淺談大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

朱建紅

國網(wǎng)襄陽供電公司客戶服務(wù)中心

淺談大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

朱建紅

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伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，電能作為主要資源，在人們?nèi)粘Ｉ罴肮ぷ鲀?nèi)作用越加突出。除此之外，我國社會(huì)發(fā)展內(nèi)，能源需求量顯著提升，能源短缺問題越加嚴(yán)重，為了能夠解決能源短缺問題，我國電力企業(yè)提出了大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的解決措施。

大規(guī)模光伏發(fā)電；電力系統(tǒng)；影響

前言

在新形勢(shì)時(shí)代背景之下，現(xiàn)代社會(huì)化石能源出現(xiàn)短缺情況，并且在人們生活工作情況下，化石能源短缺問題也越加突出，環(huán)境污染問題嚴(yán)重。在這種社會(huì)背景之下，人們對(duì)可再生能源需求越加重視，光伏發(fā)電作為新興能源獲取形式，得到了電力企業(yè)發(fā)展重視。大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用內(nèi)，可以滿足人們生活對(duì)電能需求，并且提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，完善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)

光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際上就是借助光伏電池方陣形成電流，電流傳輸?shù)侥孀兤骷白儔浩鲀?nèi)處理，進(jìn)而按照電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需求，將電流輸送到針對(duì)電網(wǎng)體系內(nèi)，電流傳輸并不需要經(jīng)過蓄電池，電能也就并不需要儲(chǔ)存及釋放，能源消耗數(shù)量大幅度降低，有效提升電能利用效率。光伏數(shù)組在應(yīng)用內(nèi)，可以將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟姡M(jìn)而借助逆變器將高壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ?guī)正弦交流電。

正常情況下，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：首先，提升電量能源利用質(zhì)量及效率；其次，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用具有較高經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，可以有效緩解我國電能短缺問題，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境造成的影響；最后，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)可以和建筑物相結(jié)合，并且提升建筑物美觀性能。

2、構(gòu)建大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)

2.1 光伏電池及陣列模型

陣列模型在構(gòu)建內(nèi)，是以單二極管模型作為基礎(chǔ)條件，按照基爾霍夫原理構(gòu)建相對(duì)應(yīng)電路，并且對(duì)相關(guān)計(jì)算方程式簡(jiǎn)化處理，了解光伏發(fā)電系統(tǒng)在短路、開路下電路、功率、電壓等技術(shù)數(shù)值，保證模型表達(dá)式科學(xué)合理，應(yīng)用到針對(duì)工程計(jì)算內(nèi)。正常情況下，光伏矩陣模型主要由兩部分構(gòu)成，分別為光伏電池模型及串并聯(lián)關(guān)系組合，需要了解光伏矩陣在遮擋及組件差別等方面出現(xiàn)的問題，了解逆變器模型及多峰值所造成的負(fù)面影響。

2.2 并網(wǎng)換流器及內(nèi)環(huán)控制模型

光伏發(fā)電系統(tǒng)單元運(yùn)行會(huì)直接受到換流器運(yùn)行影響。現(xiàn)階段，換流器主要通過內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)控制形式，其中外環(huán)控制手段為調(diào)節(jié)輸入電壓，在控制流程調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)控制電流數(shù)值，保證換流器并網(wǎng)形式及特征科學(xué)合理。換流器內(nèi)環(huán)控制內(nèi)，主要通過輸入輸出電流形式實(shí)現(xiàn)，并且為外環(huán)控制所產(chǎn)生的電流數(shù)值提供相對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)在控制內(nèi)，選擇針對(duì)性換流器，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電流輸入到公共電網(wǎng)內(nèi)[1]。

2.3 光伏發(fā)電動(dòng)態(tài)模型

光伏發(fā)電動(dòng)態(tài)模型在構(gòu)建內(nèi)，就需要按照發(fā)電系統(tǒng)每一個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程，構(gòu)建針對(duì)動(dòng)態(tài)方程組，進(jìn)而借助逆變器和控制器將動(dòng)態(tài)方程組轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂茽顟B(tài)方程組。兩個(gè)方程組在深入結(jié)合之后，將會(huì)構(gòu)建全新方程組，為光伏發(fā)電動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)信息上的保證。

