乡村振兴背景下农村电网改造中智能电网技术的应用研究

摘要：在乡村振兴战略的全面推进下，农村基础设施建设面临全面升级，农村电网作为基础能源保障系统，其稳定性与智能化水平直接影响农村经济发展与居民生活质量。传统农村电网存在布局老化、负荷预测不足、故障响应慢等问题，难以满足现代农村多样化、清洁化的用能需求。智能电网技术的引入为农村电网改造提供了全新思路，通过智能调度、数据分析、负荷自适应管理等手段，有效提升电网运行效率与供电可靠性。当前，越来越多地区将智能电网作为建设现代能源体系、推动新型农村建设的重要抓手。本文围绕农村电网智能化转型的技术路径，从系统结构、核心技术、应用成效、运行管理和未来融合五个方面展开分析，旨在为推动乡村电力现代化建设提供技术支持与实践经验，并为构建绿色、低碳、高效的农村能源新生态提供理论支撑。

关键词：乡村振兴；农村电网改造；智能电网技术；系统优化；供电可靠性

引言

我国农村地区长期以来受限于基础设施薄弱与能源资源分配不均，农村电网系统普遍存在设计标准偏低、维护机制滞后、电压波动频繁等问题。随着乡村振兴战略深入实施，农村电网不仅要满足基本供电，更要适应绿色能源发展和多元化用能场景，推动能源利用方式从粗放型向智能化转变。农村经济的发展、农业现代化推进以及新型农村建设对能源系统提出了更高要求，而智能电网技术恰好为破解传统电网瓶颈、提高能源使用效率提供了可行路径。智能电网技术融合了物联网、自动化控制与大数据处理，其在农村电网中的推广不仅可以提高供电安全性和运行效率，还能为未来农村智慧治理、电能交易等提供基础支撑。本文将围绕农村电网智能改造的核心技术应用与实践机制展开系统分析，为乡村振兴战略中的能源基础保障提供思路与借鉴，为推动农村地区电力系统向智能、绿色、高效方向转型提供理论依据与现实参考。

农村电网现存问题与智能化改造需求

（一）供电稳定性差制约农村发展

当前农村电网普遍存在架构落后、线路老化的问题，部分设备长期运行未更新，缺乏自动检测与维护机制。在极端天气和农忙高峰时段，频繁跳闸、断电现象严重，严重影响居民生活与农业生产。基础电力设施与现代农业需求之间的矛盾愈发突出。电力设备的陈旧问题不仅体现在硬件上，还包括管理理念的滞后。部分乡村仍采用人工排查与维修模式，缺乏系统预警机制，一旦发生设备故障，响应效率低，电力中断时间长，进而引发用户投诉和经济损失，造成“供电保障难、服务质量低”的双重问题。此外，受限于基层电力管理资源的不足，许多电力站点人员技术水平不高、值班不规范，也进一步加剧了问题发生频率与处置滞后，严重影响了农村电力系统运行的稳定性与可靠性。

（二）用户侧管理滞后影响用电效率

多数农村用户仍使用传统机械电表，人工抄表效率低，误差率高。电价机制与电力使用脱节，缺乏对峰谷负荷的管理能力，导致能效利用水平偏低，农时用电高峰常伴随电压波动，对农业电气设备构成损耗。尤其在灌溉、电动农机使用集中时段，局部区域可能出现短时超载甚至设备烧毁问题。由于缺乏用户侧数据分析能力，电力公司难以及时掌握用户行为变化，无法进行精准调度。同时，不合理的电价结构未能激励用户主动避峰用电，形成用电行为与系统承载能力错配的恶性循环。部分地区仍采用统一电价政策，无视用电时段与类别差异，不仅加剧峰值负荷压力，也难以形成科学用电、节能减排的良性行为机制，进一步限制了农村电力资源的优化配置。

（三）负荷增长与新能源接入带来压力

近年来农村产业快速发展，冷链物流、养殖基地、农机电动化等用电负荷激增，而原有电网缺乏扩容能力。同时，太阳能、风能等清洁能源接入比例上升，传统电网调节能力不足，消纳难度加大，需依赖智能化手段精准管理。新型农业设施的兴起使得农村用电已从传统低负载阶段进入波动性强、非线性增长的新时代。若电网系统不能及时同步升级，势必造成能源分布结构失衡，甚至引发电能浪费、供需错配等问题，制约农村绿色经济发展步伐。与此同时，部分农村地区引入的分布式电源项目缺乏统一调控，存在与主网运行逻辑冲突的现象，甚至在某些区域引发电压反送、频率扰动等安全风险，进一步证明农村电网急需智能化手段进行系统级治理与整合。

二、智能电网系统架构在农村环境中的适配路径

（一）感知层部署覆盖农村场景

智能感知设备在农村配网中应布局合理，注重变压器节点、台区末端等关键位置的电压、电流、负载监测。通过无线传感器构建边缘监控网络，增强设备运行状态感知能力。为适应农村环境的气候多变与信号覆盖难问题，感知设备需具备防潮、防尘、抗腐蚀等性能，同时应具备远程升级和故障自检能力，降低现场维护频率。感知精度的提升不仅有助于异常早期预警，还为后续数据分析提供了高质量基础，助力精准控制与趋势判断。感知层还应支持融合外部气象、水文、农业生产等异构数据源，为系统预警算法提供更多外部变量，从而提升农村电力运行策略的灵敏性与鲁棒性。

