基于第二道防線通電的新型綜合能源供電系統研究

王大軍

摘要：我國陸地邊境線長，近來邊境安全形勢面臨風險挑戰，邊境防控及其第二道防線通電具有重要戰略意義?；谛陆车貐^第二道防線通電現狀，結合最新5G技術應用及綜合能源發展情況，提出智慧型綜合能源供電系統，經過技術經濟性及投資合理性比較分析，得出不同供電距離兩種通電方式的優勢。根據案例分析，采用新型綜合能源供電系統，可有效彌補和改善傳統光伏供電、電力延伸等供電方式存在的問題和弊端，可大幅提升第二道防線安全質量和效率效益。

關鍵詞：第二道防線;智慧型綜合能源;電力延伸;技術經濟

1現狀分析

1.1電力延伸受限，供電質量不穩

部分BF監控布點分布于“散、偏、邊、遠”區域，受生態環保政策等多重限制，電力延伸架設難度大。對于已經電力延伸的邊境區域，因線路超過正常供電半徑（10千伏電壓等級不宜超過15千米，220/380伏電壓等級不宜超過0.5千米），線路末端電壓超出監控和通信設備的正常工作電壓范圍，造成設備無法正常工作或損壞，導致監控掉線率較高，占比約10.5%。

1.2特殊天氣適應性較差

部分光伏供電設備配置，未達到統一技術標準要求。特殊天氣情況下（陰雨、 暴雪、極寒天氣）光伏板與蓄電池供電能力不足，造成監控、通信設備斷電停運，掉線率約占12.7%左右。

1.3線路故障、檢修停電

電力延伸的供電線路，受惡劣環境、氣候等不可抗力影響，故障跳閘，或線路檢修維護停電，造成監控設備大范圍斷電。

通過對以上問題的梳理，針對部分BF點“散、偏、邊、遠”區域，傳統的供電方式均存在較大弊端，供電質量不穩、設備維護難度大、監控掉線率較高、投資成本較大。建議綜合考慮相關規范標準及效率效益等因素，根據最新應用技術成果，結合實際，解決地區第二道防線通電問題。

根據最新技術發展和應用，結合當地風光等優勢資源，靈活采用新型智慧型綜合能源供電系統通電方式，如下圖1所示，保障該地區第二道防線供電質量，同時達到經濟和社會效益最優。

2智慧型綜合能源供電系統概況介紹

智慧型綜合能源供電系統，主要依托光、風、柴、水、儲等綜合能源/儲能設備，采用智能+5G技術優化升級進行獨立可靠供電。在系統構成上，具備常規電力系統的所有要素，包括電源、網架、配電設施、控制系統和負荷等，通過相應的智慧控制策略，能夠實現自身功率平衡和穩定運行，提升供電可靠性和電能質量。由于其就近向附近供電的特點，可減少投資，降低損耗，建設周期短。

按照電源配置方式可分為光（柴）儲型、風水儲型、風光儲型等典型的建設模式，其中每種類型供電系統又具有一定的擴展性，代表一類典型的電源配置模式。根據應用場合和當地經濟發展狀況，可以參考《配電網規劃設計技術導則》按照D類和E類地區建設標準進行規劃建設。

其特征與優勢如下：

a環保：優化系統部件配置、運行模式等設計，可基本由風光發電，不用或很少啟動備用電源，此時系統無空氣污染、無噪音、不產生廢棄物，綠色環保，提供的是一種自然、清潔的能源。

b節能：完美并充分利用自然資源，使用太陽能和風能發電，在合適的氣象資源條件下，可實現全天候晝夜發電，從而提高系統供電的連續性、穩定性和可靠性，比單用風機或太陽能更經濟、更科學、更實用。

c經濟：只需一次前期投入，沒有后期大量電費支出，也無需變壓器、穩壓器等大量供電設施的建設。

4.方便：是一套獨立的發充儲供電系統，不受電力安裝位置和線路廊道的影響，現場組裝方便。

d合理：最合理的獨立電源系統，可以根據用電情況和資源條件進行系統容量的合理配置，無論怎樣的環境和用電要求，都可做出最優化的系統設計方案來滿足要求。

e智慧：智慧型模塊化設計，采用最大功率自動跟蹤技術，同時對供電方式進行科學的管理，完善的系統控制和安防保護可確保系統在無人值守的情況下穩定可靠工作。

f.靈活：靈活高效的綜合能源發充儲供電方式，實時監測儲能電池組的表面溫度，保證儲能裝置工作在最佳狀態。

g.直觀：監控管理終端內置LCD 顯示功能，可實時顯示系統當前的各個環境參數和各部件設備的工作狀況，包括環境溫度、風力發電及太陽能發電電流與電壓、儲能電池充放電電量、負載用電量等信息。

