分析大規模光伏發電對電力系統影響

趙永剛 丁佳樂 張東明 王震 文小龍 熊航 連婷

摘要：隨著時代的不斷進步，工業也有了一定的發展，工廠的生產、加工等一系列的工作離不開電力的支持，除此之外，人類的活動也很大程度上對環境造成了不可逆轉的破壞作用，面對如此緊張的形式，如果我們再一味的使用石油、煤炭等能源將導致人類社會逐漸走向滅忙，而一味的使用電能等清潔能源，會使其面臨枯竭的情況。大規模光伏發電技術的問世很好的解決了電能短缺的問題，不僅能夠滿足人們及工廠運行的日常需求，同時也能很大程度上提高電力系統的經濟效益，對電力系統的上進一步發展有著重要推動作用。

關鍵詞：大規模;光伏發電;電力系統;影響

一、光伏發電的概念及工作原理

1.1光伏發電概念

光伏發電指利用半導體發展技術中的光生伏特效應將自然光轉化為電能的新技術。光伏發電的主要應用太陽電池板、控制器和逆變器三大部分組成。利用電池串聯的原理將三種材料連接成太陽電池組，后期運用功率控制器等促進光能轉化，最終形成光伏發電設備。

1.2光伏發電的工作原理

光伏發電的工作原理主要利用半導體的光電效應將光能轉化為電能。光伏發電裝置中的半導體的主要組成部分硅原子和硼原子。這兩種原子具有較強的電子吸附功能，將太陽光中的正電荷離子吸附在半導體上，然后將運用光波和光能量轉化為電能量，最終形成電流。目前，我國大規模使用的光伏發電裝置通常采用多硅晶，這種多硅晶中融合了硅原子和硼原子，并且還擁有少量的磷元素，經過燃燒板結后應用于光伏發電系統中，促進我國電力實業的進一步穩定發展。

1.3光伏發電的優點

第一，大大節省了蓄電池的儲能;第二，光伏陣列可以在最大功率處運行，太陽能的發電效率較高;第三，光伏發電并網的收益率較高，而分散布置的光伏系統也能夠為用戶提供更多的電能，從而有效緩解電網傳輸與分配的負擔。除此之外，光伏組件能夠與建筑物結合起來，在發電的同時，也增加了建筑物的美觀性。

二、大規模光伏發電對電力系統的影響

2.1對無功電壓特性的影響

由于發規模光伏發電需要充足的自然能源，因此該系統主要建立在人煙相對較少、海拔相對較高、日照相對充足的荒野或者沙漠之中。通過光伏系統所在地對電能的需求量相對較少，因此，導致其所面臨的負荷壓力相對較小，不易造成輸電線路短路。要想把這些電能按照不同用戶的需要進行長距離輸送，需要變壓器對其進行變壓，在變壓過程中，系統所產生的功率會對無功電壓的穩定性造成巨大影響。除此之外，由于大規模光伏發電系統的研發尚處于初級階段，因此該系統內部不具有一定的支撐無功電壓的能力，因此，在利用光伏發電過程中，電能輸送過程中的穩定性及電能的質量會受到一定的影響。

2.2對功角穩定性的影響

由于光伏發電所產生的電能經過變壓器后將直接進入到用戶家中進行使用，因此這些電能具有隨機波動和沒有轉動慣量的特性，因此會使其穩定性受到相應影響，如果這種情況得不到很好的改善，將會嚴重制約該技術的進一步應用。

2.3對電能質量的影響

電能質量的高低是電力系統運行過程中所主要考量的指標之一。在電力系統中接入光伏發電系統，實質上是在原來發電網絡基礎上對其進行一定的補充，除此之外，由于我國現階段的光伏發電系統并未得到一定的普及，因此會導致電力系統的電網出現不穩定的情況。這種情況的出現一方面會影響電能的質量，使電能不能穩定的進行輸送，從而影響了用戶及工廠的使用;另一方面，由于我國現階段正在大規模推廣光伏發電技術的使用，因此會對電力企業造成一定的負擔。

2.4對配電系統保護裝置的影響

在電力系統輸電過程中，為了保證輸電穩定性及安全性，通常會使用配電保護裝置對其進行一定的保護。當大規模的光伏發電系統接入到電力系統之后，原來的電網運行模式將會受到一定的影響，從而打破原來的平衡，事故的發生率也將隨之提高。

三、光伏發電方式的未來發展趨勢

3.1國家政策下的光伏發電前景

未來，太陽能光伏、太陽能硅錠/硅片及高效低成本太陽能電池組件及系統控制元件的產業化將成為可再生能源和高新技術產業化重點扶持的高新技術產業化項目之一。太陽能是一種清潔、無污染的巨大能源，最大限度地開發利用太陽能將是人類新能源利用的技術發展方向。隨著世界能源的日益緊張和光伏技術的不斷發展，廉價的非晶硅太陽能電池的生產技術日趨成熟。太陽能光伏發電技術是符合國家新能源優化發電的舉措，再加上太陽能光伏發電清潔、廉價等性能，未來光伏發電將呈現出良好的發展態勢。

3.2光伏發電方式整體未來發展趨勢

3.2.1技術層面

從技術上講，將光能轉化為電能的光伏技術是一種非常重要的技術手段。它可以把人類轉變為一個可持續的能源系統。相對而言，這項技術的發展還處于初級階段，2030以后會有穩定和高增長率，這將使供電商更具可行性。隨著科學技術的發展，工業用電成本預計在2030以后繼續下降。一些技術，如晶體硅，薄膜，和一些新的光伏發電系統，將出現在市場上。如果這些新措施成功實施，模塊轉換效率將進一步提高。最后，光伏組件的轉換效率將達到30%～50%，從而有效地利用太陽能輻射能。

3.2.2應用領域

從應用的角度看，作為以前的光伏發電市場，主要是在通信和偏遠地區。在國家和行業大力倡導的光伏發電措施中，應用范圍可以降低為光伏發電系統的成本，將向光伏水泵、海島、工業區和屋頂發電系統的發展方向。隨著光伏發電的常規能源日趨緊張，勢必對公共權力的規模發展，屋頂光伏發電系統，一個大型獨立光伏電站（100KW以上），電網電廠中心（100KW兆瓦電站）和大型風光互補發電站將占更大的公共權力份額。電動汽車的發展也將為光伏發電帶來新的機遇，如汽車空調、太陽能快速充電系統和光伏制氫系統。從長遠來看，光伏發電可用于更大的應用，如沙漠發電站，甚至宇宙的產生。

四、結語

大規模光伏發電會對電力系統造成一定的影響。在未來的工作過程中，相關工作人員必須采取各種積極有效的措施，化消極影響為積極影響，促進我國電力事業的進一步發展。

參考文獻：

[1]王燕青.大規模光伏發電對電力系統的影響[J].技術與市場，2017，24（11）：100+102.

[2]余俊杰，韓春.大規模光伏發電對電力系統的影響[J].城市建設理論研究（電子版），2017，（28）：11-12.

（作者單位：國網新疆電力有限公司巴州供電公司）

作者簡介：趙永剛（1984.2.28），性別：男;籍貫：內蒙古赤峰;民族：漢;學歷：大學專科;職稱：中級工程師;研究方向：電力系統。