大规模光伏发电对电力系统的影响

大规模光伏发电对电力系统的影响

杨飞野张清

（国电南瑞科技股份有限公司211106）

摘要：电力资源在社会经济的发展中发挥着举足轻重的作用，是社会经济能够持续发展的重要保障。随着社会各界用电量的不断提高，传统的发电方式以及无法满足更高的用电需求，急需开发新的发电方式，而光伏发电正是能够解决这一问题的关键因素。但是，大规模光伏发电将会对电力系统造成一系列的影响，为了保证光伏发电与电力系统和谐发展，我们必须了解并掌握这些影响的具体信息。本文件将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

1引言

在目前的社会发展阶段，我们使用的化石能源已经开始出现枯竭的现象，为了确保社会发展的正常进行，必须积极发展新型能源的使用，而光伏发电就是能够满足这种要求的能源。随着科技的发展，光伏发电已经逐渐大规模的应用在人们的生活与生产过程中，在社会经济的发展中发挥着越来越重要的作用，有效的提高了生产活动的经济效益，与此同时，大规模光伏发电的应用也会对电力系统产生一定的影响，需要我们了解与掌握。

2光伏发电并网概述

光伏发电并网是指应用光伏电池方阵来产生电流，并将产生的电流输送到逆变器与变压器中，然后根据电力系统中的实际需求输送到电网中，在整个过程中，电能不需要使用蓄电池进行存储，减少了与其相关的存储与释放的过程，最大程度的减少了输送过程中的能量消耗，有效的提高了电力资源的利用效率。在这种并网方式中，光伏数组可以完成从太阳能到直流电的能源转换，而逆变器则可以将直流电转换为正弦交流电，因此，光伏发电并网具有以下优势：第一，可以在一定程度上提高电力资源的利用效率。第二，提高光伏发电的经济效益，并且可以利用清洁能源有效的缓解电力资源不足的情况。第三，光伏发电并网能够有效的节省并网系统的占地面积。第四，在建设过程中，光伏发电系统可以实现与建筑相结合，同时提高建筑的美观性。

3光伏发电并网系统模型的建立

3.1光伏阵列模型的建立

光伏阵列模型的建立主要应用单二极管模型，根据基尔霍夫原理来建立光伏等效电路，并简化计算公式，应用多个光伏发电的开路电流、短路电流、最大功率的电压与电流等参数，计算出模型表达式，并将其应用到工程计算中。通常来讲，光伏阵列需要由不同的光伏电池并联或串联组成，但是，光伏阵列中的光伏电池组存在差异，就会对对P-V特性与光伏阵列逆变器的建立造成影响。

3.2并网换流器与内环控制模型的建立

换流器的状态会对光伏发电系统的并网特性产生一定的影响，常用的换流器的控制分为内外环控制与双环控制，其中外环控制以电压输入为主，通过控制环节产生内环控制的电流，用于确定换流器的并网方式。内环控制则以电流输入为主，以外环控制的电流为基准，控制时通过换流器实现电流的输入。

4大规模光伏发电对电力系统产生的影响分析

4.1对无功电压产生的影响

根据大规模光伏发电的特点，发电系统需要在海拔较高的地区建立并运行，也可以在平均日照时间较长的沙漠地区等运行，与此同时，建立大规模光伏发电系统的地区需要满足人口数量不高的要求，这是因为这些地区对电力资源的需求没有人口密集的地区高，在这样的地区，才能保证电力负荷水平低。通常来讲，光伏发电系统中一般不会有过大的电网短路容量，这样的发电系统中产生电能必须有高压的帮助，才能够实现电力的远距离输送，在发电与输送的过程中，可能会存在一定的波动现象，这些波动时随机生成的，并且这些波动中的有功出力会在一定程度上影响电网的无功平衡性，这种影响可能会造成用于电力输送的母线中出现较大的电压波动，进而严重影响电网运行的平衡性。此外，在如今的大规模光伏发电系统中，其内部对无功电压的支撑能力较低，在这种前提下，光伏发电系统会影响电网内部的电压质量，如果影响较为严重，有可能出现电压幅值越限的现象。

4.2对电网传输功率稳定性产生的影响

由于大规模光伏发电系统自身具有的特点，光伏发电产生的电能在进入电网前需要通过变压器与逆变器的处理，因此，这种电能的随机波动性较强，并且没有转动惯量，就会对电网中原有通道的传输功率与潮流分布产生一定的影响，造成电网中的等效惯量减小。与此同时，光伏发电过程中的动态支撑技术与原有的发电机组存在区别，一旦大规模光伏发电系统并入电网，电网功率的稳定性就会产生明显的变化，这种变化的程度主要取决于光伏发电的规模与位置，同时也会受到控制技术的影响。光伏发电产生电能接入电网，有可能会电网产生积极的影响，改善运行的效果，也有可能产生消极的影响，造成运行效果的恶化。

4.3对电能质量产生的影响

在电网的运行过程中，电能的质量是运行状态的主要体现，是考核电网运行的重要指标，将大规模的光伏发电系统接入电网中后，就在一定程度施工扩充了电网中的结构。与此同时，光伏发电系统在规模上的差异会导致电网结构出现不同程度的变化，导致潮流分布无法有效的进行控制，电网中的嗲能质量就会下降。此外，在目前的电网中，电子元器件的种类与数量持续增加，需要消耗更多的电能，导致电力系统运行负担增加。

4.4对配电保护设施产生的影响

在电网的运行过程中，为了保证运行过程的稳定性，必须利用配电保护设施进行保护，在光伏发电系统接入电网后，配电系统就会出现一定的变化，配电系统的特点就会出现一些变化，因此，电网中的配电保护设施就无法充分的体现，例如，当光伏发电接入电网后，电网结构就会变为双电源或者多电源结构，电网中的配电保护设施就会出现误动或不动的现象，这样一来，电网的正常运行就会受到影响。此外。光伏发电接入电网后同样会造成变电站备用电源自投装置的正常应用受到影响。

5结束语

总而言之，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。

参考文献：

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[3]李石头,王小川,胡彦雪.刍议大规模光伏发电对电力系统的影响[J].河南科技.2014(20)