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摘要：偏远山区电力供应面临多重挑战，包括地形复杂、交通不便、设施落后及自然灾害频发等。为提高供电可靠性，可采取电网结构优化、老旧设备更新和构建风光储微电网等技术措施。以神农架林区为例，通过比选两种增强电网方案，推荐采用储能技术构建微电网，并配合监测技术提升，以增强供电稳定性。此模式可为其他山区提供参考。

关键词：山区电网，抗灾能力提升

1 背景

偏远山区供电难题重重。由于地理位置的特殊性，这些山区往往位于偏远地带，交通不便，基础设施建设相对滞后 [1]。首先，由于山区地形复杂，输电线路的铺设难度大，成本高昂。其次，由于人口密度低，用电量不大，偏远山区的电力需求相对较小，但供电成本却较高。再者，偏远山区的电力供应稳定性较差。由于山区气候多变，自然灾害频发，如暴雨、洪水、泥石流等，这些都可能对输电线路造成破坏，导致供电中断2]。最后，由于山区的电力设施相对落后，缺乏有效的监控和应急响应机制，一旦发生故障，恢复供电的时间往往较长。如何提高偏远山区的供电可靠性，提高山区电网抗灾能力一直是困扰电网公司的一大难题。

2 解决方案

目前提升偏远山区的电力供应稳定性，增强山区电网在面对自然灾害时的抵御能力，主要有以下三个方面技术措施。

第一是电网结构的优化升级。通过优化山区电网布局[3]，增设变电站及相应的输变电设施，提高电网的输电能力和供电稳定性，减少停电次数和停电时间。

第二是老旧设备的更新。致力于淘汰那些陈旧且老化的供电设备，并将其更换为更加高效、可靠的现代化设备。例如，推广使用六氟化硫断路器来替代那些过时的断路器，提升设备的安全性和可靠性，降低故障率。·

第三是构建风光储微电网。通过利用光伏发电和储能装置等可再生能源技术，形成小型的发配电系统，这些分布式能源系统可以利用当地丰富的自然资源，减少对传统电网的依赖[4]。

基于以上方案，我们选择以湖北神农架林区为案例，对以上措施进行方案比选，筛选适用于山区电网的更优解决方案。

3 案例分析

3.1电网概况

湖北神农架林业电网2023年最大负荷98MW，现状电网分三片运行，北片基于220kV乐意变，主要供松柏镇、阳日镇等，以行政单位用电和农业用电为主；中片以由宜昌电网辐射供电和区内小水电联合供电，主供木鱼镇等景区负荷以及神农架机场负荷；西南片由恩施电网单回110kV线路辐射供区，区内1座110kV变电站，单台31.5MVA主变，备用联络通过35kV线路与中片电网联络，主供大九湖、坪堑古镇等神农架林区重点旅游开发景区。神农架林区大部分位于20～30mm覆冰重冰区，提高林区抗灾能力刻不容缓。

神农架电网现在主要问题是西南片电网，仅一座110kV变电站供电（110kV坪堑变），单线单变运行，主供重点旅游景区负荷，故障切换电源进线时存在短时停电，且输电线路深入山区腹地，途径覆冰微气象区，线路运维检修时间较长，不能满足重要用户用电需求。坪堑变2023年最大负荷2.66MW，发生于夏季晚上，重点保供用户861KVA：敏感民生用户5户；民生保供用户2户；重点用户（炒茶）6户。坪堑变年负荷特性曲线如图1所示，年负荷率0.28，季不平衡负荷率ρ0.58，80%负荷率在0.15～0.40之间。

基于此现况，提出两个增强西南片电网解决方案，进行全寿命周期经济比选。

3.2拟定两个方案

方案一：增加西南片电网第二条110kV线路，即新建坪堑-恩施神农溪110kV线路65公里，扩建2个110kV出线间隔，预计总投资10150万元，以解决单线供电问题。

