基于大规模光伏发电对电力系统的影响

基于大规模光伏发电对电力系统的影响

骆耀科

佛山综合能源有限公司528299

摘要：本文主要对大规模光伏发电对电力系统的影响进一步分析了解。随着我国节约能源和保护环境的可持续发展战略的提出，能源问题更加凸显，大规模光伏发电恰恰缓解了这一问题，可是又会使原有的电力系统发生一些相应的改变，所以，分析大规模光伏发电对电力系统所产生的影响是十分必要的。

关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响；意义

引言：

在社会快速发展中逐渐暴露出能源不足的问题，经济的发展提高了人们的生活水平，这大大增加了人们对电力资源的需求量，但是由于我国资源短缺，在供应过程中逐渐出现供不应求的现象，导致人们更加重视能源保护，因此，人们在可再生能源方面的重视度越来越高。光伏发电属于纯绿色能源，具有安全、可靠等方面优势，在我国电力系统建设中发挥出了巨大的作用。

一、大规模光伏发电对电力系统的意义

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。光伏发电并网系统不需要能量的存储和释放过程，减少了能源的损耗，提高了电能的运用效率。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。大规模光伏发电运用的是太阳能，具有下列优点：大规模光伏发电使电能的运用效率提高，电能损耗降低；太阳能是清洁能源，和其他发电形式相比减少了环境污染；光伏发电并网的收益率较高，电能的提供量较多，保证了人们对能的需求；光伏发电系统和建筑物的有效结合，为建筑物增添了色彩，使建筑物更完美，更具特色。

二、大规模光伏发电对电力系统的影响

1.对电能质量的影响

在大规模的光伏发电接入电网之后，在一定程度上扩充了整个电网的电量，但与此同时也对原先的电力系统，电源结构进行了改变。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。很多光伏电站的运行经验都提出了：多台并网逆变器的电流谐波有可能超出标准。针对这一问题，可以对电流谐波问题进行建模，得出在电网并联系统中，光伏电站逆变器的阻抗耦合是影响电流谐波超标的关键。在长距离光伏电网中，谐波不稳会导致电压波动。为了进一步控制大量光伏对谐波的影响，可以在系统中，增设一些补偿设备或是滤波器，能够起到很好的效果，比如可以在电网中增加谐波补偿器、有源或无源固定频次滤波器等。

2.对电压的影响

在我国大规模光伏发电主要应用在沙漠地区，但是在沙漠地区上的电网容量小，负荷水平低。大规模光伏发电要通过长距离的电网运输送达，在此过程中会对周围的电网以及电路电压造成影响。与此同时，无功电压的控制能力差，发生危险的可能性强，很可能使得所通过的电网其原本构架改变，使得单一电源变成两个及其以上电源，这样整个电网的控制力度下降，极容易造成危险。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.对配电系统保护的影响

用电安全是电力系统永恒的话题，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。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；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。

4.保障有功功率的影响

光伏发电的发展和应用，也可以将有功功率的使用效果提升。首先，由于大量的电离子运行和波动频率出现了加快，会使系统的总功率受到严重冲击，有功功率在此时便会得到提升，从而实现电力设备的生产和应用效率。其次，光伏发电过程中涉及到很多静止元件。随着光伏电流应用的不断深入，人们逐渐实现了对电气设备中的应用电流大小进行调节，以此来适应各个电力设备的用电需求，促使整个电力系统中的有功功率发挥出巨大的作用，提升有功功率的利用程度和水平，同时降低了电力系统在运行过程中的危险系数。

5.功角稳定性的影响

对于光伏电源的本质是静止不动的元件，它其实是不参与攻角的振荡过程的，所以攻角是不稳定的，但是它受大范围的光伏发电特点的影响，特别是随机波动的特点，再大范围的使用光伏发电会改变电网本身的潮流分布情况和传输的功率，如果把光伏的动态支撑的特点和平常的特别相比较可以发现它还存在着很多的问题，所以光伏被接入之后电网攻角的稳定性能会被改变，具体改变了多少还有取决于电网的结构和对光伏电源的控制技术的水平。功角稳定性的变化和光伏并网的规模大小、地理位置、光伏电源的控制技术、电网的拓扑结构等有关，光伏发电系统的接入可能会改善功角的稳定性，也可能会使电网功角的稳定性下降。

6.对小扰动稳定性的影响

虽然机械与电磁量不平衡的动力学稳定问题是光伏电池本身不存在的，但是电气不稳定运行是光伏电池普遍存在的问题之一，因此电网的稳定性也会受到并网后大规模光伏的影响。大规模光伏发电中存在着电气运行不稳定问题，会对电网的稳定运行带来威胁，加大系统运行风险。因此，需要对大规模光伏发电中最大功率运行点的实际出力状况进行分析，了解电气运行不稳定机理。同时，若电容的储能相对较小，也会给电力系统中电源运行稳定性造成影响，应注重特征值法的合理使用，对小扰动后的系统稳定性进行分析。

结束语：

综上所述，加强对大规模光伏发电系统应用的分析探讨，充分发挥光伏发电的服务作用，促进社会经济的发展具有重要的现实意义。我国电力系统中广泛应用光伏发电，成为了加快我国电力事业飞速发展、转型的趋势方向，加强大规模光伏发电方式的合理使用，促使电力系统能耗状况得以改善，希望能够为发展新能源给以参考实例，解决我国当前电力发展的困难局面，缓解电力系统的集中压力。

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