關于大規模光伏發電對電力系統影響探討

徐曉霞 彭端丹

摘 要：由于大規模光伏發電的產生，為社會生產帶來了很多便利，但是，也對電力系統造成了不良影響。本文主要介紹了光伏發電井網，分析了光伏發電的建模，探討了引入大規模光伏發電給電力系統造成的影響。

關鍵詞：大規模；光伏發電；電力系統；影響

在經濟建設的不斷實施下，人們的生活變得方便許多，但是，有利就有弊，雖然，經濟得到了發展，在資源環境方面，出現了諸多問題，不僅資源處于枯竭趨勢，生態環境也遭到了破壞。另外，在社會經濟的快速發展中，不管是清潔能源，還是可再生資源，都擴大了需求量。在很多國家中，逐漸應用了太陽能、風力等來發電，取得了良好的經濟效益。這樣的發電方式是新的發電方式，通過光伏發電的有效應用，在電力系統中，調度以及控制作業等引起了高度重視。

1 光伏發電井網的概述

太陽能光伏發電指的是將太陽光能，通過一些太陽能電池組件，再利用一些半導體材料，轉化成電能。對于井網發電系統，應該利用光伏數組等，把吸收的太陽能敷設能量充分轉化成為高壓直流電，在此基礎上，利用逆變器，生成正弦交流電。在光伏發電系統方面，為了創造良好的發電條件，國家電網公司相繼頒布了多項政策，對光伏發電項目提供了大力支持。

光伏發電井網的優點較多，主要表現在以下幾點：

（1）有效節約了蓄電池儲能；

（2）光伏陣列能夠運行在最大功率處，在發電效率方面，太陽能的效果比較好；

（3）光伏發電井網能夠取得良好的經濟收益，通過設置分散的光伏系統，用戶能獲得供更多的電能，有助于緩解效電力傳輸、分配的壓力；

（4）光伏組件可以與建筑物相結合，不僅可以發電，還可以美化建筑物。

2 大規模光伏發電系統的建模

2.1 光伏電池與陣列建模

對于光伏電池來說，是以單二級管模型為基礎，進而形成的等效電路，而且，運用了KCL，總結出了光伏電池的數學表達式。通過光伏電池的供應商所給予的技術參數，可以計算出相應的短路電流、電壓等。對于光伏陣列集成模型，利用光伏電池模型，以及串并聯的組合等，也可以得到。但是，光伏電池與其陣列模型，在形成的過程中，具有一些問題，比如說，在光伏組件之間，差異性比價明顯等。

2.2 換流器與內環控制模型

在光伏發電系統中，換流器是核心組件，影響著光伏發電的暫態、相關的并網特性。如今，換流器的控制方法為內外環結構。對于內環而言，電流輸入是主要方式，而外環控制形成的電流參考值是基準，利用換流器，電流會流入輸電網絡系統中。對于外環控制而言，電壓輸入為主要方式，而外環控制是利用電壓輸入完成的，在各個環節中，通過控制，得到內環控制相應的電流參考值。對換流器、內外裝置進行實際設計的過程中，通常，設計人員會采取解禍控制措施，對換流器機電暫態的相應電壓、電流等實施解禍處理，然后，添加在內環控制中。要想實現模型應用價值，應該進一步優化換流器，簡化內環控制，實現并網功能。

2.3 光伏發電的動態模型

對大規模的光電發電系統進行構建的過程中，技術人員往往應用方程組法，得到各個狀態下的方程，并且，組建成聯合方程組。在這樣的條件下，針對大規模的光伏發電系統，也就逐漸構建出了動態模型。

2.4 光伏發電系統模型

光伏發電系統主要是利用逆變器，實現電網介入，在這個過程中，技術人員可以測算PV節點、PI節點等，還能針對含變壓器等，構建在內問題模型的相關方程。對于大規模光伏發電系統，要構建多個模型。技術人員應該綜合考慮，明確光伏陣列、變壓器參數等，根據防真模型，綜合分析并網。

3 大規模光伏發電對電力系統的影響

3.1 系統無功電壓特性

大規模光伏發電往往建設在戈壁、荒漠地帶，對于這樣的地區，往往負荷不高，大量電力主要依靠高壓輸電網的外送。在該過程中，對電網的電壓特性會受到影響，尤其是母線電壓，波動較明顯，會影響電壓的穩定性。另外，在有的地區中，通過接入大規模的光伏發電系統，會改變網架結構，降低電壓質量。

3.2 功角穩定性

當大規模光伏被接入電網系統時，原有的潮流會改變，也會降低系統等效慣量，影響了電網功角的穩定性。不過，這樣的變化也會帶來良性影響。由于某些故障的出現，電網穿透能力會明顯降低，造成脫網問題。

3.3 電能質量

由于引入了大規模光伏系統，電力電子等的應用也比較廣泛，不僅污染了原有的電力系統，電能質量也會下降。比如說，若太陽光變化頻率很快，就會出現明顯的諧波波動，甚至法還是能疊加問題等。另外，通過引入直流，會造成電源波動，降低電能的質量。

3.4 有功頻率特性

由于大規模光伏的接入，隨機波動很明顯，影響了系統有功平衡，另外，電力頻率的質量比差，進而增加了風險。不僅如此，系統等效轉動慣量也有所改變，應對功率的波動明顯，影響有功頻率的特性。

3.5 配電系統保護

接入大規模光伏電源之后，使配電系統出現了不同的故障，負而影響比較多樣化。有些工作人員在比較敏感的并網光伏變換器中，設置沒用的保護裝置，干擾了備用電源的正常運行。

4 結語

對于電力系統而言，通過大規模的光伏發電，在不同層面上，會影響電力系統。在日后的工作中，相關技術人員應該有效的手段，將消極影響轉化成為積極作用，進而推動電力事業的發展。