简析大规模光伏发电对电力系统影响

摘要：随着当前世界能源形势的日益紧张化，以及社会环保意识的不断增强，当前我国社会对可再生能源特别是一些新型清洁能源的需求正在不断上升。随着光伏发电技术在电力系统中的不断应用，使得对电力系统的系统控制、电力调度及规划建设等都成为了杜会各界人士关注的焦点。文章结合实践，就大规模光伏发电对电力系统的影响进行简要分析。

1、前言

在时代发展的新形式下，人类面临着化石能源枯竭的现象，同时人类的生产生活活动也造成了环境的日趋恶化，在这样的情况下，对可再生能源的需求较大，其中，光伏发电作为一种新型的能源获取方式，逐渐引起了人们的重视，大规模光伏发电系统的应用，给人们的生活带来了极大的便利，提高了相应的经济效益，同时对电力系统造成了较为深远的影响。

2、大规模光伏发电系统分析

2.1光伏电池与阵列模型

在光伏发电电池模型中，将复杂的公式转变为简单形式，进而得出符合光伏发电模型的数学公式。光伏电池阵列模型是通过光伏电池模型的排列与电池模型建构的，其核心是光伏阵列与光伏组件不同进而出现多峰值，多峰值的变动将会影响光伏模型内电池模型的建构。

2.2内环控制系统

换流器是光伏发电模型的重要组成部分，主要由内环与外环多项控制。外环是对光伏的电压输入参数控制，并将电压输入参数转为内环控制的电流参数，结合得出的参考数选择模型构建方法与手段。内环对电流输入参数控制的原理是外环内电流控制状态的根据。

2.3动态模型构建

在光伏发电动态建模过程中，使用方程组进行光伏发电全过程系统展开方程式模型建立。此外，将逆变器控制通过方程式展现，MPPT的控制也应转为状态方程表示，然后进行方程结合构成新的方程式进而建立光伏发电系统模型。

2.4光伏发电系统模型研究

光伏发电模型在仿真电力系统平台构建中发挥着重要作用，能够加快电力系统仿真模型研究。目前，我国的光伏发电系统模型分PSD-BPA和PSASP。该平台的研究将光伏发电的静态与动态予以展开和融合，为建立光伏发电的仿真模型与商业性质的平台系统创造了条件，模型功能的多元化、灵活性也进一步加快了光伏发电模型建构。

3、大规模光伏发电对电力系统的影响

3.1影响了系统有功频率特性

光伏发电拥有的特性包括了精致的电源、低电压穿越期间的不同特征、外处理的速记波动性、脱网现象较为频繁及环路器并网过程中的无转动惯性等等，这些特性的存在使得大规模光伏发电在介入时会破坏系统的稳定性，使得一些状态特性发生相应的变化，从面影响了整个电力系统的的规划与运行。除此之外，在实施光伏发电时，会产生较为频繁的随机被动，从而冲击了系统的平衡性，影响了对系统的次调频，对电力系统的有功经济调度等一些运行特性会产生重大影响。与此同时，囚为大规模光伏发电的介入，使得电力系统需要根据实际情况进行相应的调整。而且，由于电源是静止的原件，因此会随着所接入光伏发电的规模增大而增大，使得电源在实际运行时略显不足，则需要及时更换电源来满足光伏发电的需求。严重时还会导致电力系统崩溃，进而增加了所需维护的实际工作量。

3.2影响了无功电压的特性

由于大规模光伏连接在恶劣环境下负荷水平差，连接区域电网短路容量较低，光伏电力要借助高压输电网输送。随机波动有功处理击穿较近范围电网和长输电通道，容易导致无功稳定性降低，母线中的电压急剧变化。另外，当下并网工作形式的光伏电源无功电压应用效果较差，其电压风险性增加，出现电压质量越限。针对一定区域中光伏分散接入配电网，打破了传统网架模式，逐渐走向双电源电网潮流分布，朝向等有明显改变，降低配电网电压质量，影响光伏接入位置、接入范围、出力等有着直接联系。

