大规模光伏发电对电力系统影响综述

张义金

摘要：我国现代社会快速发展，科学技术水平也在不断的提高，人们的环保意识和也越来越高，新能源也随之出现，现在技术比较成熟的新能源就是光伏发电技术了，这个技术可以缓解人们用电的需求。但是，事实上，传统的水火发电方式和利用光伏进行发电的方式两者之间还是有很大的不同的，再利用光伏进行发电的时候可能会影响到电力系统的频率和电压，本文将会分析大范围的使用光伏进行发电对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

电能是我国的主要能源来源，对我国国民经济起着重要的作用。随着人们对电能需求的增多，发电形式也在不断增多，水力发电、风力发电、核电站、沼气、潮汐能等为电能来源提供了更多的方式。光伏发电是近年来新兴的发电方式，光伏发电的出现和推广，给人们的生产、学习、工作带来了诸多便利，缓解了资源紧张、能源匮乏、环境污染等问题。因此，如何通过对大规模光伏发电的原理、构成等的分析，阐述大规模光伏发电对供电系统的影响是值得研究的课题。

1大规模光伏发电系统概述

大规模光伏发电运用的是太阳能，属于清洁能源，和其他能源相比，污染少，不需要电能的存储、释放等中间过程，能耗低，运用率高，增加了电能的输出量，更好地保障了人们的能量需求，所需场地空间小，简单方便，光伏发电系统在建筑群中的有效运用，使建筑布局更科学更合理，建筑物的外观结构更具特色，更吸引消费者。大规模光伏发电的实质是运用发电系统将储存的太阳能转化成符合人们需求的电能的过程，是直流电转变成交流电的过程。并网逆变器是完成这一过程的主要设施，集中式大型并网电站和分散式小型并网发电系统是光伏发电的两种不同形式，集中式大型并网电站可以直接在站内完成电能的转化，实施用户配电，适合国家级电站，而居民建筑常采用分散式小型并网发电系统，便于光伏建筑一体化建设。

2大规模光伏发电对电力系统的影响

2.1配电系统保护问题

用电安全是电力系统永恒的话题，为更好地保证电网系统的正常运行，运用恰当的保护设施合理保护电网设备，是电力企业保证配电系统的安全、加强安全管理和质量控制的重点。大规模光伏发电的介入，会在一定程度上影响了配电系统的安全保护，大规模光伏电源的接入，改变了配电系统原有的运行方式，原有的故障特征也发生着变化，使得原有的配电系统保护装置很难发挥其保护作用。例如，发电因光伏系统的参与，既有的单电源配电系统改成了双电源、多电源的拓扑结构，当出现故障时，电流的大小、方向都和原来有所不同，引发原有的保护装置出现拒动保护、误动等不良反应，进而影响电网系统的正常运行。根据一些权威文献的阐述，也证明了变压器在光伏系统中的连接方式不同于常规连接，使继电保护特性受到干扰。其次是人为干扰对继电保护特性造成的影响，并网光伏变换器非常敏感，由于个别工作人员私自在变换器中安装保护设施，无法正常使用既有配电系统中变电站备用电源。

2.2对电能质量的影响

电能质量是电力企业综合实力和社会信誉的重要标志，也是电力系统运行管理的关键，光伏发电系统的并入，扩大了系统的容量，由于所接入的发电机组和原来的数量与规模有很大区别，使继电系统的整体框架结构和原来有明显区别，电网的潮流分布更难控制，电压质量得不到良好的保障，影响用户的用电效果。同时，由于大规模光伏系统的介入，其中存有的大量的电力电子的作用，改变了既有电力系统原有的运行模式，不利于电能的质量的提高，逆变器开关的反应过慢，输出失真，进而产生谐波，简谐波的波动范围会随某一区域的光照变化的加快而增大，甚至出现波动叠加现象。相关研究证明，只存在一台并网逆变器时，输出的电流谐波较小，电路中同时并联多台并网逆变器时，输出较大的电流谐波，会超出规定的标准。影响电能质量的主要原因有逆变器并联系统中电网阻抗的耦合效应，滤波电容所引起的谐振动，放大了某些次谐波，由于直流介入产生电源波动等，另外，由于时代的发展，使用电子设备和用电器的电用户越来越多，功率消耗增大，用电消耗的持续时间较长，电能量消耗总量增加，电力系统的运行负担越来越重。

