光伏发电问题及对电力系统的影响叶玮

光伏发电问题及对电力系统的影响叶玮

叶玮

中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司甘肃兰州730050

摘要：我国电力行业的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，推动我国人们生活水平的不断提高。随着经济和科技的发展，以太阳能、风能为主要的大规模可再生能源并网发电逐步形成新型电力系统的发展趋势，为了有效地应对能源紧张的形势，加大新能源的开发力度，需要对当前电力系统运行的能耗状况给予更多的关注，提高系统长期运行中的能源利用效率，为新形势下电力系统稳定运行及服务水平提升提供保障。

关键词：光伏发电问题；电力系统；影响

引言

科学技术的快速发展使我国快速进入现代化发展阶段，我国电力行业发展迅速。光伏发电是最主要的发电方式之一，有很多的优点，在很大程度上缓解了我国电力紧缺的问题。但是光伏发电也存在着很大的问题，比如说在构建光伏发电系统的时候操作不恰当，很多的光伏发电系统的规模不够大，存在着很多改进的方面。

1什么是光伏发电

所谓的光伏发电就是利用设备将太阳能资源转化成我们所需要的电能，充分的利用半导体及相关的电子设备组件，太阳能的电池，并且布置成一定规模的发电系统，这个系统将太阳能光伏换成直流电，并且利用能量逆变器对太阳能所转化成的电流进行转变，成为人们所需要的电能。太阳能光伏对电力系统产生了很大的影响，若供应了源源不断的电能，本身就非常的环保，有很多的优势，并且它的利用的效率非常的高，而且投入的成本对来说很低获得的效益很高，而且建设光伏发电的设备的外观那美观实用，可以与建筑物融为一个整体，为建造企业提供了一定的便利。我国为了更好地利用光伏发电，投入了大量的人力物力对光伏发电进行研究，在以往的案例中总结经验，不断的创新，利用先进的发电设备，并且扩大电光伏发电的规模。光伏发电在中国的发展前景会越来越好，但是在使用规模和使用程度上都会成为最主要的发电方式之一。

2光伏发电系统的现状分析

目前我国的光伏发电主要是利用太阳能。由于近几年来光伏电的成本越来越低。而我国太阳能资源较为丰富，光伏发电开始大规模发展。太阳能转化电能的电力系统也在不断进步。目前在我国农村的工业供电以及通信、荒漠光伏供电中都大量应用光伏发电系统，目前被大量使用的是独立光伏发电，这是指通过光伏组件方阵能够为一个区域的居民和住户提供用电的系统，这种独立光伏发电规模较小，范围有所控制，从而才能保证整个区域的居民用电和电压正常。近几年来，这种光伏发电系统被大量应用于荒漠以及偏远山区之中，由于他们的用电量较小，这种供电系统才能保证供电质量和安全。在我国的光伏发电系统运用过程中，除了独立光伏发电系统，还有并网光伏发电系统。并网光伏发电相对于独立光伏发电来说，应用范围更广，主要应用于军事、城市应用、野外以及石油、通讯等各个方面。此外，在近几年的发展过程中，并网光伏发电的大规模应用还在不断发展和扩散。而我们所提到的独立光伏发电和并网光伏发电以及大规模光伏发电，大部分还是取决于太阳能光伏发电。但是，目前我国在太阳能光伏发电的应用上还存在着很多问题与不足:第一，我国光伏发电的基本材料不足，大部分都需要国外进口。第二，用于光伏发电的太阳能电池大量用于出口，在光伏发电的使用上不足。第三，我国对于太阳能光伏发电的基础设施等维护不到位，使光伏发电发挥不出其原有的价值。第四，相关法律政策实施不到位，无法保证光伏发电的正常运行。总的来说，光伏发电虽然存在着很多的不足与问题，但是前景光明。

3光伏发电系统的建模应用

为了保证光伏发电系统安全稳定的运行，必须建立一定的模型来作为支持。为了能够储存更多的太阳能，需要建造光伏电池，没有科学技术的发展，光伏电池采取数字的表达方式，这样就会对电流电压的进行测试，这些数据作为参数。光伏发电系统采用阵列连接的方法，这是一种最常见的方法，就是结合数据模型，并且采用串联并联的连接方式。这种连接方式很容易出现一些细节的问题，比如说光伏在组建过程中会出现差异。光伏发电最重要的内部控制建模模型就是换流器，而且对以后的光伏发电并网具有很大的影响。通过对内外结构的调节为光伏发电系统提供支持，对它内部的系统，主要是以电流输入作为内环系统的主要动力。在外部运行中，主要是控制光伏电池锁给的基本的参考值，并且不断地对电流进行输入，这样才能支持整个光伏发电系统的运行，为他们提供源源不断的动力。换流器有很多的优点，比如说对每个环节进行实时的监控，对于数据进行记录。换流器作为最关键的一环，在进行设计，监控安装的方式时，一般都会采用解耦控制方式，这种方式会及时的为换流器进行更新，并且控制，促进系统的运行。

4光伏发电问题及对电力系统的影响

4.1对有功频率特性的影响

结合光伏发电的实际应用情况，可知其具有这些方面的特性：其电源是静止元件，不会产生转动惯量；发电时的外出力不恒定，具有随机变化的特性：不同时间段的有功与无功动态特性有所差异，且电源的抗扰动能力弱，会引发脱网故障；对逆变器依赖性强，具有良好的四象限控制能力。光伏发电这些方面的特性给电力系统的有功功率产生了一定的影响。具体包括：会影响系统的调频效果、调度过程中的经济性；备用设备的优化策略发生变化；系统既有的等效转动惯量发生变化，会使极端条件下的频率变化幅度加大；保护动作异常等。

4.2对配电系统保护的影响

①大规模光伏发电的网架结构在系统的组成结构上结合了双电源、多电源等多个拓扑结构，由于这种结构的影响，在光伏电网电力输出的过程中可能导致电网的电流出现变化，包括大小、方向以及时间。所以，往往出现馈线保护无效，装置误动以及拒动等故障。②光伏电源接入配电网后使得配电网中变压器组合发生了改变，对原有的变压器进行改进，变压器与逆变器之间的回路也出现了不同的变化，使得电路中零序电流提高，对配电系统起到了一定的保护作用。

4.3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。

结语

光伏发电很好地解决了我国对用电需求不断增大的现状，并且减少了对环境的污染。光伏发电在我国的发展前景必然是一片光明的，国家对光伏企业的大力支持，企业对光伏产业的不断建设和创新，都会推动光伏发电的大规模应用。

参考文献

[1]余希瑞,周林,郭柯等.多模型自适应控制应用于大型光伏电站阻尼区间振荡[J].中国电机工程学报,2017(14):4036-4043.

[2]张央.光伏发电对电力系统的影响分析[J].低碳世界,2016(23):60-61.

[3]仲怀景,吴多海等.太阳能发展前景---世界能源危机的解决[J].内燃机与配件,2017(16).