浅析大规模光伏发电对电力系统影响

2016-02-02任永浩

山东工业技术 2016年22期

关键词：发电电网电流

任永浩,王艳

（山东科技大学,山东青岛 266510）

浅析大规模光伏发电对电力系统影响

任永浩,王艳

（山东科技大学,山东青岛 266510）

目前，我国开始使用大规模光伏进行发电，但它产生的电能如果真正想要在生产生活中应用，就必须进入电网，但在多次实践的过程中，发现了并入后产生的一系列问题，影响电网系统的运行。文章主要从大规模光伏发电的含义与建模的角度分析其如何入网，以及造成的影响。

大规模光伏发电；电力系统；影响

0 前言

当下，人们不得不面临多种能源逐渐枯竭，自然与生态环境逐渐恶化的现状，这也就造成可再生资源使用量不断增加。在电力行业中，人们除了用传统方式发电外，还会使用光伏发电，并且其占据的比例也在越来越多，从多方面影响电力系统。

1 光伏发电并网系统的概述

光伏发电并网系统是指把已经形成的电流传送到电力系统，经过网逆变器与变压器的传输，把电能转到公共电网，过程中不会用蓄电池储存电量[1]。因为光伏发电形成的电能在电网中直接省略了蓄电池这一步骤，所以，其能量损耗较少，占中的空间要小于其他电力设施。现在，大规模的光伏发电产生的电流，都会并入到大的电网中，而并入后，由于光伏自身的传送特点，每向外输出功率，都会让电网系统运行产生的电压或短或长，影响电流的传输。

2 大规模光伏发电入网的建模

光伏发电相对于其他发电方式来说，有很大的优势，但因为光伏电池存在的诸多缺点，其在进入电网后，会影响电网内部的电压稳定，所以，就需要科学、客观的分析其对电力系统造成的影响[2]。下面就对光伏发电入网的建模逐一介绍：第一种是光伏电池及陈列模型。该模型创建时，是以单二模型为主要参考，再利用基尔霍夫原则，形成电路，让理论公式简便化，最后把数学表达式作为该模型的表达公式，这个公式可以解决计算工程常见的问题。第二种是换流器及内环控制模型。换流器在分散电流时，会用内环和外环两种方式对电流进行控制，外环负责输入电压，让内环根据外环的电压决定最终使用的并网方式；内环根据外环形成的电压确定输入，再通过控制技术与环流器的使用，让电流顺利进入电力网络。第三种是光伏发电动态模型。通常情况下，想要建立一个动态模型，必须把多个状态方程变换成组，与逆变器以及MPPT的方程联立，从而创建系统模型。第四种是光伏发电系统模型。它是以动态模式的理论为基础，创建的平台，它采用了很多仿真手段，对电流的入网进行控制。

3 大规模光伏入电对电力网络的影响

3.1 有频功率特性

光伏发电在传送电流时有如下特点，其中包括：电流输出时波动的不定性；电源作为一种静止元件，以换流器为媒介并入电网，不会产生转动的惯量；在低电压的传输中，会形成有功或无功的动态；电力人员要确保电流通过时，它不会破坏使用的各种设备原件，导致负荷能力较弱，容易脱网等[3]。这些特点都会让电力系统的特性发生变化，让系统调整运行的方案。

光伏电力没有规律的波动会严重影响电力系统内部的平衡，并改变了多次调频与调度的特点，其频率越限制等级，传送的风险也就越大。并且，系统通常会准备几套备用系统，但这些系统在光伏接入后，会根据接入后的数据做适当的调整。又因为电源时静止元价，为了满足电力传输的需求，替换了以往使用的常规电源，导致系统应对紧急情况的能力减弱，严重时还会让频率积极变化的情况，影响其整体的运行。

3.2 无功电压特性

大规模光伏发电的地区多为戈壁、荒漠，这些地区电力负荷较低，电网短路容量小于其他地区，而光伏发电形成的电流较多，如果传送的距离很长，必须借助高压输电网完成，让系统内的无功平衡特性失衡，增加母线内的电压。同时，让光伏分散并入电力系统，让系统内已经形成的辐射网发生了变化，改变了电源的运作方式，控制能力被削弱，导致电压不稳。

3.3 功角稳定性

电源本身并不会影响功角的稳定性，但因为它产生的随机波动和无转动惯量，改变了系统原有的电流流向、传送电流的功率，又缩减了等效惯量的数额。所以，在接入光伏发电后，功角稳定性必然受到影响，做适当的调整，其调整方案主要从运行的方式和采用的技术等方面决定。而在这些影响中，除了可以完善系统的不足外，也有可能是系统的功能恶化，就像是电力脱网，特别是在实现集中化、规模化后，一旦出现脱网，会让系统的稳定严重失衡，因此，要根据光伏发电并网后实际的传输特点，对脱网形成的风险进行预估。

3.4 电能质量

现在，大规模光伏发电入网，要求电力网络改变原有的电原结构，调整光伏发电机组在系统中使用的数量，适当扩大或缩小规模，稳定电网构架，从而有效分流，并对电流的流向进行控制，以让电压保持在平稳状态，上下浮动较小。另外，人们生活条件有了很大的改善，使用的终端数量不断增加，使用的电量也在逐年上升，这无疑增加了电力网络供电的压力，有时甚至会导致光伏污染的出现。同时，光伏入网还会影响小扰动稳定性造成影响。因为光伏入网不会出现机械与电磁失去平衡的情况，但从另一个角度来说，却存在小扰动稳定性的现象，这一现象的出现，可能会为网络功能的使用增加阻碍。