2.3有功频率特性的变化

在光伏发电的电流传输过程中随机波动频繁出现，导致低电压传输的无功或有功动态，要想保证电流顺利通过，减少和避免因此对设备和元件的所造成的损害，就会影响系统的负荷能力，加大了维持系统的有功平衡的难度，电网的运行特性也会因此受到很大影响，既有电力系统一般都设置备用系统，但光伏系统的介入，改变了原有的电力系统结构，为了满足電流的传输要求，只能换掉原有的常规电源，一旦遇到突发情况，系统的应对能力大大降低，频率的变化导致系统的整体运行效果降低。此外，由于光伏系统的接入，系统的等效转动惯量因光伏系统的存在而减小，系统的应对功率因此而产生波动，严重影响系统的有功频率特性。另外，可能会出现频率和质量超过限定的数据的问题;接入光伏系统之后，采用优化的策略，除此之外还需要及时的对常用的机组等一些设备的电源频率进行合适的调整，光伏电源的实质是没有旋转的静止的原件，如果接入的光伏的规模太大可能会影响系统的等效构建所具有的动能，但是也可能会导致系统的功率缺少的更加严重，频率迅速变化的风险也会加大，这样会不利于系统的正常运行。

2.4影响无功电压的特性

由光伏发电系统自身性质决定了它的选址，要在地势较高、光照充沛的戈壁滩、沙漠等地带，这些区域人烟稀少，对电能量的需求量较小，因此，电系统的负载数量少，电路负荷能力不佳，电网的短路容量就不是很大。在光伏发电系统当中，电网的短路容量较小，光伏发电主要以远距离高压输送方式来进行电能的运送，电能在长距离的运送过程中会产生随机波动，由随机波动所产生的有功出力会通过穿越近区电网以及长距离的输电通道，改变电网运行的无功平衡，母线电压的波动因此幅度加大，制约了电网的整体平衡。加之在具体运行过程中，光伏电源无功电压支撑能力下降，也是影响电压的稳定性的因素，大规模光伏发电系统的出现，改变了一些地区的既有电网整体结构，使电压质量下降。

3结语

大规模光伏发电的普及推广，符合我国节能环保的战略目标，是促进可持续发展的具体体现。对增强人们的环保意识，帮助人们养成良好的用电习惯、对促进电力企业可持续发展具有重要意义。这一技术在电力系统的运用，使人们真正意识到节约用电的重要，为电力企业的生存和发展开拓了更广阔的空间。本文通过对大规模光伏发电的重要意义和原理阐述，从对配电系统保护问题、对电能质量的影响、影响小扰动稳定性、有功频率特性的变化、影响无功电压的特性等方面分析了大规模光伏发电对电力系统的影响，进而提高电能质量。加强对大规模光伏发电系统的研究力度和运用推广，提高技术水平，把握光伏发电的特点和优势，切实做好电能供给和服务工作，促进社会经济地发展是电力企业义不容辞的职责，通过分析为业内同行对光伏发电的理论研究和实际应用提供科学依据和理论参考。

参考文献：

[1]包玉刚，夏勇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].通信电源技术，2016，33，16（04）：233-234.

[2]任永浩，王艳.浅析大规模光伏发电对电力系统影响[J].山东工业技术，2016（22）：194.

[3]徐晓霞，彭端丹.关于大规模光伏发电对电力系统影响探讨[J].科技风，2018（27）：191.