分布式光伏開發助力鄉村振興戰略實施的實踐與探索

第三十八屆山東省企業管理現代化創新優秀成果

分布式光伏是我國可再生能源領域的重要組成部分，對我國乃至全球能源結構轉型具有重要意義。在“碳達峰碳中和”“脫貧攻堅”“鄉村振興”等國家戰略的持續驅動下，分布式光伏發電已發展成為支撐可再生能源高質量發展的主力軍之一，農村戶用光伏也全面駛向發展快車道。

一、主要經驗做法

（一）政企聯手廣泛發動群眾

整縣推進既無任何經驗可循，也無成熟的商業模式可參考，電力集團接到任務后立即成立工作專班會同沂水縣領導牽頭的光伏專班人員，積極調查研究，問計于民。一邊收集資料開展政策研究，一邊對接政府、企業和老百姓，宣講上級政策，了解利益訴求。項目專班克服重重不利因素，僅用時不到一個月就走遍沂水19個鄉鎮，編制完成《沂水整縣推進分布式光伏規?；_發試點方案》上報省能源局。

整縣開發農村戶用光伏是重中之重，也是最大的難點所在。客觀上大量農村房屋閑置失修，農網線路老舊，臺區變壓器接入困難；主觀上部分老百姓存在著光伏是否“影響風水”、“有輻射”等錯誤認識，有些農戶受前期“光伏貸”影響收入預期過高，群眾發動難度大。專班人員迎難而上，會同縣光伏專班選取一批支部班子團結、群眾基礎良好、房屋質量較高的村開展試點，進村入戶，印發明白紙，宣傳發動，以點帶面，集中連片，迅速打開了局面。

經過四個月的不懈努力，2021年10月29日項目開工儀式在沂水縣黃山鋪鎮成功舉行，實現全省“首個”開工建設；同年11月26日，武家洼中學光伏項目實現全省“首個”并網發電，創出“山能速度”，體現了國企責任擔當。

（二）實地調研創新安裝方式

整縣分布式光伏開發屬于試點工作，與前期單體項目單一主體開發模式不同，房屋結構類型多種多樣，建設條件復雜。電力集團項目專班根據沂水縣大部分農村地區瓦房為主、舊房居多的實際情況，邊調研、邊摸索、邊總結，兼顧各方利益，創新性提出采用“彩鋼瓦+光伏組件”的一體化安裝模式，即在居民原有瓦面上覆蓋一層彩鋼瓦，在其上再安裝光伏組件，避免屋面和組件直接接觸。這樣既保證了光伏安裝規模，又解決了漏雨隱患，延長了農戶房屋使用壽命，同時減少了項目單位后續的運行維護成本，現在已成為當地一道亮麗的風景線和一項深得民心的樣板工程，得到了群眾的交口稱贊。

項目建設過程中，項目組還和施工單位一起研究提出“前拉后拽”“稍高屋脊”“不出屋檐”“增加立柱”等安裝工藝，最大限度確保工程安全，增加光伏組件的抗風能力。項目專班及時總結經驗，先后制定并完善《沂水整縣光伏開發流程》《整村推進開發方案》《光伏電站運行維修管理規程》《沂水整縣項目驗收資料規程》等制度文件，進一步完善了整縣光伏開發的全流程管控。

（三）光儲一體減少電網疑慮

針對農村用電白天少、夜晚多的特性，首創農村地區“光伏 + 分布式儲能”新型微電網電力系統架構，新上 200kW/400kWh 的分布式儲能設備，實現用戶側“源網荷儲一體化”發展，最大程度降低光伏午間高峰對配電網的沖擊，提高農村電網的安全性，實現綠電的充分利用和就近消納。

整村微電網作為實現大規模分布式光伏利用的重要途徑，在寺前官莊村建設的分布式光儲微電網，可降低用能系統對大電網的依賴，優化電網結構，對電網的安全運營和鄉村經濟發展具有積極作用。一是能夠平滑光伏發電的輸出功率。由于光伏發電具有很強的間歇性、波動性和不確定性，并網接入時可能會對電網產生一定沖擊。通過配置儲能設施，實時對輸出功率進行監測和調節，能夠有效地保障電網平順運行。二是提高了電源的備用容量，增強電網安全穩定性和供電質量。當大電網發生故障無法順暢供電時，光儲微電網可作為備用電源，脫離電網由儲能變流器通過專用儲能電池建立穩定電壓，保證區域內穩定正常發電，為本地獨立供電，從而保障區域用電安全。