3、大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)造成的影響

3.1 對(duì)無功電壓特性的影響

正常情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要安裝到地理海拔較為地區(qū)內(nèi)，同時(shí)日常實(shí)踐較長，主要集中在戈壁灘或者是沙漠地區(qū)。除此之外，該地區(qū)內(nèi)人口相對(duì)稀少，對(duì)電能需求也就較為低下，電力系統(tǒng)所承受的負(fù)荷也就相對(duì)較低。光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行內(nèi)，很少出現(xiàn)電網(wǎng)短路情況，主要原因是由于光伏發(fā)電系統(tǒng)所形成的電流，在輸入公共電網(wǎng)之間需要高壓處理，進(jìn)而遠(yuǎn)距離輸送，電流會(huì)出現(xiàn)不同程度波動(dòng)，這些波動(dòng)將會(huì)對(duì)公共電網(wǎng)無功平衡運(yùn)行造成嚴(yán)重負(fù)面影響。這種影響會(huì)降低電力系統(tǒng)母線運(yùn)輸穩(wěn)定性，公共電網(wǎng)整體穩(wěn)定性也將受到影響。除此之外，現(xiàn)階段大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)無功電壓還需要進(jìn)一步提升，光伏發(fā)電系統(tǒng)非常容易受到電壓質(zhì)量變化影響，電壓質(zhì)量要是十分惡劣，容易造成電壓出現(xiàn)超過額定幅度情況。

3.2 功角穩(wěn)定性影響

按照大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行特征可知，大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電流在進(jìn)入到公共電網(wǎng)之前，需要經(jīng)過逆變器和變壓器處理，電能存在隨機(jī)變化特征，同時(shí)并不具備轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，傳統(tǒng)電網(wǎng)傳輸功率及分布就會(huì)受到嚴(yán)重影響，大幅度減小電網(wǎng)等效慣量。除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組之間還存在一定差別，一旦大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)和大型電網(wǎng)系統(tǒng)相連接，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，光伏電網(wǎng)系統(tǒng)位置、規(guī)模及控制三者之間關(guān)聯(lián)也會(huì)受到影響。光伏發(fā)電可能提升電網(wǎng)功角運(yùn)行穩(wěn)定性，也同樣可能帶來負(fù)面影響。

3.3 電能質(zhì)量影響

電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量主要考核指標(biāo)就是電能質(zhì)量。大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在與公共電網(wǎng)連接之后，可以有效擴(kuò)充傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)。除此之外，光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際建設(shè)數(shù)量和發(fā)展規(guī)模之間存在差別，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也會(huì)受到英系那個(gè)，一旦出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)變之后，電網(wǎng)潮流分布也得不到有效掌控，電網(wǎng)電壓質(zhì)量大幅度下降，用戶電能應(yīng)用質(zhì)量得不到有效保證。

3.4 配電系統(tǒng)保護(hù)裝置影響

想要提升電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，就必須保證保護(hù)裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。大規(guī)模光伏電源在與公共電網(wǎng)相連接之后，公共電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)而公共電網(wǎng)故障特點(diǎn)也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，保護(hù)裝置在配電系統(tǒng)內(nèi)作用也無法充分發(fā)揮。例如，大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在與電網(wǎng)系統(tǒng)相連接內(nèi)，電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p電源或多電源結(jié)構(gòu)，保護(hù)裝置運(yùn)行非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，甚至出現(xiàn)拒動(dòng)問題，電網(wǎng)正常運(yùn)行也就受到影響[2]。

結(jié)論

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用內(nèi)，可以有效緩解我國電能所存在的短缺情況，但是在這個(gè)過程中，也對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成一定負(fù)面影響。大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在與電網(wǎng)系統(tǒng)相連接之后，必須對(duì)大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)所造成的隨機(jī)因素了解，最大程度降低大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)所造成的負(fù)面影響，充分發(fā)揮大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，滿足我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)電能需求。

[1]索江鐳,胡志堅(jiān),劉宇凱,張子泳.大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)互聯(lián)電力系統(tǒng)阻尼特性的影響及其阻尼控制策略[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2015,02:99-105.

[2]李娟.分析大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].電子測(cè)試,2015,19:144-145.

朱建紅（1979-），女，湖北襄陽人，國網(wǎng)襄陽供電公司客戶服務(wù)中心，工業(yè)工程，大學(xué)本科，工程師。