背景介绍
河北雄安新区安新县王家寨村是白洋淀唯一不通陆路的纯水区村庄，因一年四时景色优美，也赢得了“淀中翡翠”的美誉。 王家寨村由一个主岛和17个卫星岛组成，现有2069户、5513人，村内陆地资源紧缺，街道为水区特色的狭窄胡同。村民们以船舶作为交通工具，生活起居能源供应多为煤炭，电能消费占比为42%。 国家提出“碳达峰、碳中和”的30·60目标，促进经济社会发展绿色低碳转型。《白洋淀管理规定》将王家寨功能定位为生态涵养区和旅游区，亟需转变生产生活用能方式，建设北方水乡民俗特色村落和全绿电生态景区。 但是王家寨村现有唯一的10kV进线为LGJ-50mm²导线，无法满足电代煤后功率输送需求，传统架空改造方案需水中立塔、穿越生态红线，不符合《白洋淀管理规定》要求，且仅主进线改造就需投资2千余万元；如采用水下电缆敷设方案，后续运维检修会面临巨大困难，改造工作可谓是陷入了两难境地。
国网雄安供电公司落实能源革命与乡村振兴战略，创新探索构建乡村级新型电力系统，建设多能互补、自给自足的绿色智能微电网，投资1300余万元，并融合各类创新元素，打造出智慧供能、精益配能、绿色用能的典范。 一、重要意义
2021年5月20日，国内首个“新型电力系统村级示范”项目—雄安安新县王家寨村新型电力系统村级示范工程建成投运，这彻底改变了王家寨村淀中孤岛生产生活和用能方式，让村民彻底用上全绿电。该项目的建成是党建助力乡村振兴、助力乡村能源转型与乡村清洁低碳发展的成功典范与案例。
国网雄安供电公司党委针对王家寨村现实情况，与村党支部多方协商，共同努力，站在雄安建设是千年大计、国家大事的高度，成立联合党支部一起办公学习，成立共产党员服务队帮助村党支部做通村民工作，出资出智出力，创新新型电力系统村级示范工程运用能源互联网思维，秉承“清洁取暖、绿色用能”的规划原则，在电源侧安装300千瓦光伏，4千伏风机，远期规划建设4兆瓦光伏，为王家寨绿色智能微网运行提供电源保障；在电网侧打造村级、邻里级、家庭级3个层级微网，构建微电网控制系统和数字孪生全景系统，显著提升电网供电可靠性；在负荷侧通过基于“国网芯”的自研控制器和群调群控策略实现对冷热负荷的柔性调控，取得显著的削峰填谷效果；在储能侧，建设码头广场、农庄、学校3个子微网以及辅村共布置3300千瓦时的储能装置，为离网运行提供电能保障。
国网雄安供电公司党委将雁翎队的红色基因成功嵌入绿色能源：帮助王家寨村用更加经济有效的手段解决了清洁取暖需求，达到了传统电网改造同样的效果，提高了农村电网对清洁能源和多元化负荷的接纳能力；通过应用全景智能系统等数字化手段，构建数字孪生电网，打造“网上电网”个性化功能；通过应用地埋变、压电步道等创新元素，实现了电力设施与居民生活的友好融合，形成绿色共享、柔性高效、数字赋能的乡村级新型电力系统。
二、主要做法
本项目按照“1+3+N”模式规划建设：1就是一个全绿电示范村；3即三个层级微网：村级、邻里级、家庭级；N即N个创新元素，包括智慧精品台区、无人机、智能灯杆、压电步道等十几个绿电创新应用。同时提前完成了配套煤改电工程。
1. 先建设三个层级微网
王家寨村级微网包括码头广场、学校、农庄3个子微网。储能总容量达3300千瓦时、光伏300千瓦、风电4千瓦。其中码头广场的直流储能100千瓦时、风电2千瓦；学校微网交流储能1000千瓦时，农庄微网的交流储能700千瓦时，同时为满足全村停电后电力供应需求，在10千伏侧建设1500千瓦时集中储能，以及300千瓦光伏、2千瓦风电。离网运行时全村最长可连续运行38.37小时，年户均停电时间将减少80%，每年可减少燃煤2080吨，减少二氧化碳排放5184.4吨。
微网控制系统是整个微网的控制大脑，实时监测并预测储能、光伏、风电及线路负荷、热泵负荷数据，提出能源优化控制策略，后期配合政府煤改电工程安装的空气源热泵，实现群调群控，各微电网通过本地控制系统实现无缝切换。 整个微网的设备核心是储能，其首要功能为削峰填谷，电网负荷低谷时，储能存储光伏和风力所发电量；负荷高峰时，特别是煤改电后，储能与外部电力一起供应全村用电。其次，当外部线路故障后，储能与光伏配合，为全村负荷供电，当台区电网故障后，各台区微网孤立运行，保证微网所在台区不停电。
全景智能系统采用数字高程模型、三维动态模型叠加等先进地理信息技术，将乡村实景与能源设施平行映射到数字孪生电网，同时利用人工智能、大数据形成了“配网大脑”，对历史态、现状态、未来态电网进行管理，实现能源互联网全态量化评估、电网智能诊断等功能。全景系统提供电网的全息模式，可以直观的掌握整个王家寨的供能情况和电能的流向，基于此系统可以开展电网规划，系统运维等工作。
2. 嵌入N个创新元素