光儲一體微網就是通過在用戶端構建小型微電網系統，增強光伏并網友好度，提升光伏自發自用率，即可并網運行，也可獨立輸出電能，能夠彌補大電網在穩定性上的不足。分布式微網固有的獨立性可以避免因大電網一處的系統故障（包括分布式光伏自身產生的故障）引發大面積停電，通過減少對集中供電系統的依賴，極大地提高了電能的安全穩定性。

儲能廣泛參與分布式光伏布局，可以最大化調動負荷側的調節響應能力，通過余電上網等場景，用市場價格信號調動用戶積極性，增加負荷側調節的靈活性，實現用戶側“源網荷儲一體化”發展。

（四）多方共贏創新合作模式

合理的收益分配機制是整縣光伏開發工作成敗的關鍵，項目專班通過充分調研，實地摸排，針對黨政機關、學校醫院、企業廠房和農村居民四類建筑結構和利益主體分別制定了開發合作方案。

針對黨政機關屋頂，項目專班采用示范先行、租金免收、電費打折的合作開發模式，迅速在縣防疫中心等單位打開局面，通過政府示范引領，整縣屋頂分布式開發工作快速在沂水縣得到順利推進。針對學校、醫院等公共建筑，采用定點幫扶、電價優惠的形式，免費安裝光伏組件，光伏所發電量優先自用、余電上網，實現學校、醫院的用電成本有效降低。針對工商業屋頂，采用因地制宜、打造“零碳”廠區的形式，綜合廠房的結構形式、承載能力、有效可利用屋頂面積、業主用電負荷等情況，定制化整套自用比例最高、電價最優的光伏開發合作方案，既盤活了車間屋頂閑置資源，又降低了企業用電成本，企業完全消納綠電，打造綠色生產廠區。針對安裝容量最大的農村戶用屋頂，采用“光伏 + 彩鋼瓦”“光伏 + 租金”的形式。針對農戶自身需求差異，想要盡快拿到租金的就直接在房屋屋頂建設光伏，并網首年即可拿到租金；想要屋頂增加保護、對租金訴求不強烈的就在農戶屋頂加裝彩鋼瓦，農戶可在并網第三年末收取租金。既滿足了農戶個性化需求，又能提高光伏的安裝容量。

通過一系列靈活多樣、因地制宜的合作模式創新，沂水整縣屋頂分布式光伏項目最大程度的改善了農民的生活水平，實現農村戶用、工商業、黨政機關、學校醫院等全場景分布式光伏應用，帶動沂水縣清潔能源產業的發展壯大。

（五）技術革新保障系統安全

1.整村匯流

在整縣光伏開發過程中，除了群眾的訴求眾口難調，并網難是遭遇的另一大難題。前期很多村民屋頂已經安裝完成，按照國網公司有關要求臺區變壓器已無接入容量，導致后續整體開發沒有接入空間。

在江家官莊村，項目率先采取10kV集中升壓并網的整村匯流模式，最大程度上解決了群眾安裝意愿高而電網消納能力不足的問題，實現了資源利用率最大化。

整村匯流，顧名思義就是將整個村莊的電流進行匯集，統一升壓并網。在以往的開發模式中，往往是居民或者企業一戶一開發，導致場址分散、線路零亂，難以形成規模，管理維護難度較大。整村匯流模式下是將整個村的屋頂作為一個整體進行項目開發和建設，形成單獨的一個光伏電站，通過集電線路將所發電量進行集中升壓并網。該技術適用于鄉村分布式光伏的規模化開發，能夠降低建設成本、提升系統效率，而開發者只需定期向居民支付屋面租金，居民每年獲得額外經濟收益，形成和諧共贏新局面。

集中匯流方案將居民屋頂進行整合開發，根據屋頂大小和集中程度選擇合適容量的逆變器進行配置，最后將全村所有光伏項目集中匯流至一臺或幾臺專用升壓變壓器，通過10千伏線路并入電網。

