探析大规模光伏发电对电力系统影响

朱鹏　施大伟　胡明安

【摘要】在电力系统中，大规模光伏发电的接入能够有效的缓解用电紧张的现象，但是，也有可能对系统的运行造成一系列影响，在将光伏发电系统接入电网的过程中，必须对这种不确定性进行全面的分析，以减少对电网的消极影响，提高电网的整体功效。本文对大规模光伏发电对电力系统的影响进行分析。

【关键词】大规模;光伏发电;电力系统;影响

电力能源是我国生产与生活之中都不能缺少的重要能源，电力能源对我国的经济发展有着重要的作用。随着各行各业的发展，人们对于电力的需求正在逐渐的增多，发电的形式也在不断的发生变化，如风力发电、水力发电、沼气发电、核电站和潮汐能发电等给电力的来源提供了更多的方式。近年来出现了光伏发电，光伏发电的产生给人们的生活、生产和学习都带来了很多便利条件，更是缓解了电力能源短缺和环境污染的问题。

1光伏发电的基本概念与其工作机理

1.1光伏发电的基本概念

光伏发电主要是借助半导体发展技术中的光生伏打效应（photovoltaiceffect）把太阳光线转换成电力资源的高新技术，其通常是由太阳能电池板、逆变器以及控制器三个层面构成，借助电池串联机理把太阳能电池板、逆变器以及控制板相连接，构建太阳电池组，然后再借助功率控制器等多种装置推动光能转换，以此构建光伏发电装置。

1.2光伏发电的主要优势

光伏发电作为现阶段最具前沿性的发电措施之一，此种发电措施和传统所应用的火力发电方式相对拥有许多优势：首先，光伏发电主要是借助太阳光线获取新能源，所以此种新能源不会出现枯竭或不足的现象，能够为持续发展提供充足的动力源泉。其次，光伏发电基本上是借助物理光伏特效应发电，在整个发电环节之中并不会出现其他物质，可以更好地保护环境，防止环境污染源出现，保护生态自然环境。最后，光伏发电所运用的机理是产生能源的主要为太阳光线，借助物理机理把太阳光能转换成电能，以此为电力质量提供良好的保障。

2大规模光伏发电对电力系统影响的分析

2.1大规模光伏发电并网时对电压稳定的影响

光伏发电并网时出现影响电压稳定性的原因主要包括两个方面：一是电网原本有功和无功负电荷的变化，二是光伏并网时是否会导致电网的输出功率发生变化。所以，为了尽可能维持光伏在并网时电压的稳定性，需要仔细分析、核对光伏发电与并网区域的负荷是否能够匹配。若光伏发电与要并网区域的负荷能够匹配，那么说明光伏发电的电压输出功率能够满足并网的要求。若是不匹配，需要采取一定的措施解决这一问题。在电网功率处于负荷状态时进行光伏发电并网，可使电力系统的电压相对稳定，进而维持整个电网运行状态的稳定。但是，如果在光伏发电与并网区域的负荷不匹配的情况下强行并网，会造成电压的不稳定，进而影响整个电力系统的正常运行，严重时会出现断电故障。总体来说，若是在事前有充足的准备，做好数据的分析、校对，做好光伏发电与并网区域负荷的调整措施，在光伏发电并网时对电网电压的影响不会很大。图1为光伏发电的原理。

2.2大规模光伏发电入网对功角稳定性的影响

所谓的功角是反映发电机稳定运行以及其稳定运行余量的重要标志。在发电机组运行的过程中，为了保证发电机组的稳定性，对其进行监控十分必要。虽然光伏发电自身十分稳定，也不会参与到功角的震荡中，不会影响功角的稳定性，但是光伏发电的电源接入电网时会影响电网原来的功率分布、电力传输功率等，使其可能相应随之发生改变，导致电网的功角稳定性发生改變。这种变化与电网设计之初的拓扑结构有关，但是有一定的不确定性。不同的拓扑结构对光伏发电接入产生的影响不同，有可能有利也有可能存在不利，需结合电网拓扑机构具体情况具体分析。光伏发电在并网过程中很有可能会出现脱网现象，严重影响电网的稳定性。

2.3大规模光伏发电对电网质量的影响

随着大规模光伏发电并入电网系统后，电网中的非线性负荷随之增多，可能会影响到电网的质量。而非线性负荷的增加会使电网逆变器的开关出现延时现象，电力输出产生波动。随着光伏发电并网的时间延长，波动变化也会更加剧烈。光伏发电的电能是以直流电的方式接入电网中，会导致电网中的电压相应随之发生变化，出现电压偏差和频率波动的情况，需在实施过程中引起注意。但是，光伏发电并网后带来的不只有负面影响，随着大量电能的加入，电量总量也会增多，能够在很大程度上缓解用电压力。

2.4大规模光伏发电对配电系统的影响

光伏发电的电源在接入电力系统后，会对后期配电造成一定影响。第一，因为多电源的复杂结构会影响到配电系统的正常运行，导致故障概率增加;第二，受到变压器连接方式的影响，逆变器形成的接地回路会影响电网中的电流和电压，还会对继电器的保护造成错误引导，使其出现不正确的反应;第三，对于比较敏感的并电网光伏变换器，需要增加一定的保护措施，否则会出现低电压超越、输出直流分量超出标准等问题。另外，高密度的光伏发电系统是由多条或是一条低电配电线路加入相同的主线发电的，当一些电路与高密度光伏发电系统相同的主线在高强度的电压下，很容易出现电线短路的情况，而且还会导致上下级熔断器无法配合。

2.5大规模光伏发电对无功电压发展的影响

大规模光伏发电还有很多正面影响，其中无功电压属于一种新型的电力技术，主要致力于解决电能供应过程中由于供电系统电阻过大而导致出现的电能供应缓慢问题，需要采取一定的措施以外力电压补给形式进行科学合理改进和完善。无功电压技术的出现，可以有效保证电力系统中电压的稳定性。若是与光伏发电技术相结合，能够在保证电压稳定的同时为电力系统的正常运行提供支持，最终实现无功电压技术在电力系统中的应用。光伏发电技术本身具有很好的稳定性，能够在无功电压运行的状态下实现电力系统对双电源和多电源的同时使用。光伏发电技术与无功电压技术在一定程度上起到了相互促进的作用。光伏发电的大规模应用促进了无功电压的发展与应用，而无功电压技术带来的良好效果为光伏发电的正常运行奠定了基础，两者正向发展形成了一个良性循环。

结语

大规模光伏发电对电力系统的运行还是会有一定的影响，如电力系统运行的安全性、供电质量以及电力系统的安全运行等。因此，电力研究人员可以多研究光伏电池的模拟实验，确保大规模光伏发电的有效性。

参考文献

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[2]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.