配电损耗的思路。以最小损耗为台区末端低电压用户配直流电，为大量反送的光伏电直达首端的储能，不经中间用户。”蔡永翔说。
“交直流混合柔性电网技术还可以解决农村电网普遍存在的低电压问题，相较于传统改造可降低50%—80%的改造成本。”贵州电网公司生产技术部有关负责人测算，以改造2.5公里的低电压台区为例，传统改造大概要60万元左右，而应用该技术改造台区只需要9万元左右，相当于成本降低了80%以上。“低压交直流网架结构充分结合了贵州网架特点解决了现实问题，建议在偏远农村区域试用推广。”来考察的国家能源局专家组评价。
其次，为提升光伏发电的利用率和稳定性，配备储能必不可少。考虑到羊场示范区多以村民的生活用电为主的特点，研究团队以改善整体电网运行环境为目的，采用电网侧储能的方式，配备200千瓦时的构网型储能，精准调制中低压连接点的并网功率参数，避免电能质量问题向上级传播，实现光伏发电“高储低用”、削峰填谷和灵活调节能力。“相比于微电网配储投资来说，该种配储模式是一次因地制宜、精准定制的探索，在满足当地提升供电可靠性的前提下，节约了常规储能的投资成本。”蔡永翔介绍。
在“新型交直流网架+构网型储能装置”的有序互济下，如今，羊场村民用上了安全可靠的绿电，在村里除了农活之外，还发展起了红米生态加工、农家乐等新业态。2023年，羊场示范区用电量87291千瓦时，光伏发电量38368千瓦时，消纳率100%，羊场示范区年电压合格率由过去的99.91%提升至100%，过电压率从90%降至0，过电压现象不再发生。这在羊场示范区建成前，不论是羊场的村民还是供电运维人员都是很难想象的。
把握良机 开发数字化监控平台
散落在各家屋顶的分布式光伏如同流淌在各个山谷和平原上的涓涓细流，微小却持续地汇入纵横交错的大江大河般的电网。如何全局监测分散的溪流分布情况和流量大小，以保证汇入江河平稳有序？答案是走数字化、智能化之路。
“我们通过自主开发的省域分布式光伏监控平台，以及自主研制‘伏羲’芯片智能终端和智能光伏断路器，建成了‘云平台—智能终端—系列端设备’分层的数字化体系。”蔡永翔介绍，这其中，省域分布式光伏监控平台可对全省分布式光伏进行风险监测、智能评估和并网规划，这是南方电网范围内建立的首个对省域分布式光伏进行全面监控的平台。
“基于贵州电网公司市场营销部提供的全省分布式光伏备案数据，我们训练了一套人工智能算法，可以识别标记存在分布式光伏负荷曲线特征的全省台区。”蔡永翔向记者调取了羊场示范区的分布式光伏监测数据，可以看到近期连日阴雨天气下，光伏反送电量254千瓦时，反送时间120分钟。在关庄新村台区10千伏停电作业前，通过该平台能更全面掌握停电设备。对一些未备案的园区工厂光伏，依靠监控平台，可对这些闲时余量并网的光伏进行有效调配……有了可观、可感、可测的省域监控平台，有效提高了配电网分布式光伏消纳能力和安全稳定运行水平，也为农村区域分布式光伏发展提供了有效的技术参考。
目前，羊场示范区采用的新型网架结构及装备和分布式能源数字化技术已在贵州省盘州、紫云、望谟、六枝、湄潭、平塘等市县推广应用。
