山东沂水上小庄村“零碳”电力引领乡村未来
一、案例背景
国家《“十四五”推进农业农村现代化规划》文件中要求，“加强乡村清洁能源建设，加快构建以可再生能源为基础的农村清洁能源利用体系”。沂水县院东头镇作为“红嫂”故里，有着丰富的红色教育旅游资源，是第一批全国乡村旅游重点镇，省委林武书记曾两次到此视察乡村振兴工作。我们所在的上小庄村更是战争年代有名的支前模范村，同时也是沂水县政企联合打造的“红区绿电”先行示范村。
沂水公司锚定结构优化、数据赋能、绿色低碳、高质量发展等农村能源体系变革的发展方向，结合上小庄村资源禀赋，我们以赋能乡村振兴为载体，以建设农村零碳新型电力系统为目标，高效再利用农村沟渠、屋顶、乡村街道等“沉睡”资源，建成1.5MW光伏电站、V2G车网互动充电站、“光储直柔”零碳彩虹驿站、乡村产业柔性负荷调控、乡村共享能源站等试点，将农村实现“碳中和”的单一目标模式升级为农村全域零碳能源供给者的新模式，为农村能源转型提供先行示范经验。
图1 沂水县上小庄村全貌
二、做法实践
（一）聚焦乡村零碳生活的智能化变革
1.高效利用沉睡资源，构建100%新能源渗透率的乡村多元化清洁能源供应体系。建成了村级“光、储、充、放”多源互补绿电供应网络，构建了上小庄100%新能源渗透率的乡村多元化清洁能源供应体系。高效利用农村沟渠、屋顶、乡村主干道等1.2万平方米的“沉睡”资源，建成1.5MW光伏电站，并配置台区云储能，年新增绿电204万千瓦时，能源供应侧降碳2200吨。创新完成“光伏发热墙”乡村供暖建设，为村民提供清洁高效的供暖方式。
图2 光伏走廊
图3 供电台区标准化改造
2.因地制宜汇聚并网，有序接入区域内多场景光伏并网需求。因地制宜采用区域逆变、专线汇聚、专变升压、多点高压并网建设方案，并创新使用可开启式金属桥架、并供双通道同杆架设等多项新技术、新理念，有效降低大容量光伏低压接入对电网的冲击。建设过程中，公司提前为客户预留光伏汇聚专线通道，与公用低压线路同杆双回架设，和谐美观的同时，减少客户投资30余万元。对于装机规模较小的低压并网客户，公司投资20余万元，创新建设交直流分离的光伏汇聚桥架，提前为分布式屋顶光伏预留汇聚通道，并有效提高全村用户低压用电安全性。
3.峪上彩虹贴近服务，电力教育与电力康养服务齐头并进。利用弃用老旧配电室改造建设乡村电力史纪馆，全国首次将县域电力发展历史搬到了田间地头，在游客游览休闲、村民农耕劳作之余，提供了一处生动形象的电力科普展览馆。2024年累计开展6余次未来电力能源科技培训，组织660人次小学生参与安全知识研学与未来能源互动。在空巢老人家中安装负荷控制终端及环境安全监测装置，实时监测家庭用电数据、烟雾浓度、线缆温度等信息，及时研判并预警突发情况，部署“一键服务”设施，提供生活用品代捎代购等贴心服务，有效解决了独居老人智慧康养问题，叫响“峪上彩虹”服务品牌。
图4 开展安全用电培训
（二）助力零碳乡村生产的现代化跃升
1.零碳电力全流程“四可”保障，全面提高新农村供电可靠性。上小庄村以农业种植及初加工产业经济为主，公司首次在低压台区投入自动联络开关，实现全村低压负荷双电源供电，2024年上半年，上小庄村年户均停电时间小于1小时，供电可靠性99.9%以上。我们通过乡村电气化推广，引导农业产业结构调整，创新应用基于AI算法的生姜清洗、制茶、农业大棚等产业柔性负荷调控方式，聚合分布式光伏、储能、可调负荷等资源，形成“低碳、低耗、循环、高效”乡村生产车间微电网。上小庄村电能占终端能源消费比重89.6%，可调生产负荷比例达77.2%。通过能源控制系统节约村内公共能耗37.2%，实现电力资源高效利用。
2.智慧用电消除安全隐患，全力为乡村产业安全用电保驾护航。对全村生姜加工、制茶等重点生产负荷安装智能断路器及温湿度等各类传感器，24小时自动采集剩余漏电电流等异常数据，集成至中央控制系统进行集中监测，实现安全用电信息异常秒级预警，全面保障乡村企业用电安全。
