摘要：在党的十九大报告描绘的“乡村振兴”战略蓝图中，提出要坚持农业农村优先发展，加快健全城乡融合发展，加快推进农业农村现代化。而要实现农业农村的现代化、智能化，新型电力系统建设必须发展。富平地区拥有较好的光照和发展光伏的基础，具备光伏节能、科技支农的发展条件，但实地调查过后，发现光伏部署的只是个别农户，围绕着这一现状，做出深思、展开讨论，希望能在新能源的利用和管理上对将来建设美丽乡村有所帮助。
关键词：光伏节能；新能源管理系统；建设美丽乡
1.地区概况
1.1地区调研背景
党的十九大提出要实施乡村振兴战略，把乡村振兴战略的实施作为我们党国家三农工作的总抓手。在党的十九大报告描绘的“乡村振兴”战略蓝图中，提出要坚持农业农村优先发展，按照产业兴旺、生态宜居、乡村文明、治理有效、生活富裕的总要求，加快健全城乡融合发展，加快推进农业农村现代化。而要实现农业农村的现代化，对新能源的利用和电网的升级改造也该做出规划。
依据国家电网公司的智能化、信息化、自动化、设备安全防护政策和发展策略，随着智能电网建设推行和光伏发电的试点部署，作为承载电能计量装置器具的电表箱将担负着重要作用，传统电表箱将彻底被替换，安装集约化、智能化和高安全性的新型电表箱势在必行，有效保障电能计量器具计量精准和安全作业。
本文通过调研目前部分乡村智慧电力发展现状，对推进新能源管理系统建设提出可行性建议，设计村镇级智慧表箱建设方案。
1.2地区简介
淡村镇地处富平西南边陲，西、南与三原县徐木乡与大程镇相接，北与富平觅子与庄里镇相连，距富平县城11.5公里。全镇辖11个自然村，83个村民小组，5512户农户，23156口人。现有土地面积44.3平方公里，其中耕地面积43524亩。淡村镇土地平整，土壤肥沃，水利条件好，光照充足，主产小麦、玉米、红苕等，种、养殖业均比较发达。
根据调查走访发现，当地存在部署光伏板的农户，存在新能源发展的前景，实地调研过后对当地分布式发电的部署和新能源管理系统的规划展开讨论。
2.分布式光伏发电的含义及特点
2.1分布式光伏发电的含义
光伏发电是通过光伏太阳能电池板的一种发电方式，是在将太阳能转化成电能，太阳能发电过程对环境几乎无污染，是一种清洁、环保的新型发电方式。分布式光伏发电主要是在建筑物屋顶等区域铺设光伏电池板，电池板铺设需同当地屋顶等区域的实际情况相结合，但是建筑物屋顶一般面积较小，且较为分散，因此称为分布式光伏发电。通过在屋顶铺设的光伏电池板，将太阳能转换为电能，供电力需求者使用，充分利用了屋顶场地的闲置资源。
2.2分布式光伏发电的特点
首先是对环境的污染小，太阳能为清洁能源。光伏分布式发电在能量转换、电能输送等过程中，除了电池的噪音外，对周边水、空气等环境不存在污染，是值得推广的一种清洁能源。其次发展光伏可有效利用农村低矮屋顶的闲置资源。在乡村，有大量低矮建筑物，而建筑物的屋顶通常都没有得到有效利用，大部分处于闲置状态。通过建筑物屋顶资源的有效利用，架设太阳能光伏板来进行光伏发电，可谓是一种有效的资源充分利用的行为。
3.分布式光伏发电项目综合效益评价实证研究
3.1项目概况
欲在淡村镇地区设置15MW光伏发电项目，占地面积88.6万m2，占地为居民屋顶和其余为利用土地，全县全年太阳总辐射量123.9千卡/平方厘米每年，生理辐射62.0千卡/平方厘米每年，年日照总时数2472.0小时，年平均日照百分率56%，其中春夏季78.7千卡/cm2·年，占年总辐射的63%;秋季24.5千卡/cm2·年，占年总辐射的20%;冬季20.7千卡/cm2·年，散射辐射为837.1KWh/m²，水平面直接辐射为496.7KWh/m²，直射比为0.37，属于太阳能资源较丰富区。
3.2效益分析
