地区电网运行中的光伏发电技术研究

地区电网运行中的光伏发电技术研究

郭俊

国网鄂州供电公司   湖北鄂州  436000

文摘：光伏发电技术已经在社会生活中得到了广泛的应用，它将彻底解决人类面临的能源短缺和环境污染问题。对地区电网的运行产生了更深刻的影响。基于此，本文从大容量光伏发电的原理和特点出发，深入分析了大容量光伏对地区电网的具体影响，以期为地区电网的运行提供一些有益的参考。

关键词：光伏发电；地区电网；系统；设备；

光伏发电系统的发电性能与传统的发电系统有很大的区别，这就是由于光伏发电系统的大容量接入，会对电网的调控运行、电网规划、潮流分布、电压稳定等方面内容产生一定的影响。另外，在配电网上安装光伏发电站，可以极大地降低网络损耗，并能有效地控制边远地区的电网投资和建设费用，换句话说，光伏发电站对火电站的影响更为深远，该智能电网不仅占地面积小，投资少，不仅提高了发电效率，而且还减少了损耗。通过对相关数据的分析可以看出，我国光伏发电系统的波动性很大，特别是大容量的光伏发电设备，其波动率已经超过了100 MW，在夏季用电高峰期，很容易发生火力发电和光伏发电公司之间的竞争。因此，本论文以大容量光伏发电系统对地区电网运行的影响为切入点进行了深入的探讨。

1、大型光伏发电站

1.1大型光伏发电站的概念与电力传输模式

大型光伏发电场是通过太阳能板来收集太阳能，然后将其转换成电能，而太阳能板的输出电压和电流都很低，因此通常要选用多种太阳能板。如果采用串联或并联方式，就很难构成光伏阵列，从而达到理想的发电效果。因此，大容量的光伏发电场主要是依靠太阳能电池阵列来产生和转换电力，从而大大提升了整体的工作效率。同时，将光伏发电厂的供电、配电系统分为35 kV和110 kV，并与主网相连，形成地区电网。即使光伏发电站具备了受侧电网的特性，也不能满足大规模输电的需要，有些线路甚至达不到要求。从技术上讲，目前我国大容量光伏发电系统的输电模式还存在技术上的限制。

1.2工作方式

大型光伏发电量一般在兆瓦以上，拥有独立的群控系统，不仅可以高效地并联多台变流器，还可以与中央控制系统进行配套，对光伏发电系统的各子系统进行监控，确保通过电网和变换器之间的光电电站彼此连接。同时，它还具备了其它仪器所没有的控制功能，能够基本达到有功、无功功率的目的，对有功的变化进行有效的控制，消除了谐波的负面效应。目前国内大部分的光伏电站都包含了多个基本单元的集成系统，也就是说每个系统的功率都在1 MW以上，特别是在大型光伏电站中，通过光电转换，将电流通过母线的位置，实现了对逆变器的电能的传递。

2大型光伏发电场特性与现状分析

与其它类型的光伏发电站相比，大规模光伏发电系统的并网困难，尤其是在系统中采用的逆变器种类比较多，比如在实际应用中，可以将多台逆变器结合起来。同时，由于大型光伏发电场的规模较大，很难保证各组件的性能完全一致，以上基本特性是不可能实现的。使得大型光伏发电站在并网运行时，容易产生一些技术上的问题。从这一点可以看出，在光伏发电网络中，单个逆变器所引起的谐波对电网的影响较小。这些谐波的相互影响很大。如果距离太远，就会产生严重的谐波污染，影响电网的供电质量，这是目前国内大规模光伏发电系统的一个主要问题。由于光伏系统的特点曲线具有很大的多样性，使得计算过程中的曲线变化更加困难。同时，由于光伏阵列的元件尺寸较大，与单一元件相比，只能显示出较好的性能。它具有P-V的温度特征和基本的交通特征，表明它具有复杂的变化规律，特别是对某些地区的电力系统产生了深刻的影响，并在一定程度上影响了它们的发电效率，甚至影响到电力生产，影响到附近的人们的日常工作。