在建设村级微网的同时，国网雄安供电公司党委带领共产党员服务队也在探索未来美丽乡村能源供应的新模式，以及可能出现的孤立煤改电用户的电力供应模式，将微网与单体用户相结合，建设更小规模的微网单元，为此，选择了在互助会建设邻里级直流微网，在5户村民家中建设家庭级微网。
互助会是王家寨村的一个福利机构，每年传统节日为村里320余位70岁以上老人及困难村民提供医疗、餐饮等服务，同时村里各项集体活动也在这里进行，是王家寨村的公共枢纽。 通过7千瓦光伏和54千瓦时储能配合，互助会可以真正实现一年365天完全孤网运行，完全不依赖外部电力，是新区首个电力零碳建筑，同时也是低压直流第一次真正的走入农村百姓生活。在突发情况下，互助会可以作为王家寨避难场所，为群众提供必备的水和食物，因此重点对食堂进行了直流改造。 食堂餐厅内部、厨房内部的电饭煲、净水机均为直流设备，比交流电器节约25%电能。房间内通过不同颜色的灯带对不同等级的直流插座进行区分，这个48V的直流插座，带电运行状态下，可以用手直接触摸，具备安全性。餐厅内部的空调、空气净化器均为直流家电。
43寸直流显示器上展示的就是邻里级微网的管理平台CIEMS系统，具备对屋内设备进行实时监测、能效分析和智能调控的功能，作为能源管控大脑，对光伏发电、储能备电、负荷用电及 直流网络功率平衡 进行管理，达到能源精细化利用的目标。 结合村里屋顶资源，我们通过光伏+储能模式，实现了电量时段调配，最大化利用太阳能等可再生能源，降低碳排放。
在村里选择5处进行家庭级微网建设，包括村委会在内的2处集体建筑，3户建档立卡家庭，助力王家寨村巩固脱贫攻坚成果。每户家庭级微网包括2千瓦屋顶光伏和4千瓦时储能设备。时间和用电量上都可以自动调控。白天光伏所发电量一方面直接为家用电器供电，一方面为储能充电，多余电量送至电网；晚上储能放电为家用电器供电，电量不足时依靠外部市电供应。通过家庭级微网应用，可降低负荷峰值功率，减小对电网冲击，提高电网稳定性。在冬季可实现“电代煤”清洁取暖；在夏季可实现24小时家庭绿电。
3.党建结对共建促建设
为保证项目的顺利落地，国网雄安供电公司党委牵头组织开展党支部结对共建，推进村企合作，获得了村两委的大力支持，以“结对共建”为载体，以互助共享为基础，以合作共赢为目标，做到组织生活互学互鉴、党员活动交流互动、发展规划优势互补。并通过实施“支部+项目+ N”融入模式，积极发挥党员先锋模范带头作用，实现党建工作和项目建设同频共振、共同发展。
三、主要成效
1. 该项目最大的前瞻性就是建设了三层级微网，即村级、邻里级和家庭级微网，将微网建设模块化，也是国网雄安供电公司对农村用电模式的探索，对美丽乡村建设及未来新型电力系统发展的创新尝试。同时，为了保障微网的可靠运行，实现能源供应的清洁化，也在电网网架、能源消费侧进行了系列尝试，形成了N项创新应用。以智慧精品台区、无人机等，提高运维效率，保证绿色电能可靠供应；以智慧直流灯杆等传播绿色用能文化，服务人民美好生活。
2. 目前王家寨村有智慧精品台区2个，覆盖单相用户273户、三相用户10户，分别通过台区智能融合终端和能源控制器实现了配电台区营配数据融合贯通，实现10kV线路及13类配电台区智能设备全感知，基于隐患精准辨识、故障快速定位，打造配电台区主动运维、主动抢修模式。可提升台区变压器约5%的利用率，降低线损约1%。
3. 智能垃圾箱与光伏座椅的使用。在码头广场布置了智能垃圾箱，具备光伏发电、智能感应、语音播报等功能，便于村民、游客登岸前投放垃圾，防止垃圾入村。光伏座椅则可以为村民提供手机有线、无线充电、连接蓝牙音箱等服务。直流智慧灯杆集智慧照明、视频监控、公共广播、环境气象监测、信息发布、USB充电、座椅等功能于一体，方便群众生活。村民可通过手机APP对直流智慧灯杆各功能进行远程控制。村民、游客可以在压电步道上进行发电体验，发电量、发电步数、节能减排量可以在屏幕上显示。压电步道上设计了风光储等绿电元素图案，也可以向群众宣传电力知识。同时踩踏压电步道时，会点亮发光，产生虫鸣鸟叫等音效，为王家寨增加一处全电绿色生态景点，让人们在游览中享受不一样的声光盛宴。
4.整个项目通过构建多层级风光储一体化微电网，用更加经济有效的手段满足了白洋淀区域的清洁取暖需求；通过应用全景智能系统等数字化手段，打造了“网上电网”个性化功能；通过应用地埋变、压电步道等创新元素，实现了电力设施与居民生活的友好融合。电力系统不论大小，在王家寨建设绿色智能微网工程，既是对分布式可再生能源的多层级探索，也是对以新能源为主体的新型电力系统的创新尝试。
5.后续将加快王家寨数据积累和迭代优化，形成“模块化微网”建设方案，在雄安新区更多的美丽乡村和特色小镇进行移植和复制；同时开展直流设备标准规范研究，推动低压直流生态商业化。助力雄安新区“无煤区”及新型电力系统建设！
（国网河北电力公司党校、国网河北电力公司 范晓禹 赵俊峰）