（二）通信层技术匹配复杂环境

农村地域广阔、信号弱点多，需选用低功耗广域网技术如LoRa、NB-IoT等作为主干通信手段，提升数据回传效率与网络抗干扰能力，满足远程运维需求。通信网络的建设必须考虑山地、林区、边远村落的信号稳定性与可达性，在主干网络之外，部署一定数量的微基站与中继器可弥补信号盲区，提升整体系统可靠性。同时，应建立通信加密与防入侵机制，保障农村电网数据在传输过程中不被篡改或泄露，维护系统安全运行。为确保通信链路的弹性与冗余，应预留双路径备份通道，防止单点故障引发大范围数据中断，提升系统抗毁能力。

（三）控制层本地化响应更灵活

构建村镇级智能控制中心，嵌入调度算法与运行模型，具备实时监测、负荷分配、电压调整等功能，形成分布式自治与中心协调相结合的控制格局。控制系统需具备根据本地实时数据自动修正运行参数的能力，实现精细调度和异常联动响应。在电压异常、电流冲击等突发情况下，可迅速执行保护策略，减少设备损毁风险。此外，融合AI与边缘计算技术的控制单元还可实现学习型调控，通过行为演化持续优化运行策略，推动系统稳定高效运行。控制策略应具备可扩展性与模块化设计，可根据村落发展状况灵活增加光伏管理、储能联动、电动农机充电等专项控制模块，打造“可成长型”农村智能电网控制体系。

三、关键智能电网技术在农村电网中的应用实践

（一）智能终端实现配电可视化

智能配电开关、监测仪表等终端设备部署后，可实现设备运行实时上报、状态监控、故障预警，为配电网可视化与精细化管理提供支撑。终端设备的智能化不仅改善了供电连续性，也便于后台进行负荷分析与运行趋势预测。与GIS地图系统对接后，运维人员可通过电子地图快速定位异常点，显著缩短检修响应时间。该类终端还能实现设备间互联互通，形成区域级自动化处理闭环系统，大幅提高处理效率。配合SCADA系统，终端还可实现“远程遥控+本地自动响应”并行机制，既保证稳定性，又提升了处理弹性，特别适用于偏远乡村、山区等不易快速抵达的区域，提升了整体电网运行的智能水平与抗风险能力。

（二）负荷预测与响应增强运行弹性

借助AI算法对农时、天气、历史数据等进行学习预测，提升电力供需匹配能力。通过需求响应机制动态调节用电策略，减少高峰压力。尤其在季节性农业集中用电时期，通过提前模拟不同情境下的负荷变化趋势，调度中心可实现负荷削峰填谷、优化资源配置。在负荷峰值即将到来前，系统还可自动向用户发出提示信息，引导其调整非必要负荷，形成“用户—平台—调度”三位一体的柔性负荷管理体系。进一步地，还可建立用户响应信用评估体系，对积极参与调峰的农户给予政策鼓励与电价补贴，推动用电行为从“被动调节”向“主动协同”转变，从而构建更具弹性与韧性的电力生态网络。

（三）智能计量推动服务模式转型

智能电表实现远程抄表、实时结算、异常报警功能，支持分时电价与阶梯计费，为农户带来更透明、更便利的用能体验，同时推动节能意识培养。计量数据还可用于个性化用能报告生成、用电行为画像建模，为电力企业提供精准营销依据。同时，计量终端与用户端APP联动，打通用能数据“最后一公里”，让农民能清晰了解自己每日、每时的用电结构，为农业用电科学管理与能耗控制提供决策基础。借助云端数据平台，智能计量还可实现村级、户级用电异常监测和区域能效排名，提升政府部门对农村用能状况的掌控能力，为政策制定提供精准参考，推动形成智能化、可持续的用能管理模式。

四、农村智能电网运行管理与维护体系建设

（一）分级监控体系提升运维效率

建立县、乡、村三级运行监控中心，实现设备状态集中展示、数据统一管理，形成扁平高效的智能运维体系，减少响应延迟。借助云平台和数据仓库技术，建立“运维一张图”系统，可将实时状态、历史告警、检修计划、任务执行等信息统一展现，为电力管理人员提供决策支持。分级监控还能保障运维责任落实到人，提升监督效率，减少系统性风险。系统还可与视频监控联动，实现设备巡视远程化、故障定位可视化，解决人员紧缺、设备分布分散带来的管理难题，有效降低人工巡检成本，并提升突发状况下的综合响应能力。