3.3影响系统运行的可靠性

当前的光伏电池在实际使用过程中，虽然不存在电磁量及机械不平衡的动力学难题，但却存在电气运行不稳定的现象，从而使得大规模光伏发电的接入极大地影响了电网运行的稳定性，也无法正常发挥出系统功能的作用。光伏发电的接入改变了系统的实际功率，从而使系统内部出现了运行不稳定的现象，这种不稳定的现象主要出现在电力系统内部的最大功率点附近。因为系统中的不平衡功率可以被电力系统中的直流侧电所吸收，因此也相对减弱了电容的存储能力，影响了电力系统实际运行的可靠性。

3.4影响了攻角稳定性

根据大规模光伏发电系统的运行特性可以知道，经过光伏发电系统所产生的电能是经过变压器和逆变器直接并入公共电网，在这样的情况下，这些电能具有随机波动和没有转动惯量的特性，会对电网原有通道的传输功率和潮流分布造成一定程度的影响，使电网系统的等效惯量相应的减小;另外，光伏发电系统的动态支撑技术与原有的发电机组不同，当大规模光伏发电系统并入电网系统的时候，电网的功角稳定性会出现相应的变化，这样的变化与光伏发电系统的规模、位置和控制技术有着一定的关系。光伏接入对电网功角稳定性可能有改善效果，也有可能会导致恶化。

3.5对电能质量的影响

电能质量是电网运行中十分重要的考核指标，在大规模光伏发电系统接入到电网系统中之后，相当于对原电网系统中的电源结构进行了相应的扩充;另外由于光伏发电系统的规模和数量存在着一定的差异，在这样的情况下，会对电网的网架结构产生一定的影响，使其出现相应的变化，这样的变化会使电网的潮流分布难以得到控制，相应的电网系统中的电压质量就会降低，影响了用户的用电体验，同时，由于目前电网系统中用户所使用的电子器件的数量正在不断的增多，电能的消耗程度正在不断的增加，给电力系统的运行造成了一定的负担。

3.6对配电系统保护装置的影响

在电网系统当中，为了保证电网系统的正常运行，需要相应的保护装置来对电网设备的安全稳定运行进行保护，在大规模光伏电源接入配电系统之后，配电系统的电网运行情况就会发生相应的变化，相应的配电系统的故障特征也会发生一定的变化，在这样的情况下，配电系统中保护装置的作用就不会得到充分的体现，比如在大规模光状发电系统接入电网系统的时候，网架结构会转化为双电源或者多电源的拓扑结构，电网系统中的保护装置会发生误动或者拒动的情况，这样会对电网系统的运行产生一定的影响;另外，大规模光伏发电系统的接入也会使电网系统中变电站备用电源自投装置的正常应用产生相应的不良影响。

4、结语

光伏发电具有清洁无污染的优点，是我国目前较为理想的新能源，可以有效解决当前我国经济发展过程中能源不足的现实困境，从而促进经济社会的蓬勃发展。但是大规模介入光伏发电会影响到电力系统运行的稳定性，因此需要慎重考虑大规模光伏发电的接入，要根据地区的实际情况来充分发挥出大规模光伏发电的实际作用。

(徐庆 仝进 国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司  江苏省宿迁市  223800) 

参考文献;

[1]周星宇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].中国设备工程,2017,(2)

[2]程康.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].通讯世界2016,(4)

[3]王果，李民.关于大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].科技展望,2016，(17)

[4]毛志成，任强.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].科技风2016,(15)

作者简介：

徐庆(1991.1.14)，性别：男;籍贯：江苏南通;民族：汉，学历：硕士研究生;职称：助理工程师;职务：变电检修工;研究方向：电气试验及检修、电机本体设计。

全进(1990.3.10)，性别：男;籍贯：江苏宿迁;民族：汉;学历：硕士研究生;职称：助理工程师;职务：变电检修工;研究方向：高电压与绝缘技术、电力电缆绝緣诊断。