淺談大規模光伏發電對電力系統的影響

朱建紅

國網襄陽供電公司客戶服務中心

淺談大規模光伏發電對電力系統的影響

朱建紅

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伴隨著社會經濟可持續發展，電能作為主要資源，在人們日常生活及工作內作用越加突出。除此之外，我國社會發展內，能源需求量顯著提升，能源短缺問題越加嚴重，為了能夠解決能源短缺問題，我國電力企業提出了大規模光伏發電系統的解決措施。

大規模光伏發電；電力系統；影響

前言

在新形勢時代背景之下，現代社會化石能源出現短缺情況，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，環境污染問題嚴重。在這種社會背景之下，人們對可再生能源需求越加重視，光伏發電作為新興能源獲取形式，得到了電力企業發展重視。大規模光伏發電系統在實際應用內，可以滿足人們生活對電能需求，并且提升電力企業經濟效益，完善電力系統結構，推動電力企業可持續發展。

1、光伏發電并網系統

光伏發電并網系統實際上就是借助光伏電池方陣形成電流，電流傳輸到逆變器及變壓器內處理，進而按照電網實際運行需求，將電流輸送到針對電網體系內，電流傳輸并不需要經過蓄電池，電能也就并不需要儲存及釋放，能源消耗數量大幅度降低，有效提升電能利用效率。光伏數組在應用內，可以將太陽能轉變為高壓直流電，進而借助逆變器將高壓直流電轉變為常規正弦交流電。

正常情況下，光伏發電并網系統應用優勢主要表現在以下幾方面：首先，提升電量能源利用質量及效率；其次，光伏發電并網系統應用具有較高經濟效益及社會效益，可以有效緩解我國電能短缺問題，同時降低對環境造成的影響；最后，光伏發電并網系統可以和建筑物相結合，并且提升建筑物美觀性能。

2、構建大規模光伏發電系統

2.1 光伏電池及陣列模型

陣列模型在構建內，是以單二極管模型作為基礎條件，按照基爾霍夫原理構建相對應電路，并且對相關計算方程式簡化處理，了解光伏發電系統在短路、開路下電路、功率、電壓等技術數值，保證模型表達式科學合理，應用到針對工程計算內。正常情況下，光伏矩陣模型主要由兩部分構成，分別為光伏電池模型及串并聯關系組合，需要了解光伏矩陣在遮擋及組件差別等方面出現的問題，了解逆變器模型及多峰值所造成的負面影響。

2.2 并網換流器及內環控制模型

光伏發電系統單元運行會直接受到換流器運行影響。現階段，換流器主要通過內外環結構控制形式，其中外環控制手段為調節輸入電壓，在控制流程調節內環控制電流數值，保證換流器并網形式及特征科學合理。換流器內環控制內，主要通過輸入輸出電流形式實現，并且為外環控制所產生的電流數值提供相對應標準。光伏發電系統在控制內，選擇針對性換流器，保證光伏發電系統所產生的電流輸入到公共電網內[1]。

2.3 光伏發電動態模型

光伏發電動態模型在構建內，就需要按照發電系統每一個環節動態運行情況，結合系統動態方程，構建針對動態方程組，進而借助逆變器和控制器將動態方程組轉變為控制狀態方程組。兩個方程組在深入結合之后，將會構建全新方程組，為光伏發電動態模型構建提供數據信息上的保證。

3、大規模光伏發電對電力系統造成的影響

3.1 對無功電壓特性的影響

正常情況下，光伏發電系統主要安裝到地理海拔較為地區內，同時日常實踐較長，主要集中在戈壁灘或者是沙漠地區。除此之外，該地區內人口相對稀少，對電能需求也就較為低下，電力系統所承受的負荷也就相對較低。光伏發電系統在運行內，很少出現電網短路情況，主要原因是由于光伏發電系統所形成的電流，在輸入公共電網之間需要高壓處理，進而遠距離輸送，電流會出現不同程度波動，這些波動將會對公共電網無功平衡運行造成嚴重負面影響。這種影響會降低電力系統母線運輸穩定性，公共電網整體穩定性也將受到影響。除此之外，現階段大規模光伏發電系統內無功電壓還需要進一步提升，光伏發電系統非常容易受到電壓質量變化影響，電壓質量要是十分惡劣，容易造成電壓出現超過額定幅度情況。

3.2 功角穩定性影響

按照大規模光伏發電系統實際運行特征可知，大規模光伏發電系統所產生的電流在進入到公共電網之前，需要經過逆變器和變壓器處理，電能存在隨機變化特征，同時并不具備轉動慣量，傳統電網傳輸功率及分布就會受到嚴重影響，大幅度減小電網等效慣量。除此之外，光伏發電系統和傳統發電機組之間還存在一定差別，一旦大規模光伏發電系統和大型電網系統相連接，電網運行穩定性就會發生轉變，光伏電網系統位置、規模及控制三者之間關聯也會受到影響。光伏發電可能提升電網功角運行穩定性，也同樣可能帶來負面影響。

3.3 電能質量影響

電網運行質量主要考核指標就是電能質量。大規模光伏發電系統在與公共電網連接之后，可以有效擴充傳統電網系統。除此之外，光伏發電系統實際建設數量和發展規模之間存在差別，電網網架結構也會受到英系那個，一旦出現相對轉變之后，電網潮流分布也得不到有效掌控，電網電壓質量大幅度下降，用戶電能應用質量得不到有效保證。

3.4 配電系統保護裝置影響

想要提升電網系統運行穩定性，就必須保證保護裝置安全穩定運行。大規模光伏電源在與公共電網相連接之后，公共電網運行環境也會發生轉變，進而公共電網故障特點也會發生轉變，保護裝置在配電系統內作用也無法充分發揮。例如，大規模光伏發電系統在與電網系統相連接內，電網系統結構將會轉變為雙電源或多電源結構，保護裝置運行非常容易出現錯誤操作，甚至出現拒動問題，電網正常運行也就受到影響[2]。

結論

大規模光伏發電系統在實際應用內，可以有效緩解我國電能所存在的短缺情況，但是在這個過程中，也對電力系統運行造成一定負面影響。大規模光伏發電系統在與電網系統相連接之后，必須對大規模光伏發電系統所造成的隨機因素了解，最大程度降低大規模光伏發電系統對電力系統所造成的負面影響，充分發揮大規模光伏發電系統在電力系統內應用優勢，提升電力系統運行穩定性，滿足我國社會經濟建設對電能需求。

[1]索江鐳,胡志堅,劉宇凱,張子泳.大規模光伏發電并網對互聯電力系統阻尼特性的影響及其阻尼控制策略[J].西安交通大學學報,2015,02:99-105.

[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.

朱建紅（1979-），女，湖北襄陽人，國網襄陽供電公司客戶服務中心，工業工程，大學本科，工程師。