相對于傳統戶用光伏解決方案，整村集中匯流解決方案在技術和開發模式上均有較為明顯的優勢。

2.多合一5G融合終端

在寺前官莊村，結合供電部門的農網改造在全村實現5G信號的全覆蓋，“5G通訊 + WLAN”新型電力系統在該村率先建成。多合一5G融合終端融合了5G通信終端、縱向加密、遠動機和AGC控制的功能，滿足整縣光伏、地方電廠及10千伏以下分布式光伏以直采方式接入調度主站，進行自動功率控制的功能，同時，設備具備容器化APP管理功能，極大的方便了后期的運維和管理。

通過5G切片網絡通信，場站端采用多機合一的一體化采集通信設備，同時具備無線通信、加密芯片、遠動傳輸、AGC子站等功能，光伏逆變器信號通過可信WLAN網絡、電力載波網絡或485有線網絡和多合一5G融合終端通信。項目專班將寺前官莊整村開發分布式光伏電站作為建設試點實現可觀、可測、可控、可調功能，在村委南側架設5G通訊基站1座，實現了村內5G信號覆蓋，滿足無線通訊需求，同時對24臺100千瓦的逆變器通信單元進行改造，安裝12伏直流電壓模塊和5G通訊模塊各24套，在升壓站內安裝具備AGC功能的四合一通訊終端1臺，將寺前光伏電站接入地調控制系統。通過四合一終端，與24臺逆變器建立可靠的通訊聯系，實現光伏電站發電功率的平滑調節。

3.臺區增容

隨著全國整縣屋頂分布式開發建設的不斷深入，多數農村面臨安裝戶數較少、不具備整村匯流的條件，或部分村雖然安裝戶數較多但整村匯流的預制艙規模較大、占地較多，村內無建設用地，無法在村內建設，導致項目并網困難。國家電網現行典型圖設計規范中柱式變壓器最大容量為 400kVA 以沂水縣堯崖頭村為例，該村光伏安裝戶數為62戶，安裝容量約987kW，因村內無建設用地不能采用整村匯流模式，若按照常規模式安裝，需在村內原有2臺柱式變壓器的基礎上新增3臺，村內線路無法布置。國網公司多次現場調研問題遲遲得不到解決，導致光伏板安裝完成卻長期無法并網。項目專班積極創新，聯合沂水縣發改局、國網沂水公司共同研究采取臺區增容的方式，柱式變壓器容量由 400kVA 增大至630kVA，在滿足國網安全運行的前提下，委托專業設計院對該種形式的變壓器、JP 柜等的尺寸、重量等進行建模核算，采用增強線桿及橫撐尺寸，確保承載力滿足要求。采用 Ω^ω500kVA+630kVA^′′ 的方式，新增兩臺柱式變壓器，既滿足了村內線路的布置要求又實現了該村的順利并網。

通過這一創新舉措，徹底解決了長期縈繞堯崖頭村62戶村民的問題，在提升農戶收益的前提下，實現了“應并盡并”。通過一段時間的安全運行，該并網方式迅速在沂水縣各村的到推廣應用。

（六）智能運維提升管理水平

近些年分布式光伏項目井噴式發展，一些建設運維方面的問題層出不窮的出現。首先，前期多數項目一哄而上、建設標準低、設備安全性能差、線纜老化情況普遍、運維不到位，存在較為嚴重的安全風險。其次，分布式電站規模小、位置分散無法實現巡檢工作的規范化管理。最后，對電站運營及運維目前傳統方案以人工運維為主，效率較低，出現故障需專家現場診斷，運維成本高，運維不及時，影響電站整體收益。

針對上述問題，電力集團新上一套適應光伏現代化管理的運維一體化管理系統，整合前端物聯感知、網絡傳輸、集控中心三大系統，通過先進數字信息技術、物聯網技術、無線通訊技術、互聯網技術與光伏技術跨界融合，提供從發電設備到無線傳輸，以及統一運維管理的全智能生態智能光伏解決方案，助力打造“高效發電”、“智能運維”、“安全可靠”的光伏電站，讓運維更智能，最終實現電站“智能、高效、安全、可靠”運行。

