王大軍

摘要：我國陸地邊境線長，近來邊境安全形勢面臨風(fēng)險挑戰(zhàn)，邊境防控及其第二道防線通電具有重要戰(zhàn)略意義?；谛陆车貐^(qū)第二道防線通電現(xiàn)狀，結(jié)合最新5G技術(shù)應(yīng)用及綜合能源發(fā)展情況，提出智慧型綜合能源供電系統(tǒng)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)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(yōu)勢。根據(jù)案例分析，采用新型綜合能源供電系統(tǒng)，可有效彌補和改善傳統(tǒng)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(zhì)量和效率效益。

關(guān)鍵詞：第二道防線;智慧型綜合能源;電力延伸;技術(shù)經(jīng)濟

1現(xiàn)狀分析

1.1電力延伸受限，供電質(zhì)量不穩(wěn)

部分BF監(jiān)控布點分布于“散、偏、邊、遠”區(qū)域，受生態(tài)環(huán)保政策等多重限制，電力延伸架設(shè)難度大。對于已經(jīng)電力延伸的邊境區(qū)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(jiān)控和通信設(shè)備的正常工作電壓范圍，造成設(shè)備無法正常工作或損壞，導(dǎo)致監(jiān)控掉線率較高，占比約10.5%。

1.2特殊天氣適應(yīng)性較差

部分光伏供電設(shè)備配置，未達到統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)控、通信設(shè)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(huán)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(jiān)控設(shè)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(qū)域，傳統(tǒng)的供電方式均存在較大弊端，供電質(zhì)量不穩(wěn)、設(shè)備維護難度大、監(jiān)控掉線率較高、投資成本較大。建議綜合考慮相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及效率效益等因素，根據(jù)最新應(yīng)用技術(shù)成果，結(jié)合實際，解決地區(qū)第二道防線通電問題。

根據(jù)最新技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，結(jié)合當(dāng)?shù)仫L(fēng)光等優(yōu)勢資源，靈活采用新型智慧型綜合能源供電系統(tǒng)通電方式，如下圖1所示，保障該地區(qū)第二道防線供電質(zhì)量，同時達到經(jīng)濟和社會效益最優(yōu)。

2智慧型綜合能源供電系統(tǒng)概況介紹

智慧型綜合能源供電系統(tǒng)，主要依托光、風(fēng)、柴、水、儲等綜合能源/儲能設(shè)備，采用智能+5G技術(shù)優(yōu)化升級進行獨立可靠供電。在系統(tǒng)構(gòu)成上，具備常規(guī)電力系統(tǒng)的所有要素，包括電源、網(wǎng)架、配電設(shè)施、控制系統(tǒng)和負(fù)荷等，通過相應(yīng)的智慧控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)自身功率平衡和穩(wěn)定運行，提升供電可靠性和電能質(zhì)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(shè)周期短。

按照電源配置方式可分為光（柴）儲型、風(fēng)水儲型、風(fēng)光儲型等典型的建設(shè)模式，其中每種類型供電系統(tǒng)又具有一定的擴展性，代表一類典型的電源配置模式。根據(jù)應(yīng)用場合和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，可以參考《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》按照D類和E類地區(qū)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)劃建設(shè)。

其特征與優(yōu)勢如下：

a環(huán)保：優(yōu)化系統(tǒng)部件配置、運行模式等設(shè)計，可基本由風(fēng)光發(fā)電，不用或很少啟動備用電源，此時系統(tǒng)無空氣污染、無噪音、不產(chǎn)生廢棄物，綠色環(huán)保，提供的是一種自然、清潔的能源。

b節(jié)能：完美并充分利用自然資源，使用太陽能和風(fēng)能發(fā)電，在合適的氣象資源條件下，可實現(xiàn)全天候晝夜發(fā)電，從而提高系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性，比單用風(fēng)機或太陽能更經(jīng)濟、更科學(xué)、更實用。

c經(jīng)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(wěn)壓器等大量供電設(shè)施的建設(shè)。

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

d合理：最合理的獨立電源系統(tǒng)，可以根據(jù)用電情況和資源條件進行系統(tǒng)容量的合理配置，無論怎樣的環(huán)境和用電要求，都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計方案來滿足要求。

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

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

g.直觀：監(jiān)控管理終端內(nèi)置LCD 顯示功能，可實時顯示系統(tǒng)當(dāng)前的各個環(huán)境參數(shù)和各部件設(shè)備的工作狀況，包括環(huán)境溫度、風(fēng)力發(fā)電及太陽能發(fā)電電流與電壓、儲能電池充放電電量、負(fù)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(biāo)準(zhǔn)接口，可輕松實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制和交互，完成對系統(tǒng)設(shè)備的遙測、遙控、遙信和遙調(diào)。

3技術(shù)合理性分析

3.1智慧型綜合能源供電系統(tǒng)

智慧型綜合能源供電系統(tǒng)，是一套獨立的、科學(xué)的、綠色的供電系統(tǒng)。不受電力安裝位置和廊道的影響，且現(xiàn)場組裝靈活方便?？裳b設(shè)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(yīng)，供電半徑小，有效避免低電壓問題。全天候晝夜發(fā)電+儲能，比單用風(fēng)機或太陽能更經(jīng)濟、更科學(xué)、更實用，從而提高系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性。智慧型模塊化設(shè)計，采用最大功率自動跟蹤技術(shù)，同時對供電方式進行科學(xué)的管理，完善的系統(tǒng)控制和安防保護可確保系統(tǒng)在無人值守的情況下穩(wěn)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(qū)需采取地埋、裝設(shè)保溫箱、采用高性能儲能裝置等方式解決儲能損耗大、設(shè)備壽命受損等問題。根據(jù)最大用電負(fù)荷水平合理配置儲能電池容量，特殊用電負(fù)荷輔以柴油發(fā)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(wǎng)電力線路或上級變電站的供電方式，在城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等及其供電半徑范圍內(nèi)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(qū)域，處于配電網(wǎng)末端或電力尚未延伸到位的區(qū)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(dǎo)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(fù)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(tǒng)

據(jù)調(diào)查了解，一般牧民定居點、抵邊村及邊防用電負(fù)荷一般不超過1000千瓦。以下將用電負(fù)荷限定在1000千瓦以內(nèi)，按照儲能裝置能夠為最大用電負(fù)荷連續(xù)提供10小時電力供應(yīng)考慮，選擇不同負(fù)荷區(qū)間測算20年壽命期投資規(guī)模，包括建設(shè)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(shè)投入，運維按20年計。因此，不同最大用電負(fù)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(shè)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(jù)以上內(nèi)容綜合分析，不同負(fù)荷規(guī)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(nèi)，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(jīng)濟。因此，最終結(jié)合實際供電距離，參考測算臨界距離結(jié)果即可選取最為經(jīng)濟的供電方案。

結(jié)合經(jīng)濟技術(shù)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(yīng)供電方式對照表，具體供電方式可根據(jù)對照表5確定。考慮設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，用電負(fù)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(fù)荷規(guī)模計算可得表4如下：

當(dāng)用電負(fù)荷確定時，可通過臨界供電距離比選出投資最優(yōu)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(tǒng)通電方式。

5結(jié)論

綜上，采用新型綜合能源供電系統(tǒng)，可有效彌補和改善傳統(tǒng)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(zhì)量和效率效益。新型綜合能源供電系統(tǒng)具有較大應(yīng)用前景，后期根據(jù)最新技術(shù)研發(fā)成果，不斷推進智慧型綜合能源+5G相關(guān)成果應(yīng)用，充分保障我國第二道防線及邊境地區(qū)安全。