大规模光伏发电对电力系统影响综述

大规模光伏发电对电力系统影响综述

赵进伟

中广核新能源投资（深圳）有限公司新疆分公司 新疆维吾尔自治区 839000

摘要：光伏发电是当前电力事业新能源利用的主要方向，大规模光伏发电的引入对传统电力系统造成很大影响。下面文章就对这种影响类型进行分析，并结合大规模光伏发电的现状探讨提高电力系统运行的方法对策。

关键词：大规模；光伏发电；电力系统；发电技术

引言

大规模光伏发电系统主要是基于一定的光伏电池设备以及一定的发电模型，对于太阳能这一低碳、绿色环保的能源的开发利用。可以说大规模光伏发电系统对于自然的依赖性较大，其所产生的电压和频率等同传统的发电系统不同，因此，大规模光伏发电系统是否会对电力系统产生消极影响成为了发展大规模光伏发电系统的制约因素之一。

1光伏发电现状

如今，我国在光伏发电领域取得了骄人的成就，这与我国的国情密不可分。随着现代化技术的完善，人们对能源的需求也发生了改变，电力系统也需要面对较大的挑战。传统的煤炭和石油等能源矛盾日益显现。对此，相关部门需积极研究新能源，替代传统能源，以满足工农业生产和群众社会生活的基本要求。我国土地面积较大，光照资源十分丰富，光照资源分布合理，因此，光伏发电接入电网成为了当前电力系统发展的重要趋势。20世纪70年代，光伏发电进入国人视野，在发展的过程中得到广泛应用。该技术一方面满足了社会对电力的需求，另一方面也符合节能环保的要求。将光伏发电接入到智能配电网，已经成为电力系统发展的必经之路，其不仅可以缓解我国的能源危机，而且也可控制环境污染问题。

2大规模光伏发电对电力系统影响

2.1电压稳定的影响

光伏发电并网时出现影响电压稳定性的原因主要包括两个方面：一是电网原本有功和无功负电荷的变化，二是光伏并网时是否会导致电网的输出功率发生变化。所以，为了尽可能维持光伏在并网时电压的稳定性，需要仔细分析、核对光伏发电与并网区域的负荷是否能够匹配。若光伏发电与要并网区域的负荷能够匹配，那么说明光伏发电的电压输出功率能够满足并网的要求。若是不匹配，需要采取一定的措施解决这一问题。在电网功率处于负荷状态时进行光伏发电并网，可使电力系统的电压相对稳定，进而维持整个电网运行状态的稳定。但是，如果在光伏发电与并网区域的负荷不匹配的情况下强行并网，会造成电压的不稳定，进而影响整个电力系统的正常运行，严重时会出现断电故障。总体来说，若是在事前有充足的准备，做好数据的分析、校对，做好光伏发电与并网区域负荷的调整措施，在光伏发电并网时对电网电压的影响不会很大。

2.2孤岛效应

在电路上，存在某些区域已经存在电流通路，然而却没有实际的电流通过该区域，一般展现出电网失压的现象，对于光伏发电系统来说，仍然对电力网络中临近的线路实施供电，往往这就是电流系统中的孤岛效应。目前，我国不仅仅在大范围的推广光伏发电系统，同时，光伏发电站的数量也在不断增长。因此，伴随着光伏发电站的不断增多，电流系统中的孤岛效应也会越来越多。光伏发电站产生的孤岛效应，不仅直接影响发电站的有关发电设备性能，还会造成电网的损坏，从而引发更大的电力灾害。例如，如果电流通路中存在孤岛效应，那么在电流通路中就不会存在任何的电流，此时，电力系统处于正常供电，将会直接威胁到电力系统维修人员维修，造成极大的安全问题。因此，作为电力调控中心的操作人员而言，需要保证电力网络系统的安全稳定运行。

2.3电力系统同步稳定性的影响

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。

2.4电网出现谐波

分布式电源接入到配电网时，需要大量的并网逆变器。这些逆变器采用脉宽调制控制方式，在并网时会产生大量的电流谐波。太阳能光伏发电设备和风力发电设备在运行过程中，受到光照强度、太阳照射角度、物体阴影以及风速等方面的影响，输出功率会发生一定的变化，从而导致大量的谐波。造成并网风力发电机组电网谐波出现的主要因素包括两个方面：一方面是风力发电机组并联补充的电容器和线路阻抗发生谐振产生谐波；另外一方面是风力发电机组内部安装了大量的电子设备，这些电子设备在运行过程中可能产生一定谐波。

3大规模光伏发电对电力系统影响的解决措施

3.1加强电能质量监控

光伏发电并入配电网后，会直接降低配电系统的电能质量，经常出现电压闪烁、电压短路等诸多电能质量问题和隐患。加大电网系统电能质量控制力度，可增强电网运行的安全性和稳定性。对此，工作人员可减少分布式电源开关的操作次数，采用逆变器在智能配电网中并入光伏发电电源，最大限度地规避光伏电源输出功率变化，进而影响系统电压。为控制谐波污染，还需在谐波电压较高的母线上安装滤波器。研究人员也要积极研究多功能逆变器，逆变器与滤波器共同工作，借助额定电压最大输出功率监控逆变器输出电流，有效控制谐波电压，减少谐波对电能质量的负面影响。

3.2采用分布式技术

应当根据电力系统减少电力能源损耗效果理想的三分之二原则，把电力系统的损耗最小化设置为目标，对分布式光伏接入的配电系统并网的位置确定和容量确定进行优化，达到太阳能可以在原先的配电系统中主动并网。在符合稳定状况的要求下，即便电力系统中的每个节点都达到了极限并网的条件，对分布式光伏连接的电力系统的节点的有功功率进行合理的配置，进而达到优化分布式光伏连接的电力系统稳定性的目标。

3.3能源技术的提高以及电网结构的优化

光伏发电是利用太阳能光照进行电能的转化，因此是一种清洁能源。然而，其自身也受到环境因素的制约，产生了稳定性下降的现象，要想解决此种情况，就需要提升电网机构的合理性。在能源技术内，电网结构和能源发展需求是否相一致和光伏能源以及电网兼容情况有着直接性的联系，这是因为电网是介入的重点，电网本身性能和能源技术介入联系教秘。基于此，强化电力调控的重点是掌握本地光伏发电的规模和分布情况，优化电网运行方式，探究直流输电和柔性交流输电技术，确保光伏发电系统的稳定性。

3.4积极协调系统运行状态

为满足光伏发电系统接入智能配电网和配电系统一体化运行的要求，人员需借助智能配电网管理体系调节系统供电。如调节电网系统的能量，在光照不足的条件下，实现系统正常供电。也就是说，人员需积极研究分布式电源接入智能电网后，电源运行输出功率平衡是否发生变化。另外，高度重视大梁分布式电源同时接入电网系统后系统的接受能力和系统的运行状态。部分地区在光照充足的季节容易出现输出功率大于用电需求，而在光照不足的季节，则会出现输出功率无法满足供电需求的情况。对此，可采用能力存储方式平衡不同时间段输出功率的差值，也可深入研究不同季节配电系统的运行方案，注重系统运行的协调性和稳定性。

结语

新能源并网后，接入大量的逆变器，对原有的配电网造成影响，增加电网谐波、造成电压失恒、电压闪变、信息孤岛等问题，威胁到原有配电网的有序运行。因此，需要进一步完善新能源并网技术的相关研究。

参考文献

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[2]王进川，耿晓娅，冯妍.分析与探索大规模光伏发电对电力系统的影响[J].区域治理，2019,(4):174.

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