淺析大規模光伏發電對電力系統影響

任永浩,王 艷

（山東科技大學,山東 青島 266510）

淺析大規模光伏發電對電力系統影響

任永浩,王 艷

（山東科技大學,山東 青島 266510）

目前，我國開始使用大規模光伏進行發電，但它產生的電能如果真正想要在生產生活中應用，就必須進入電網，但在多次實踐的過程中，發現了并入后產生的一系列問題，影響電網系統的運行。文章主要從大規模光伏發電的含義與建模的角度分析其如何入網，以及造成的影響。

大規模光伏發電；電力系統；影響

0 前言

當下，人們不得不面臨多種能源逐漸枯竭，自然與生態環境逐漸惡化的現狀，這也就造成可再生資源使用量不斷增加。在電力行業中，人們除了用傳統方式發電外，還會使用光伏發電，并且其占據的比例也在越來越多，從多方面影響電力系統。

1 光伏發電并網系統的概述

光伏發電并網系統是指把已經形成的電流傳送到電力系統，經過網逆變器與變壓器的傳輸，把電能轉到公共電網，過程中不會用蓄電池儲存電量[1]。因為光伏發電形成的電能在電網中直接省略了蓄電池這一步驟，所以，其能量損耗較少，占中的空間要小于其他電力設施。現在，大規模的光伏發電產生的電流，都會并入到大的電網中，而并入后，由于光伏自身的傳送特點，每向外輸出功率，都會讓電網系統運行產生的電壓或短或長，影響電流的傳輸。

2 大規模光伏發電入網的建模

光伏發電相對于其他發電方式來說，有很大的優勢，但因為光伏電池存在的諸多缺點，其在進入電網后，會影響電網內部的電壓穩定，所以，就需要科學、客觀的分析其對電力系統造成的影響[2]。下面就對光伏發電入網的建模逐一介紹：第一種是光伏電池及陳列模型。該模型創建時，是以單二模型為主要參考，再利用基爾霍夫原則，形成電路，讓理論公式簡便化，最后把數學表達式作為該模型的表達公式，這個公式可以解決計算工程常見的問題。第二種是換流器及內環控制模型。換流器在分散電流時，會用內環和外環兩種方式對電流進行控制，外環負責輸入電壓，讓內環根據外環的電壓決定最終使用的并網方式；內環根據外環形成的電壓確定輸入，再通過控制技術與環流器的使用，讓電流順利進入電力網絡。第三種是光伏發電動態模型。通常情況下，想要建立一個動態模型，必須把多個狀態方程變換成組，與逆變器以及MPPT的方程聯立，從而創建系統模型。第四種是光伏發電系統模型。它是以動態模式的理論為基礎，創建的平臺，它采用了很多仿真手段，對電流的入網進行控制。

3 大規模光伏入電對電力網絡的影響

3.1 有頻功率特性

光伏發電在傳送電流時有如下特點，其中包括：電流輸出時波動的不定性；電源作為一種靜止元件，以換流器為媒介并入電網，不會產生轉動的慣量；在低電壓的傳輸中，會形成有功或無功的動態；電力人員要確保電流通過時，它不會破壞使用的各種設備原件，導致負荷能力較弱，容易脫網等[3]。這些特點都會讓電力系統的特性發生變化，讓系統調整運行的方案。

光伏電力沒有規律的波動會嚴重影響電力系統內部的平衡，并改變了多次調頻與調度的特點，其頻率越限制等級，傳送的風險也就越大。并且，系統通常會準備幾套備用系統，但這些系統在光伏接入后，會根據接入后的數據做適當的調整。又因為電源時靜止元價，為了滿足電力傳輸的需求，替換了以往使用的常規電源，導致系統應對緊急情況的能力減弱，嚴重時還會讓頻率積極變化的情況，影響其整體的運行。

3.2 無功電壓特性

大規模光伏發電的地區多為戈壁、荒漠，這些地區電力負荷較低，電網短路容量小于其他地區，而光伏發電形成的電流較多，如果傳送的距離很長，必須借助高壓輸電網完成，讓系統內的無功平衡特性失衡，增加母線內的電壓。同時，讓光伏分散并入電力系統，讓系統內已經形成的輻射網發生了變化，改變了電源的運作方式，控制能力被削弱，導致電壓不穩。

3.3 功角穩定性

電源本身并不會影響功角的穩定性，但因為它產生的隨機波動和無轉動慣量，改變了系統原有的電流流向、傳送電流的功率，又縮減了等效慣量的數額。所以，在接入光伏發電后，功角穩定性必然受到影響，做適當的調整，其調整方案主要從運行的方式和采用的技術等方面決定。而在這些影響中，除了可以完善系統的不足外，也有可能是系統的功能惡化，就像是電力脫網，特別是在實現集中化、規模化后，一旦出現脫網，會讓系統的穩定嚴重失衡，因此，要根據光伏發電并網后實際的傳輸特點，對脫網形成的風險進行預估。

3.4 電能質量

現在，大規模光伏發電入網，要求電力網絡改變原有的電原結構，調整光伏發電機組在系統中使用的數量，適當擴大或縮小規模，穩定電網構架，從而有效分流，并對電流的流向進行控制，以讓電壓保持在平穩狀態，上下浮動較小。另外，人們生活條件有了很大的改善，使用的終端數量不斷增加，使用的電量也在逐年上升，這無疑增加了電力網絡供電的壓力，有時甚至會導致光伏污染的出現。同時，光伏入網還會影響小擾動穩定性造成影響。因為光伏入網不會出現機械與電磁失去平衡的情況，但從另一個角度來說，卻存在小擾動穩定性的現象，這一現象的出現，可能會為網絡功能的使用增加阻礙。

4 總結

光伏發電屬于清潔能源的一種，從某個角度來說，它可以節約能源的使用，在一定程度上緩解我國能源不足的問題。但就目前的情況來看，大規模的光伏發電雖然給生活帶來了便利，但也對電力系統造成了不同程度的影響，為此，我國電力人員必須客觀分析這些影響，給出相應的對策，從而讓電力事業快速發展。

[1]陽水財.淺析大規模光伏發電對電力系統的影響[J].科技與創新,2015(14)：83+88.

[2]李娟.分析大規模光伏發電入網對電力系統的影響[J].電子測試,2015(19)：144-145.

[3]丁明,王偉勝,王秀麗,宋云亭,陳得治,孫鳴.大規模光伏發電對電力系統影響綜述[J].中國電機工程學報,2014(01)：1-14.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.169