（二）设备健康管理实现预防性检修

构建设备运行数据库，利用历史故障数据和实时监测数据进行预测分析，实现由被动维修向主动预警、计划检修的转变，降低停电风险。可通过AI模型对设备运行趋势进行建模，分析异常波动并提出预警，避免因设备老化、过载或短时异常造成故障中断。特别是在配电变压器、电缆接头等易损点，可实施周期性自动巡检机制，极大提升维护效率。通过移动运维终端，检修人员可实现现场数据采集与回传一体化作业，配合平台端健康评估算法完成自动诊断与处置建议，提高运维工作的智能化、科学化水平，增强电网安全保障能力。

（三）用户互动平台提升服务质量

通过手机端APP、小程序等渠道提供电费查询、缴纳、报修、停电公告等功能，增强农户参与度与满意度，推动服务模式由“供电”向“用能指导”升级。系统还可集成用电账单明细、能效评估报告与节能建议等模块，实现服务内容定制化、互动路径多元化。通过平台构建用户反馈闭环机制，电力企业可及时掌握用户需求与服务质量评估结果，持续改进服务内容和响应方式。进一步可引入用户满意度评分系统、用电行为积分体系等方式，激发农户参与电力互动平台的积极性，推动农村用户从“被动接受电力服务”向“主动参与能效管理”角色转变，构建新型用户关系和服务生态圈。

五、智能电网与乡村多元发展的融合路径探索

（一）构建绿色低碳农村能源体系

智能电网可实现分布式光伏、风电、生物质能与主网协同调度，在保障供电稳定的同时，促进乡村能源结构优化与碳排放控制。在村级集体经济组织主导下建设微电网项目，借助智能平台进行储能调配与动态负荷平衡，不仅提升能源利用率，还推动“村自发自用、余量上网”的清洁能源商业闭环逐步形成。与此同时，针对不同地域的自然资源条件，可推进“光储直柔”“农光互补”等多模式结合，打造以绿色清洁为核心的本地能源体系。通过智能调度平台，实现新能源发电与本地负荷的精准对接，推动农村电力系统向“自我调节、自我平衡”方向发展，提升能效利用率，减少外送负荷。同时，绿色能源接入还将显著改善农村生态环境，为生态农业、绿色产业发展提供坚实的电力基础支撑。

（二）赋能乡村治理与公共服务智能化

依托智能电网为载体，集成智慧照明、应急广播、视频监控等基础设施，助力构建一体化乡村治理平台，提升综合服务能力。系统平台可与政府管理系统对接，实现村庄用电数据与公共事务统筹分析，如垃圾处理、排灌控制、道路照明等，实现“一个电网支撑多个治理场景”的技术融合，形成数据共享与治理协同的新模式。借助电网平台的“感知+数据”能力，乡村可开展用电行为监管、能源资源分布可视化、运维行为追溯等治理实践，推动村务公开透明、政务高效便捷。同时，在应急场景中，智能电网平台还能快速联动广播、照明与监控系统，协同完成突发事件响应、村民信息发布和应急疏散引导，实现“电力系统+应急治理”的深度融合，显著提升农村治理的智能化水平与应变能力。

（三）拓展“电力+”融合服务生态

在智能电网基础上接入农业大数据、信用评价、金融信贷等应用，推动农村数字治理、电能金融服务和电价政策精准化落地，打造多功能服务新生态。电网企业可联合金融机构设立基于用电信用的贷款模型，实现农户电能行为与金融授信挂钩，提高金融服务下沉能力。同时，结合农业保险、电价补贴等资源配置机制，形成政企农多方协同共赢的融合发展新格局。以用电数据为核心，构建“能源数据+行为评估+信用建档”闭环体系，为农村金融风控提供真实依据，提升资金流向效率与金融服务精准度。此外，通过电力平台向农户推送用能金融产品、清洁能源设备推广计划、农业用电指导服务等，拓宽农村电网在产业、服务、治理方面的附加价值，实现“从能源管网到综合平台”的功能跃升，为乡村振兴战略注入持续动能。

结论

农村电网作为乡村基础设施的重要组成部分，其智能化升级是推动乡村振兴战略落地的关键支撑。当前农村电网在供电稳定性、管理机制与技术结构方面仍存在较多短板，而智能电网技术的引入，不仅改善了电网运行效率，也推动了农村能源结构的绿色转型和服务模式的全面升级。通过构建多层感知体系、搭建智能调度控制平台、强化终端互动与运维体系建设，农村电网正在向高效、精准、智能的方向迈进。与此同时，智能电网还助力构建绿色能源体系、优化乡村治理机制、拓展“电力+”融合生态，成为连接农业生产、乡村治理与农民生活的重要枢纽。在今后的建设中，应持续推动机制创新、技术深化与资源整合，使智能电网在更多农村场景中落地生根，真正实现从“供电保障”向“价值驱动”的全面跃升，为实现农业农村现代化注入坚实的电力动能和数字底座。未来还需注重地方差异化部署策略，完善配套政策保障机制，加强人才下沉与用户培训，实现技术赋能、制度护航、群众参与的多元融合，为乡村振兴注入更具持续性与韧性的电力支持体系。

参考文献

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课题信息：南昌理工学院校级自然科学课题（课题编号：NLZK2436）