大规模光伏发电对电力系统的影响和优化对策

大规模光伏发电对电力系统的影响和优化对策

董开锦

深圳能源集团股份有限公司新疆分公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：随着新能源开发与技术水平的提高，很多电力企业都已开始研究开发用新能源发电方法取代传统发电方法，在减少不可再生能源使用量的同时，也降低了燃煤发电产生的环境污染问题。在这种背景下，国家电力公司必须全面系统分析大规模光伏发电对电力系统的危害，并设计比较完善的光伏发电实施方案，以提高光伏发电工作的顺利进行，以便于进一步改善在电力系统中的工作安全性。本文主要描述在电力系统中使用大规模光伏发电的重要意义，并且针对大规模光伏发电对电力系统的影响采取优化策略。

关键词：大规模光伏发电系统；设计；策略

引言

光伏发电系统受日照条件影响较大，发电效果也具有不确定性，因此光伏发电系统在并网时，会对电能的供给造成一定影响。现阶段，随着光伏发电的使用规模日渐扩大，使得人们对大规模光伏发电对电力系统产生的危害也做出了评估，已成为促进大规模光伏发电设备使用范围的不断扩大，保障水电能源正常供给的关键措施之一。

1.在电力系统中使用大规模光伏发电的重要意义

1.1减少电能损耗和安全事故

在以往的发电运行管理中，一般都是用蓄电池供电，这种情况下，电能的损耗较大，在存储和释放电能时，极易引起安全问题，而且，蓄电池的工作状态也会极大地影响到电力系统的工作效果。利用大容量的光伏发电，利用光能逆变器对其进行高效的转换，可降低其在转换过程中的安全性，进而提升其转换效率，同时也可避免电池运行时的安全性问题。

1.2响应绿色环保政策

太阳能作为一种可再生、洁净的能源，可以被循环使用，满足了节约、保护环境的需要。光伏发电具有环保的优势，若进行大规模的光伏发电，则可避免发电过程中对生态环境的污染，从而在保证发电质量、发电效率的同时，成功的实现节能环保的目的。

2.大规模光伏发电对电力系统的影响

2.1降低电能质量

由于大规模光伏发电系统的光伏发电板尺寸、装置的整体尺寸、控制系统的安装工艺等都有较大的差异，因此，若将大规模光伏发电系统直接接入电网系统，将会对整个电网系统的基本结构产生较大的干扰，增大了电网系统中电流分配管理运行的难度，极大地降低了供电系统中的电流效率，进而严重影响了电力供应的安全。

此外，大规模光伏发电系统一般都会安装在光照充足、海拔高、气温低、地广人稀的区域，这既可以降低大规模光伏发电系统的建设成本，又可以为光伏发电的顺利进行提供有效支持。然而，需要注意的是，由于我国地域辽阔，缺乏专门的光伏发电系统建设、维护和管理的人才，给系统的运行管理带来了更大的困难和更大的成本。

2.2对功率特性的影响

光伏发电所产生的电能存在着随机性和随机性，并且还受到了气候的影响，在电网功率发生变化的时候，光伏发电量会发生变化，并且在光照条件发生变化的时候，光伏发电系统将光能转换成电能的速度也会发生变化，这对电力系统的电功率有了直接的影响。当光伏发电系统的输出功率出现变化时，若不能及时进行调节，则会导致整个电力系统中电压出现较大波动，并且光伏发电系统输出的有功功率也会发生波动，严重影响电网系统电压。而在电力系统电压中，电压波动与频率波动也具有一定联系。光伏发电系统在并网运行过程中，若出现光伏电站并网容量较大时，则会导致整个电网系统的电压水平变低，当光伏发电系统接入容量较小时，则会对整个电网系统电压产生较大影响。

在低电压环境下，大容量光伏发电系统缺乏无功动态和脱网特性，给电网安全、稳定运行带来了很大的威胁。光伏发电系统的随机性，会对电网电能频率、幅值等产生影响，对有功平衡产生严重冲击，对电网一次、二次调频和有功调度产生不利影响。