3大型光伏发电场对地区电网运行的影响

通过以上的分析，我们已经初步认识到大型光伏发电场的特点和目前的发展状况。但在实际应用中，大型光伏发电场对地区电网的运行有很大的影响。综合来看其影响有以下几点：

3.1整体效应

大型光伏发电场的发电量大小与地区电网的运行有很大的关系，在光照不足的情况下，光伏发电系统的发电功率会受到很大的影响，从而使其在有功处理过程中发生电伏跳变的问题。具体而言，当光伏发电站装机容量增大、地区电网日照时间不变的情况下，该系统的供电方式向主变上送网络转变。在遇到多云天气的情况下，它的电网形式转变为受侧电网。由此可以看出，在多个因素的基础上，从地区供电最大和最小供电模式的角度来看，太阳能和电流传输存在着显著的间歇特性。这表明该阶段的供电波动很大，会对大容量光伏发电系统的运营成本造成一定的影响，甚至会对其运行的稳定性造成一定的影响。光伏发电系统的发电容量和输电能力将会对电网的运行产生深远的影响，特别是电压和电力，如果不及时采取相应的措施，将会严重影响到附近的居民的生活和工作。以电压为例，其波动性和效应表现出不同的状况。同时，由于光伏电站与传统的火力发电厂相比，其电压调节差异比较大，尤其是大型光伏电站接入电网后。这极大地提高了电压控制的难度，使得电压出现了很大的波动，很难在以后的工作中进行调整。虽然目前国内大型光伏发电场已经安装了无功补偿设备，但由于电力系统的动态容量补偿不足，使得原有的设备调度能力受到了一定程度的削弱。

3.2机组运行与后备能力的影响

大型光伏电站在运行过程中会有很大的波动，特别是当它的最大波动达到1000 MW时，当它在夏天的时候，很容易产生电力不足的情况，比如，当一个夏天的时候，它的出力总是接近于零，这就意味着它必须要加快发电速度，否则就不能保证它的正常运转。而大型光伏发电站采用的是分散式供电，当它们与电网连接时，会出现一定的电压波动。由于小水电、太阳能光伏、风电场等因素的影响，电力系统的自动投切可以确保地区电网的安全。

3.3系统的工作稳定效应

分布式电源入网后，由于分布式电源不能发电、不能发电等问题，会对电力系统的电压稳定性造成一定的影响。一般情况下，当电力系统在0.97~0.99之间时，由于风力发电或水力发电项目的装机容量太大，很容易造成电力供应不足，从而使电网电压失去稳定，从而造成电力系统的电压崩溃。同时，在规划与分配时，往往会根据受电型网络来制定相关的设计与分析，但与大容量的光伏发电站有很大的区别。它是在配电网络与分布式电源相结合的后期进行的，它有可能改变配电网的基本运行特征。而当光伏发电站与配电网并线运行后，系统的安全性、可靠性和稳定性将会受到很大的影响，尤其是在遇到潮流变动的情况下，将会严重制约配电网的电压调整工作的有序进行，从而使保护定值的流程日趋复杂多样。从运行稳定性的观点来看，光伏发电具有一定的电源性特性，而大容量的光伏发电站则具有较强的供电特性。

结语

光伏并网对于地区电网的影响较为深远，而地区电网必须高度重视结构设计、建设及运行等环节，主动迎合消纳新能源的基础要求，形成科学合理的电网结构，方可保证大容量光伏所产生的电能就地消纳，甚至可利用搭建超高压电网的手段，进行远距离电能输送，否则可能阻碍地区经济长远发展。

参考文献：

[1]李绪光.太阳能光伏并网发电施工技术解析[J].大众标准化,2021(06):172-174.

[2]李娟，丁蕾，王娅.太阳能光伏发电技术在地区电网中的影响和应用分析［J］.沈阳工程学院学报（自然科学版），2018，14（1）：1-4；22.

[3]李伟.太阳能光伏发电技术应用现状及未来发展趋势研究［J］.江苏科技信息，2018，35（24）：54-56.

[4]付金江.试论太阳能光伏发电技术在农村建筑工程中推广运用［J］.低碳世界，2016（3）：114-115.

[5]张云天.面向大城市居民小区的太阳能光伏发电技术的应用分析［J］.科技资讯，2016，14（20）：22-23；25.