智能化運維平臺能夠實現“滴滴式”一鍵派單，實現故障高效閉環，全流程電子化。系統運維大屏可將電站運行狀態、地理位置、設備告警信息與運維人員等信息集中一屏展示。一旦產生告警，將在運維大屏查閱故障發生的電站信息、產生原因與處理意見。并將告警轉消缺，結合運維人員當前與故障電站距離、累計的待處理工單等情況，針對性派送工單給相應運維人員，保障問題可以快速高效解決。

除此之外，傳統的方案因無法精細化監控到組件運行情況，通常需要一個季度上站巡檢2-3次，排查組件接線、外觀狀態等情況。本系統云電站視圖中支持組件級發電監控，每一塊組件的發電量遠程可視，發電狀態精準掌控，減少盲目上站的巡檢次數，一個季度僅需1次，進一步降低了運維成本。

在項目實施及運營過程中，先后迎接國家能源局、中國電力聯合會、中國可再生能源學會、安徽省靈璧縣、陜西省寶雞市等來自全國各地的考察觀摩團40余次，受到新華網、人民網、大眾日報等媒體的廣泛宣傳報道，整體達到了整縣推進分布式光伏規?；_發的試點預期效果。

二、實施效果

（一）社會效益

電力集團始終以大力發展清潔能源、履行社會責任為己任，通過整縣規?；_發，實現農村戶用、工商業、黨政機關、學校醫院等一系列光伏清潔能源項目落地，帶動沂水縣新能源產業的發展，形成了新的經濟增長點。

首先，在沂水設立項目公司，項目建設過程中相關稅收全部留在沂水，累計為當地增加稅收1000余萬元。在開發農村戶用項目時，盡可能盤活村委閑置資產，利用廢棄的空地、煙站等區域建設光伏項目，實現村集體增收。農戶則通過租賃的方式，租用農戶閑置屋頂建設光伏項目，惠及群眾近千戶，年可實現增收近130余萬元。

其次，“整村分布式光伏開發與鄉村振興”成功結合和創新應用，實現了農村戶用分布式光伏統一規劃安裝，根本上改變了社會上對光伏安裝會損壞屋面結構的固有觀念，有效解決了戶用光伏規模小、經濟效益差、運營維護難、開發成本高等問題，延長了房屋使用壽命，一定程度上保障了光伏電站的安全穩定運營。寺前官莊作為技術結合創新示范點，整村開發和建設模式一致，極大程度提高了該村的美譽度，打造出“光伏 + 美麗鄉村”融合示范區，推動鄉村振興與新能源產業的完美結合，促進了農村經濟高質量發展。

最后，沂水整縣項目建成后年發電量約2368萬kWh，年可節約標準煤約為6394噸，每年可減排S02約為710噸，C02約為22734噸， NOx 約為355噸，生態環境效益突出。

（二）經濟效益

項目實施過程中，通過“分布式光儲一體化融合創新技術研究與示范”科技項目的研發和應用，改變了傳統戶用分布式光伏的開發和運營模式，極大提高了農村屋頂的利用水平，擴大了單體項目的建設規模，提升了電站整體的系統效率。

以寺前官莊為例，全村共計農戶200余戶，光伏安裝戶數155戶，占比77% ，電站容量達到2.58兆瓦，平均每戶安裝約17千瓦，項目總規模遠遠超出單戶容量。同時，項目的建設成本相較于可研造價，節約了147元/千瓦。該項目建成后年發電量322萬千瓦時，較設計發電量314萬千瓦時提高了2.5% ，收入額外增加了3萬元／年，相較預期提高了 2.4% ，經濟效益顯著。

（三）行業影響

電力集團負責承建的沂水整縣開發項目并網總規模近22MW，實現省內“首個”開工建設、“首個”并網發電、“首個”群眾收益，摸索并形成一整套可推廣、可復制、高標準建設、后期運維安全無憂的沂水整縣開發經驗，其中在寺前官莊村應用的《分布式光儲一體化融合創新技術研究與示范》項目通過了山東煤炭學會的科技鑒定并達到了國際先進水平，下一步將加快推進該技術的應用，更好的助力鄉村振興。

目前，項目已作為典型示范以全省第一名的成績被山東省能源局報送至國家能源局，參加全國整縣分布式光伏規?；_發工作的評比。

（作者單位：山東能源集團電力集團有限公司）