大规模光伏发电对电力系统影响综述

翟萌 翟继辉

摘要：随着经济的增长，我国城市化的建设规模不断地增大，城市中的人口数量与日俱增，不过，对于能源的消耗程度也在不断地增加，这种情况给我们国家的电力企业带来了很大压力。但是，太阳能光伏发电对既有的电力系统也会产生一定的消极影响，从而制约了该技术的应用和发展。基于此，国内外学者就光伏发电对电力系统的影响展开了较为系统的论述，通过总结归纳其影响综述，能够在一定程度上带动大规模光伏发电系统的应用和发展。

关键词：光伏发电;电力系统;影响综述

随着经济的不断增长，资源以及能源不断的消耗，作为清洁能源的光伏能源的开发以及应用就显得越来越重要。我国太阳能资源非常丰富，在我国境内，除了西南以及黑龙江边境地区以外，其他地区均为高太阳能辐射区，太阳能资源特别丰富，在这些地区发展光伏发电，无论是地理位置还是光照条件方面都极其有利。然而，在实际的光伏发电在我们国家的发展却依然存在有许多的问题，例如，光伏发电的功率不够稳定、调度性不强、随机波动变化较大、间歇性发电等等特征。上述的这些原因都对于电力的调控产生了很大程度上的影响，对于电力调控以及管理工作而言，都将是一个巨大的挑战。

一、光伏发电系统的简介

我国光伏发电系统在光电效应的基础上，可以将太阳能资源转换为电力能源，并且将其用于人们的日常生产以及生活，這是因为太阳能电池板所发出的为直流电，可以经过转变成为交流电，接入国家电网系统。因此，光伏发电系统的环保性相对较高，不会像化石燃料燃烧那样产生空气污染。其中，主要的发电系统由以下几种：独立运行、并网型以及混合型。在上述几种光伏发电系统中，并网运行以及混合型系统的功率最大，会对电力调控带来一定的影响。

二、大规模光伏发电对电力系统的影响综述

根据大规模光伏发电系统的原理可知其会对电力系统的稳定性产生根本的影响，其具体表现在以下几个方面的：

1.影响有功频率的稳定性

对于大规模光伏发电系统而言，具有随机波动性、低无功动态特性、四象限控制能力和拖网现象。 而这些特点都是导致电力系统稳定性的重要制约因素。 如光伏发电的随机波动性，一旦其波动幅度过大，其频率也会过大，则影响整个配发电系统的平衡性。 更重要的是当前的并网大规模光伏系统，其系统的等效构建功能还不齐全， 大规模的光伏系统则会导致系统的功率不稳定，电力系统频率迅速发生变化，大大增加电力系统的稳定发展;

2.影响功角稳定性

功角稳定性是影响电力系统稳性的重要因素之一， 由于光伏电源在本质上属于静止不动的元件，因此在功角振荡过程中，无法参与其中维持稳定性，特别是光伏发电中会改变电网本身的潮流分布情况和传输功率情况， 当光伏发电接入到电力系统中时， 原本电网结构平衡被打破， 而具有随机性的光伏电源更是大大硬性了整体功角的稳定性;

3.电力系统同步稳定性的影响

通常情况下，电力系统在运行中受到微小的干扰之后能够继续保持同系统中的同步电机间的同运行成为同步稳定性。 对于大规模光伏发电系统而言，小扰动之后的同步稳定性受到较大程度的影响。 通过分析可知，光伏电站的直流方向的测电流能够很好的吸收融合系统出现故障时出现的不平衡功率，但是同时光伏系统内的电容储存能力不够，导致系统另外位置的故障问题所产生的不平衡功率对于光伏电站的直流方向的侧电压产生影响。 可以说光伏电站对于系统同步稳定性的控制是一个拆东墙补西墙的原理， 其并无法控制小干扰下所产生的失衡问题。

4. 直接影响无功电压的特征

在通常情况下，主要依靠太阳能光照进行发电的系统是光伏发电系统。因此，太阳光照越充足，光伏发电系统所产生的电能就越多，根据光伏发电系统的这一特点，我国大多数的光伏发电站都位于太阳能资源特别丰富的高海拔地区。比如，戈壁滩以及沙漠等地方，其他一些人烟相对稀少的地方也会建立光伏发电站。光伏发电站所处的位置相对偏僻，这些地区对于电能的需求较少，在电力资源的需求也相对较少。因此，导致光伏发电系统会存在一种普遍的现象，即电力网络的容量极低。由于光伏发电系统对于太阳能光照要求很高，且光伏发电系统产生的电能需要远距离高压传输到各个地区。所以，在电能的整个运输过程中，会产生相应的电能变化，直接影响电网的平稳运行，电能的变化也会直接影响电能的远距离传输，对于电网系统中的无功平衡产生很大的影响，从而对整个电网平衡性造成巨大的冲击。

5.影响了电能的质量

在电力系统的运行管理工作中，电能质量的管理是电力系统中最为重要的部分，电能质量不仅仅象征电力企业，同时也代表着电力企业的市场竞争实力。在光伏发电系统中，并网运行直接影响着电力企业的电能质量。众所周知，如果想检测电网的电能质量，最直观的方式就是检测电力系统中的电压、频率、波形。与传统的发电系统相比较，光伏发电系统在检测电能质量方面是存在较大问题的，而产生这种问题的原因也大都与光伏发电系统的工作原理紧密相关。如果光伏发电站处于并网发电系统运行时，发电系统的电力容量就会增加。由于连接的光伏发电机组的数量不一样，所以，往往导致传统的发电系统在原先的结构方面出现了很多的变化，因此，控制电网中的潮流就会变得愈发艰难。由于控制难度的增加，随之带来的就是电力调控难度的提升。光伏发电站处于并网发电系统运行时，功率的变化都会对于电力系统造成不同程度的损害。另外，在整个光伏发电系统内，发电设备的启动以及停止也会对于电力的传输造成影响，从而直接改变电里传输中电能的质量，从而直接影响用电客户的电力使用效果。

6.直接影响发电站的发电计划

目前，我国主要采取发电方式是火力发电，即使用一些化石能源、煤炭以及其他的物体进行燃烧发电，所以，伴随着时间的发展，在未来发电技术的发展过程中，火力发电技术所造成的污染问题已经被逐渐的边缘化。然而，未来发电技术如果想替代火力发电技术，仍然还是有许多的问题。当前使用的火力发电虽然对于环境造成的污染比较大，但是其发电的功率却远远大于光伏发电，并且电力也具有一定的稳定性。与火力发电相比较，目前应用的光伏发电系统却仅仅依靠太阳光能。会受到季节、空气湿度等等环境因素的影响，对于光伏发电技术而言，具有不可控制的特点。因为光伏发电系统的这层特点，所以，直接影响了系统的安全稳定性，与此同时，也极大地增加了光伏发电计划的实施难度。依据《2018年光伏发电通知》，可以得出，在未来，光伏发电系统的使用数量以及范畴还会继续增加，这样，电力企业的电力调控难度就会大大增加。

结语

随着光伏发电技术的进一步发展，我国的电力调控能力也会进一步增强。对此只有正确认识到当前大规模光伏发电系统同电力系统的影响关系，才能够加强对大规模光伏发电系统的研究力度，帮助我国电力系统更好更稳定更长久的运行，并助推我国社会的可持续发展。

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