方案二：基于西南片电网源网荷特性，在坪堑变供区配置2.5MW/5MWh储能，构建光储联合运行微电网。储能装置能够在日照充足、电网负荷低谷时储存多余的电能，而在夜间或者阴雨天气等光照不足、电网负荷高峰的情况下，释放储存的电能，保证电力供应的不间断，为重要用户提供稳定的电力支持，避免短时停电。预计总投资36.5万元。

3.3 方案比选

两个方案经济技术比较及总年费用比选结果如表1所示。

3.4推荐方案

两种方案均能增强供电的稳定性并提升电网的抗灾能力。从技术经济角度分析，方案2在初期投资、总体投资以及年度总费用方面显著低于方案1。此外，方案1虽然解决单线供电问题，但线路均途径覆冰重灾区，电网仍面临抗灾问题。方案2中的储能系统能够与当地的分布式光伏和小型水电站相结合，构建水光储微电网，特别适合于偏远山区的孤立电网。基于以上分析，建议选择方案2作为本项目的实施方案。

3.5对应监测技术提升

首先在西南片电网建设配网自动化系统[5]，实现实时监测、故障自动定位和快速恢复供电。其次是在台区配置智能融合终端，安装智能电表和传感器，收集电网运行数据，为决策提供支持。最后，基于水光储微电网构建数字化电网，提高故障响应速度和处理效率，减少停电时间[6]。通过数据分析优化电网运行，提高供电效率。

4 小结

湖北神农架林区电网2023年最大负荷为98MW，分为三片运行，其中西南片电网存在单线供电问题，主要供重点旅游景区，存在短时停电风险。坪堑变电站作为西南片唯一供电点，2023年最大负荷2.66MW，主要保供用户包括敏感民生用户和重点用户，负荷特性数据显示年平均日负荷率为0.26。提出两个提升西南片电网抗灾能力的方案：方案一为新建110kV线路，方案二为配置储能系统构建光储联合微电网。经济技术比选显示，方案二在初期投资、总体投资及年度总费用方面均低于方案一，且更适合偏远山区电网。推荐采用方案二，并提出通过配网自动化系统、智能融合终端和数字化电网技术提升监测和运行效率，减少停电时间。

5展望

偏远山区由于其独特的地理位置，常常遭遇电网建设困难、维护成本高昂以及电力供应不稳定等挑战。提升这些地区电网的抗灾能力，对于改善当地居民的生活品质和促进经济发展至关重要。本研究聚焦于构建新型电力系统，并考虑到神农架山区电网的特殊性，提出采用储能技术来适应山区电网的持续发展需求。通过加强发电、电网、负荷和储能之间的互动，旨在增强偏远山区的供电稳定性。随着项目的逐步实施，它将为其他山区提供一个可行的参考模式。

参考文献

[1]李德孚.中国户用微小水力发电行业现状与发展[J].中国水能及电气化， 2005， 000（002）：55-60.DOI：10.3969/j.issn.1673-8241.2005.02.019.

[2]王莹，施通勤，周鲲鹏，等.自然灾害对鄂西电网影响数据的特征分析[J].湖北电力， 2017， 041（004）：25-30.

[3]蓝雄光.基于山区配电网规划[J].化工管理， 2018（35）：1.DOI：CNKI：SUN：FGGL.0.2018-35-160.

[4]蓝明智，许正望.偏远山区的光储智能微电网建设研究[J].中华建设， 2019（8）：2.

[5]李启准.农村偏远山区智能配电网的建设及配置研究[J].大科技， 2017， 000（010）：40-41.

[6]张斌.山区智能电网综合规划[J].建材与装饰， 2017（34）：3.DOI：CNKI：SUN：JCYS.0.2017-34-145.

作者简介

梁鑫（1989），硕士，工程师，从事电网规划工作。

谭金磊（1985），本科，工程师，从事电网设计工作。

吴辉（1985），本科，工程师，从事电网规划工作。