大规模光伏发电对电力系统影响综述

王冬明

摘 要：资源匮乏、环境污染严重是全球面临的问题，电能和我们的生产、生活密切相关，随着经济的发展和电设备运用的不断增多，电能的供给问题备受关注，光伏发电凭借其清洁环保、灵活安全及可再生性的特点得到推广，但与此同时，会使原有的电力系统出现一些问题，文章阐述了大规模光伏发电所引起的电力系统的变化。

关键词：大规模光伏发电;电力系统;影响分析

当前化工能源匮乏现象越来越严重，环境问题日益突出，人们在可再生能源方面的重视度越来越高。可再生能源包含有风能、水能、太阳能等能源类型，现阶段太阳能已经逐渐发展成为一项非常重要的电力能源。光伏发电属于一种较为典型的清洁能源应用技术，有着非常广阔的市场发展前景以及潜力，但是当前在大规模应用方面还存在有一定的问题，文章就此展开了研究分析。

1重要意义和工作原理

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大规模光伏发电系统的模型建立

2.1 光伏电池及阵列的模型

该模型在建立过程中以单二极管为基础，依据基尔霍夫定律，对光伏等效电路进行建立，并通过对所有相关理论进行简化，最终确保计算过程的准确性。与此同时，光伏发电系统可以对开路电流、电压、短路电流等参数进行合理利用，以此来获得模型建立的最佳表达式，随后将各种表达式应用到工程计算当中。一般来说，要想建立出光伏阵列模型，需要以串联关系组合为依据，只有这样，人们才能得到最终想要的模型。但在实际工作中，人们需要对光伏列阵中的光伏组件差异性提高重视程度，如果遮挡问题出现，将会对P-V特性的多峰值造成严重影响，也会对模型建立工作极为不利。

2.2 并网换流器与内环控制模型

在光伏发电系统中，换流器会对单元暂态并网特征产生一定影响。在实际工作过程中，换流器控制方式有很多，主要的控制方式是内外环结构双环控制。一般来说，在内外环控制过程中，主要的控制手段为电压输入，而在控制生成时，电流的参考值也得到了控制，此时便可以对换流器的并网方式进行确定。另外，换流器的内环控制主要以电流出入为主。同时，工作人员还要将外环控制中所出现的电流数值当作参考基准。在各个环节控制工作中，都需要对换流器进行合理使用，从而确保电流顺利进入公共电网之中。

3 大规模光伏发电对电力系统影响

3.1 对电压稳定性的影响

光伏发电并网过程中会影响到电压稳定性，其原因集中在两个方面，一方面是光伏并网过程中电压输出功率会发生一定的变化;另一方面是电网本身的有功以及无功负荷会发生变化。为更好地把握并网对电压的影响，需要分析并网电网输出功率与光伏发电负荷之间的匹配性，如果两者负荷匹配，则表示光伏发电输出功率满足并网要求，这时并网不会影响到电网运行的稳定性;如果光伏发电电压输出功率与光伏发电负荷不匹配，并网过程中电压稳定性将无法得到保证。

3.2 对功角稳定性的影响

光伏发电本身相对较为稳定，与功角震荡不存在有直接联系，功角稳定性不受影响，但是在并网过程中会影响到电网现有功率的分布以及电力传输功率，进而改变原有功角稳定性。这方面的改变可能有利也可能不利，需要与电网具体拓扑结构以及模型分析结合在一起展开研究探讨。光伏发电并网过程中容易有脱网情况出现，影响电网稳定性。振荡型失稳属于功角失稳的一种形式，主要是因为系统运行点发生变化，电网运行阻尼发生变化，不仅会导致机电振荡，同时还会导致范围内其他频段出现振荡，振荡程度受到并网穿透率与逛网接入位置等因素影响。

3.3 对供电质量的影响

当前光伏发电接入电网规模越来越大，电网中不断有非线性负载出现，导致供电质量受到极大影响。随着非线性负载的增大，会延时电网逆变器开关，电力输出出现谐波，另外，随着并网时间的延长，谐波变化会越来越剧烈。即使在小范围并网，不会产生过大谐波，但是因为存在多个逆变器，同样会降低供电质量。光伏发电主要是通过直流方式将电能输送至电网，在这一过程中，电压会发生一定的变化，导致电压频率以及偏差出现波动。

3.4 对配电系统保护的影响

光伏电网并入电网中会一定程度上影响到配电网故障，继电保护和自动装置会出现一定的改变。首先，并网后形成多电源，结构复杂性大，导致故障电流各个方面受到影响;其次，就变压器连接方式而言，逆变器在出现接地回路后将直接影响到电压和电流，进而影响到继电保护动作特性;再次，能够一定程度上保护相对较为敏感的并网光伏变换器;最后，PV 系统反弧岛保护功能时间无法与自动重合闸装置进行有效配合，出现非同期合闸情况。为了实现对这一现象的有效预防，接入逆变器线路，反弧岛保护最大动作时间需要超过三相一次合闸启动时间。

高密度光伏发电系统包含有多条低压配电线路，这些线路接入相同主线完成发电功能，当光照发生变化时，光伏发电功率会相应的发生变化，分配到配电网电压出现波动。尤其与光伏发电系统相同主线馈电线路有短路等情况出现时，上下级熔断器之间很难形成有效配合，最终导致部分支路短路功率过大。

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、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。能源紧张、环境污染严重是全球化的严峻问题，珍惜能源，合理开发利用新能源，和每个人的切身利益密不可分，让我们齐心合力，发挥太阳能的优势，研发新技术、优化电能质量，为促进我国电力企业的可持续发展贡献自己的微薄之力。

参考文献

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