h.交互：完備的通信和遠程控制管理功能，提供標準接口，可輕松實現系統的遠程控制和交互，完成對系統設備的遙測、遙控、遙信和遙調。

3技術合理性分析

3.1智慧型綜合能源供電系統

智慧型綜合能源供電系統，是一套獨立的、科學的、綠色的供電系統。不受電力安裝位置和廊道的影響，且現場組裝靈活方便?？裳b設在用電中心位置，0.4千伏低壓線路呈輻射狀提供電力供應，供電半徑小，有效避免低電壓問題。全天候晝夜發電+儲能，比單用風機或太陽能更經濟、更科學、更實用，從而提高系統供電的連續性、穩定性和可靠性。智慧型模塊化設計，采用最大功率自動跟蹤技術，同時對供電方式進行科學的管理，完善的系統控制和安防保護可確保系統在無人值守的情況下穩定可靠工作。

受制于儲能電池的性能和容量，且受自然氣候因素影響較大，在高熱、高寒、高海拔地區需采取地埋、裝設保溫箱、采用高性能儲能裝置等方式解決儲能損耗大、設備壽命受損等問題。根據最大用電負荷水平合理配置儲能電池容量，特殊用電負荷輔以柴油發電機備用，能夠保障安全可靠用電。

3.2電力延伸供電方式

電力延伸供電方式，是連接主、配電網電力線路或上級變電站的供電方式，在城鎮、鄉村等及其供電半徑范圍內附近，是最可靠的供電方式，可進行電力線路廊道施工。

受制于邊防布點位于“散、偏、邊、遠”區域，處于配電網末端或電力尚未延伸到位的區域，且采用單輻射方式供電，由于長距離串供，造成電壓低，還易導致在故障和檢修情況下大面積停電，受制于自然條件故障點排查和搶修時間較長，供電可靠性不高。因此，其供電可靠性主要考慮其供電距離，一般要求不超出各電壓等級的供電半徑為宜。但由于用電負荷較小往往存在輕載問題，增加了變壓器和線路損耗。

4投資合理性分析

4.1智慧型綜合能源供電系統

據調查了解，一般牧民定居點、抵邊村及邊防用電負荷一般不超過1000千瓦。以下將用電負荷限定在1000千瓦以內，按照儲能裝置能夠為最大用電負荷連續提供10小時電力供應考慮，選擇不同負荷區間測算20年壽命期投資規模，包括建設一次投入成本和運維成本，考慮利用年限約為10年，為方便對比分析，需在第11年初，再追加一次建設投入，運維按20年計。因此，不同最大用電負荷下，投資成本為一固定值，以智慧光儲型為例，具體見下表所示。

4.2電力延伸供電方式

電力延伸供電成本主要考慮建設成本和運維成本，隨著供電半徑增大，供電電壓等級隨之升高，投資愈大。各電壓等級具體單位投資情況見下表：

根據以上內容綜合分析，不同負荷規模情況下，不同電壓等級電力延伸供電的臨界距離各不相同，在供電半徑允許范圍內，供電距離不超出臨界距離的情況下可選取電力延伸方式，反之以新型綜合能源供電方式較為經濟。因此，最終結合實際供電距離，參考測算臨界距離結果即可選取最為經濟的供電方案。

結合經濟技術比較情況，考慮各電壓等級供電半徑要求，通過測算得出供電距離對應供電方式對照表，具體供電方式可根據對照表5確定?？紤]設計標準，用電負荷100千瓦及以下接入0.4千伏電壓等級，100至8000千瓦接入10千伏電壓等級。依次按用電負荷規模計算可得表4如下：

當用電負荷確定時，可通過臨界供電距離比選出投資最優供電方案，如供電距離超過18公里，對照表五，可確定采用智慧光儲型綜合能源供電系統通電方式。

5結論

綜上，采用新型綜合能源供電系統，可有效彌補和改善傳統光伏供電、電力延伸等供電方式存在的問題和弊端，可大幅提升第二道防線安全質量和效率效益。新型綜合能源供電系統具有較大應用前景，后期根據最新技術研發成果，不斷推進智慧型綜合能源+5G相關成果應用，充分保障我國第二道防線及邊境地區安全。