3.共享能源站绿色便民新体验，赋能农业种植取电便捷。上小庄村农业种植产业发达，灌溉用水多为大口井集中灌溉。公司对村内10多处老旧机井进行低碳化替代，创新打造共享灌溉取水点，将原有“蜘蛛网”式的表前线改造为一根进线电缆，安全规范设置用电接口。提前在井内预置4台抽水泵及水管接口，农民无需自行携带水泵、插座、电线等设备，以刷卡、App扫码方式直接取水用水，有效避免浇灌中私接电线或使用挂钩线、地爬线、绝缘破损电线造成的安全隐患。
图5 建设共享灌溉取水点
（三）践行零碳乡村生态的绿色化治理
1.“光储直柔”直流微网，打造山区“新能源+直流”的全新供用电思路。建成“光储直柔”零碳彩虹驿站，通过行为节能、直流微网等手段，实现电力资源高效利用，满足电网大容量的供需互动。为分布式光伏与村居一体化应用普及提供数据支撑，为远离电源中心的林场护林房、乡村民宿等用电场景提供“新能源+直流”的全新供用电思路。
图6 彩虹驿站及居民直流微网
2.车网互动灵活调节，实现清洁能源与双向充电技术有机结合。建成V2G与直流充电桩一体的车网互动充电站，有效发挥动力电池作为可控负荷的灵活性调节能力，基于AI实现光伏预测控制，实现电动汽车有序充放电。
图7 车网互动充电站
图8 光储直柔零碳彩虹驿站
（四）建设零碳未来新农村数字化管理中枢
1. 搭建零碳乡村综合能源数智化管理平台，稳步推进能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。利用数字孪生技术，实现乡村能源设施的立体展示和全景综合管控。平台包含全景概览、安全生产、智慧生活、绿色生态、乡村微网等5大功能模块，收集分析整村综合能源特征，建设村域“源网荷储”协同自治和电网友好互动模型。
2. 建立“就地控制-区域自治-全局优化”能源智能调度系统，构建多源互补绿电供应网络。以市电、1.5兆瓦光伏、120千瓦V2G车网互动系统为“源”，240千瓦最大充电负荷以及1150千瓦最大生活生产负荷为“荷”，搭配215千瓦时台区云储能设备，通过能源控制器对区域内“源网荷储”各要素进行有机连接，同时实现碳减排全景展示和综合管控。
图9 乡村数字化平台
三、实际成效
国网山东省电力公司沂水县供电公司建成全省首个未来新农村“零碳”乡村电力先行区，不断探索资源高效利用、环境持续改善、城乡均衡和谐的发展路径。打造出乡村能源电力绿色低碳转型的新路径，以数字化、智能化、绿色化为手段，推进建设具有山东特色的新型电力系统，走出生态美、产业兴、百姓富的可持续发展之路。
清洁能源助力“零碳乡村”生活美。村内分布式光伏和雨棚光伏所发电量采取“自发自用，余电上网”模式，优先供给村舍、充电站和彩虹驿站使用，上小庄村用电量的95%左右、充电站的32%、彩虹驿站的100%均为清洁电力。“就地控制-区域自治-全局优化”的源网荷储能源智能调度系统，将光伏电站、储能站、充电站、公用电网有机连接，在上小庄村搭建智能微电网，支撑源网荷储聚合、多种能源互动，探索大电网与分布式微电网融合发展。
清洁能源助力“零碳乡村”产业美。通过乡村电气化推广，引导农业产业结构调整，拓展、激活文旅和种植产业链发展潜力，带动片区周边农村就业，改善区域生活环境，助力提高居民收入和生活幸福度。
清洁能源助力“零碳乡村”生态美。创新采用分布式光伏发电可观可测可控、“光储直柔”智能建筑系统、V2G充放电等新技术。通过采集2.0系统、能源控制器和规约转换器，实时采集、传输和监测现场数据，实现分布式光伏发电可观可测可控；应用“光储直柔”系统，实现彩虹驿站直流供电，降低8%的电力传输损耗；通过V2G充放电技术，实现电动车与电网间的双向互动。运营效益实现新突破。年可以实现减排二氧化碳2200吨，节约标煤876吨，减排二氧化硫70吨，减少碳粉尘600吨，具有良好的经济效益、社会效益以及环保效益。
来源：国网山东省电力公司沂水县供电公司
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