淺析大規模光伏發電對電力系統的影響

陽水財

摘 ?要：對于大規模光伏發電機組，其產生的電能要想發揮作用，就必須并入電網，但在此過程中，經過實驗和實踐發現存在一定的問題，主要為大規模光伏發電并入電網后對電網系統造成了一定的影響，需要對此問題進行深入研究，從而促進電網系統的有效運行。因此，對光伏發電和并網進行了簡單概述，分析了大規模光伏發電并入電網對電力系統的影響，以期促進相關專家對解決措施的研究、光伏發電更好地服務于民、提升我國電力行業的整體技術水平。

關鍵詞：光伏發電;電力系統;清潔能源;煤炭資源

中圖分類號：TM615 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.083

電能作為一種廣泛意義上的清潔能源，目前，其在我國國民生產、生活中占據的地位越來越重要。以往，我國電力能源的主要來源為以煤炭為原料的火力發電和以水力為能源的水力發電。隨著當前煤炭資源的逐漸枯竭，加之水力資源的可控性較差、我國的電力需求逐步擴大，利用光能發電已經成為主要的研究方向之一。太陽能光伏發電與風力發電、生物質能源發電一并作為我國當前比較清潔的發電方式，得到了越來越廣泛的應用。太陽能光伏發電主要是以中、小規模存在，這些規模的電能在我國已經成為一個微網系統，接入了我國電網大系統中并網運行。將光伏發電產生的電能并入電網，大大擴展了光伏發電的使用范圍、提高了靈活性。但因光伏發電產生的電力能源采用了特殊的方式并入公共電網，在并入電網過程中會產生一系列的問題，需要深入研究。因此，筆者結合研究，對當前主要發展的大規模光伏發電產生的影響進行了研究，對促進我國光伏發電技術的提升具有一定的推動作用。

1 ?光伏發電并網系統概述

光伏發電并網系統依靠光伏電池方陣形成電流、送入并網逆變器和變壓器，中間不經過蓄電池儲能環節，由變壓器或逆變器直接將電能輸入公共電網。由于光伏發電系統產生的電能并入電網不需要蓄電池的儲能、釋放等過程，所以，其能量消耗水平更低，且占地空間更小。目前，對于大規模光伏發電，均采取并入大電網。但光伏發電并入大電網后，往往因光伏部分的逆變器離散動作和發電間隙性的特點，在向電網輸送功率或被電網輸送功率時，都會造成整個電網系統電壓的短時或長時變化，這些是大規模光伏發電并網時需要研究和解決的問題。

2 ?大規模光伏發電對系統特性的影響

2.1 ?對系統無功電壓特性的影響

對于光伏發電，往往需要在海拔高、日照時間長的戈壁、沙漠等地區建設發電設施，由于這些地區的人口數量少、對電力的需求較低，所以，負荷水平較低。光伏發電接入的地區不會存在過大的電網短路容量，大量的光伏發電產生的電能都需要借助高壓遠距離輸電網絡輸送。在此過程中，出現的隨機波動的有功出力會對電網的無功平衡特性造成一定的影響，進而使輸送線路沿線的母線電壓出現大幅度波動。此外，由于當前并入電網的大規模的光伏電源自身的無功電壓支撐水平有限，進而使電壓質量出現越限甚至失穩的風險進一步增大。

2.2 ?對功角穩定性的影響

采用大規模的光伏發電時，由于光伏電池方陣發電后的電能經過并網逆變器和變壓器并入電網后，具有隨機波動和沒有轉動慣量的性質，使電網原有通道的傳輸功率和潮流分布受到了一定的影響，進而使電網系統的等效慣量減小。同時，在穿越期間，光伏具有與原來常規發電機組不同的動態支撐技術，因此，當大規模光伏發電接入系統后，電網的功角穩定性會出現一定的變化。這種電網功角的變化與光伏并網的規模、位置、光伏電源的控制技術、電網的拓撲結構有關。結合相關研究分析發現，光伏接入對功角穩定性可產生正面影響，也可能起著負面作用，進而降低電網功角的穩定性。

2.3 ?對電能質量造成的影響

大規模光伏發電機組接入電網運行后，對原先電網系統中的單電源結構進行了擴充，且不同數量和規模的光伏發電機組的接入使電網的網架結構出現了變化，進而使電網的潮流分布難以得到有效控制，降低了配網的電壓質量，加之電網中用戶端電子器件的數量不斷增長，對電力系統也造成了一定的負擔和污染。

3 ?結束語

對于大規模光伏發電而言，不僅拓展了我國電力資源的來源，還使人們越來越重視環境和節約用電問題。為了更好地促進大規模光伏發電機組的有效運行和生產，從而廣泛服務于大眾，應對光伏大規模光伏發電機組進行研究，對于其接入配網系統的行為進行研究，對其接入后可能對原先單一電源的電網造成的影響進行研究，從而為相關專家和學者進一步研究消除這些影響的措施提供參考，也為更好地利用太陽能作出一定的貢獻。未來，越來越多的光伏發電機組并入電網系統是不可逆轉的趨勢，因此，相關電力工作者應加快研究速度，消除一切阻礙光伏發電并入電網的問題，從而提升我國電力事業的發展水平。

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〔編輯：張思楠〕