2.3干扰配电系统保护装置

电网是国家各项重大任务的重要支撑体系，对国家经济和社会的发展起着举足轻重的作用。当前，为保证全网的正常运行，需要更多地采取各种保护措施。但大规模光伏并网后，其运行状况及故障特征将发生变化，致使已有的保护装置无法完全发挥其作用，进而影响电网的运行质量[1]。

例如，在大规模光伏发电系统并网之后，公网由原先的电力网络架构转变为复合能源架构或双能源结构，这一现象的出现，使得保护装置在运行中出现拒动、误动等故障的概率大大提高，这不但对公网的正常运行造成了很大的影响，还会加大相关工作人员的工作量，提高电网系统的运营和管理成本。

3.降低大规模光伏发电系统影响的策略

3.1应用光伏发电厂规划设计技术

现阶段，要真正改善电能质量，为用户提供更好的用电体验，就必须在大规模光伏发电系统并网前，对可能影响电能质量的因素进行分析，并基于此，将光伏发电厂规划的设计技术应用到大规模光伏发电系统并网工作中，提高电能转化输送工作的可靠性。

具体而言，可以从以下几个方面入手：第一，通过对大规模光伏发电系统功率变化规律展开分析，了解在实际工作过程中影响电能质量的因素，并在此基础上，科学制定与优化光伏发电系统控制方案，并利用先进的技术手段提升光伏发电站规划设计方案的科学性与合理性，从而确保大规模光伏发电系统能够满足用户用电需求。第二，在大规模光伏发电系统并网活动中，可以将储能系统应用到其中，充分发挥储能装置的作用。第三，通过对大规模光伏发电系统设计方案展开分析与评价活动，了解可能存在的电能质量问题，并针对性提出解决策略。

3.2协调储能方式和新能源控制方式

在储能环节和新能源发电环节，采用分散控制管理方式，对光伏发电系统进行不断优化调整，在光伏发电系统并网之后，需要使用大规模能源联合发电系统，这样既可以满足我国新能源发电要求，又可以避免在光电功率波动影响下，出现变动调整不及时对光伏发电造成影响的情况。

在电力系统运行中，通过分布式储能装置的应用，可以避免新能源发电对电网造成影响[2]。在电力系统运行中，如果出现故障现象时，应立即停止光伏发电系统。同时，可以建立相关制度规定，将大规模光伏发电系统纳入电力系统调度范围之内。

3.3提高光伏发电功率预测的精准性

光伏系统的故障将严重影响配网的正常运行，严重时还将危及到电网的安全，因此，为了确保光伏系统的保护功能得到充分的发挥，电力企业必须在光伏系统发生安全事故的时候，及时切断光伏系统的重合闸，并将其拆解。

电力企业应该尽量提高光伏发电功率的预测精度，根据光伏发电系统的发电功率规范来进行调度，保证系统在正常的发电状态下，进而优化电网的每一个运行环节。

3.4应用新型输电技术

随着我国光伏装机容量的不断增加，如何降低大规模光伏对电网的影响，提高其供电可靠性成为迫切需要解决的问题。大规模光伏发电的并网，不但会给公网带来较大的无功电压冲击，还会因传输距离较远而引起电力波动，进而对电网平衡产生不利影响。在当前情况下，要解决上述问题，就必须对大规模光伏发电系统的输电模式进行优化，使其能够保证电网的安全稳定运行[3]。

例如，可在一些高海拔、日照充足的大规模光伏系统架设区，设置合适的 FACYS装置，不断提升大规模光伏系统的对外输送能力，从而有效地改善电力长距离输送时的波动问题。

结论

综上所述，在光伏发电系统使用过程中，为了在解决人类对电能资源需求的基础上，提高电力供应的稳定性，把大规模光伏发电系统纳入电力系统中，已经确定了其在发电系统中所存在的困难，并制定有针对性的问题解决办法，是提高大规模光伏发电系统使用效率，并解决人类对电能资源的实际需求的关键措施。

参考文献

[1]王宇.浅谈大规模光伏发电对电力系统的影响[J].石油石化物资采购，2023(8):182-184.

[2]郑慧娟，芮钧，蔡杰，等.新型电力系统下水电侧自动发电控制改进与应用[J].中国农村水利水电，2023(5):245-250.

[3]张怡，常鹏飞.新能源电力系统分布式模型预测负荷频率控制[J].电气传动，2022，52(20):70-75.