关于大规模光伏发电对电力系统影响探讨

徐晓霞 彭端丹

摘 要：由于大规模光伏发电的产生，为社会生产带来了很多便利，但是，也对电力系统造成了不良影响。本文主要介绍了光伏发电井网，分析了光伏发电的建模，探讨了引入大规模光伏发电给电力系统造成的影响。

关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响

在经济建设的不断实施下，人们的生活变得方便许多，但是，有利就有弊，虽然，经济得到了发展，在资源环境方面，出现了诸多问题，不仅资源处于枯竭趋势，生态环境也遭到了破坏。另外，在社会经济的快速发展中，不管是清洁能源，还是可再生资源，都扩大了需求量。在很多国家中，逐渐应用了太阳能、风力等来发电，取得了良好的经济效益。这样的发电方式是新的发电方式，通过光伏发电的有效应用，在电力系统中，调度以及控制作业等引起了高度重视。

1 光伏发电井网的概述

太阳能光伏发电指的是将太阳光能，通过一些太阳能电池组件，再利用一些半导体材料，转化成电能。对于井网发电系统，应该利用光伏数组等，把吸收的太阳能敷设能量充分转化成为高压直流电，在此基础上，利用逆变器，生成正弦交流电。在光伏发电系统方面，为了创造良好的发电条件，国家电网公司相继颁布了多项政策，对光伏发电项目提供了大力支持。

光伏发电井网的优点较多，主要表现在以下几点：

（1）有效节约了蓄电池储能；

（2）光伏阵列能够运行在最大功率处，在发电效率方面，太阳能的效果比较好；

（3）光伏发电井网能够取得良好的经济收益，通过设置分散的光伏系统，用户能获得供更多的电能，有助于缓解效电力传输、分配的压力；

（4）光伏組件可以与建筑物相结合，不仅可以发电，还可以美化建筑物。

2 大规模光伏发电系统的建模

2.1 光伏电池与阵列建模

对于光伏电池来说，是以单二级管模型为基础，进而形成的等效电路，而且，运用了KCL，总结出了光伏电池的数学表达式。通过光伏电池的供应商所给予的技术参数，可以计算出相应的短路电流、电压等。对于光伏阵列集成模型，利用光伏电池模型，以及串并联的组合等，也可以得到。但是，光伏电池与其阵列模型，在形成的过程中，具有一些问题，比如说，在光伏组件之间，差异性比价明显等。

2.2 换流器与内环控制模型

在光伏发电系统中，换流器是核心组件，影响着光伏发电的暂态、相关的并网特性。如今，换流器的控制方法为内外环结构。对于内环而言，电流输入是主要方式，而外环控制形成的电流参考值是基准，利用换流器，电流会流入输电网络系统中。对于外环控制而言，电压输入为主要方式，而外环控制是利用电压输入完成的，在各个环节中，通过控制，得到内环控制相应的电流参考值。对换流器、内外装置进行实际设计的过程中，通常，设计人员会采取解祸控制措施，对换流器机电暂态的相应电压、电流等实施解祸处理，然后，添加在内环控制中。要想实现模型应用价值，应该进一步优化换流器，简化内环控制，实现并网功能。

2.3 光伏发电的动态模型

对大规模的光电发电系统进行构建的过程中，技术人员往往应用方程组法，得到各个状态下的方程，并且，组建成联合方程组。在这样的条件下，针对大规模的光伏发电系统，也就逐渐构建出了动态模型。

2.4 光伏发电系统模型

光伏发电系统主要是利用逆变器，实现电网介入，在这个过程中，技术人员可以测算PV节点、PI节点等，还能针对含变压器等，构建在内问题模型的相关方程。对于大规模光伏发电系统，要构建多个模型。技术人员应该综合考虑，明确光伏阵列、变压器参数等，根据防真模型，综合分析并网。

3 大规模光伏发电对电力系统的影响

3.1 系统无功电压特性

大规模光伏发电往往建设在戈壁、荒漠地带，对于这样的地区，往往负荷不高，大量电力主要依靠高压输电网的外送。在该过程中，对电网的电压特性会受到影响，尤其是母线电压，波动较明显，会影响电压的稳定性。另外，在有的地区中，通过接入大规模的光伏发电系统，会改变网架结构，降低电压质量。

3.2 功角稳定性

当大规模光伏被接入电网系统时，原有的潮流会改变，也会降低系统等效惯量，影响了电网功角的稳定性。不过，这样的变化也会带来良性影响。由于某些故障的出现，电网穿透能力会明显降低，造成脱网问题。

3.3 电能质量

由于引入了大规模光伏系统，电力电子等的应用也比较广泛，不仅污染了原有的电力系统，电能质量也会下降。比如说，若太阳光变化频率很快，就会出现明显的谐波波动，甚至法还是能叠加问题等。另外，通过引入直流，会造成电源波动，降低电能的质量。

3.4 有功频率特性

由于大规模光伏的接入，随机波动很明显，影响了系统有功平衡，另外，电力频率的质量比差，进而增加了风险。不仅如此，系统等效转动惯量也有所改变，应对功率的波动明显，影响有功频率的特性。

3.5 配电系统保护

接入大规模光伏电源之后，使配电系统出现了不同的故障，负而影响比较多样化。有些工作人员在比较敏感的并网光伏变换器中，设置没用的保护装置，干扰了备用电源的正常运行。

4 结语

对于电力系统而言，通过大规模的光伏发电，在不同层面上，会影响电力系统。在日后的工作中，相关技术人员应该有效的手段，将消极影响转化成为积极作用，进而推动电力事业的发展。