该项目拟建设地点位于陕西省中部，关中平原和陕北高原的过渡地带，属渭北黄土高原沟壑区，不存在断层，地势平坦方便施工，在项目建设后也能够高效地接收太阳辐射。交通条件便利为项目施工、运营和维护提供了良好的环境，项目所处区域属于大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，全年日照时间为2360h。
在项目筹备环节，预计总投资为3.78亿元，按照日照时长每天4.25h，系统转换效率约为80%计算，投资单价为8.54元/瓦，以设计运行寿命25年分析，发电销售总收入可以达到9.28亿元，利润总额约为5.5亿元，项目回收期在10.2年内，远低于行业标准。
项目建成以后，按每年发电量4882.7万KWh计算，平均一年可以节约标准煤1.9817万吨，减少二氧化碳排放5.1205万吨，如果按照0.18元/KWh的成本治理污染，每年平均可以节约治理污染费用约为893.2万元，有着非常显著的社会效益、环境效益和经济效益。【1】
4.含智能表箱用户微电网控制结构与能源存储
4.1针对含智能表箱用户微电网能量管理问题，我们设计出一个多时间尺度的微电网分层协调控制和能量管理框架如图１所示
图1智能用户多时间尺度预测控制能量管理结构图
该微电网的拓扑结构主要包括：
（1）可再生能源，光伏发电为主的清洁能源。
（2）可控微源，传统的柴油机、微型燃气轮机为主的可控发电微源。
（3）储能设备，蓄电池为主的储能设备引入用于削峰填谷，平滑新能源随机性扰动。
（4）智能表箱用户，带有测量与反馈信息系统，能够主动参与微电网的运行。
（5）上层中央控制器，协调储能设备的充放电时间、充放电量，可控微源的发电量和对下层控制器的功率输出。【1】
4.2储能系统的集成设计
铅酸电池的使用寿命受其充电次数的限制，往往需要搭配超级电容这样的功率型储能器件以实现对高频功率的充放。锂离子电池兼具能量型储能和功率型储能的优点，而且技术比较成熟，因此本文选用锂离子电池作为储能系统的组成部件。储能装置的安装地点分别在变电侧与配电侧。安装在变电侧的储能装置容量较大，功率为MW级，存储时间为4～8h;而安装在配电侧的储能装置功率为200～500kW，存储时间为2～4h。储能系统的拓扑结构由其功率配置决定，而具体的电池串个数则由储能系统的能量配置决定。储能系统的典型功率主要包括100kW、250kW、500kW和1MW等。本文选取500kW等级的储能系统，其拓扑结构如图2所示。由于每个电池串为200kW·h，采用4.6MW·h的储能容量。每个电池串采用200个3.2V/400A·h的单元电池串联组成，单元电池由4个3.2V/400A·h单体电池并联构成。电池管理系统共配置150个电池管理单元和10个储能电池管理系统。【2】
5.结束语
光伏产业具有绿色环保，可再生的独特优势，通过合理规划可成为脱贫攻坚的重要力量，成为乡村智能化发展的重要抓手。在项目实施过程中，农民的主体地位得以坚持，确保群众稳定增收。光伏发展科技支农前景大好，农业与科技融合，生态效益与经济效益叠加，政府、企业、农民多方共赢，为了打造产业兴盛、治理有效、生活富裕的美丽乡村，新能源微电网管理系统的发展势必为乡村建设添上浓墨重彩的一笔。
参考文献
[1]赵本水.10KW分布式光伏发电系统的经济效益研究[J].变频器世界，2017，(8)：55-58.
[2]毕立松.基于预测控制的微电网能量管理系统研究[D].北方工业大学,2017.
[3]刘元,李永东,陈霄航.微电网中储能系统的集成设计与控制策略[J].电力建设,2016,37(08):141-148.
作者简介：杨晓寒（1994.12-），男，河南人，本科，助教，西安建筑科技大学紫阁书院信控学院，从事大学生思想政治教育，研究方向：智能建筑。
论文作者:杨晓寒 杨嘉乐 王倩
论文发表刊物:《知识-力量》2019年10月42期
论文发表时间:2019/9/27
标签：光伏论文; 储能论文; 管理系统论文; 电网论文; 乡村论文; 分布式论文; 新能源论文; 《知识-力量》2019年10月42期论文;