大規(guī)模光伏系統(tǒng)發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響探析

徐岸非 閆旭婷

摘要：隨著國(guó)家對(duì)于可再生能源的日益重視，開(kāi)發(fā)利用可再生能源已經(jīng)是國(guó)家新能源戰(zhàn)略的主要舉措。近年來(lái)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用最令大眾熟知的，就是太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用，光伏發(fā)電成為首要的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。然而大規(guī)模的光伏發(fā)電，對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)的卻是不良的影響。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;電力系統(tǒng);大規(guī)模;影響

近年來(lái)對(duì)于可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，是有利于民生發(fā)展、保護(hù)環(huán)境的良好舉措?？稍偕茉吹墓┙o擴(kuò)大，不但遏制了對(duì)不可再生能源的過(guò)度攫取，也為人們的生活、國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)很大益處，然而人們?cè)谙硎芄夥l(fā)電帶來(lái)的便利時(shí)，卻沒(méi)有思考到，大規(guī)模的光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度中是否屬于良性的發(fā)電模式在談及大規(guī)模的光伏系統(tǒng)發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生什么樣的不良影響前，我們先來(lái)了解光伏發(fā)電系統(tǒng)的概念、分類以及它的特點(diǎn)，再了解電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的概念

用百科的解釋來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電系統(tǒng)是指不需要像火力發(fā)電一樣通過(guò)高溫加熱的過(guò)程，就能直接將吸收的光能直接通過(guò)轉(zhuǎn)換電流變成電能供給的系統(tǒng)。將光伏發(fā)電系統(tǒng)分為最主要的五大板塊。

首先第一板塊是光伏方陣，它是由若干光伏板、光伏組件組裝在一起，有著同定的支撐結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成直流發(fā)電單元，在太陽(yáng)光或者其他光照的情況下吸收光能、積累異號(hào)電荷、產(chǎn)生電壓，形成“光生伏特效應(yīng)”下的能量轉(zhuǎn)換。

第二板塊是蓄電池組，它是相當(dāng)于電能的“儲(chǔ)存器”。負(fù)責(zé)以上第一板塊的光伏光陣吸收的電能，且負(fù)責(zé)向負(fù)載供電的工作。而與第二板塊密不可分的就是第三板塊的蓄電池控制器，它相當(dāng)于第二板塊蓄電池組的“保養(yǎng)器”，能夠自動(dòng)避免蓄電池組的過(guò)度充電、放電，盡可能地保證蓄電池組的循環(huán)充放電次數(shù)、放電深度，延長(zhǎng)蓄電池組的使用壽命。

第四板塊是逆變器，它是存在應(yīng)用于太陽(yáng)電池、蓄電池組與負(fù)載間的“轉(zhuǎn)換器”，負(fù)責(zé)將蓄電池組的直流電源和負(fù)載的交流電源互相轉(zhuǎn)化，保證發(fā)電系統(tǒng)中電流的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

最后第五板塊是跟蹤系統(tǒng)，這是在發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的板塊。它是服務(wù)于處于固定地點(diǎn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的吸收光能的運(yùn)轉(zhuǎn)，由電腦數(shù)據(jù)設(shè)定控制，保證太陽(yáng)能電池板能夠在每時(shí)每刻都準(zhǔn)確正對(duì)太陽(yáng)光角度，達(dá)到最佳的發(fā)電效率。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

2.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際上也叫做：離網(wǎng)光伏發(fā)電。它主要是存在于擁有蓄電池和能夠獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電的獨(dú)立光伏電站，主要應(yīng)用于太陽(yáng)能路燈、偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)、村莊的供電系統(tǒng)、太陽(yáng)能汽車等。

2.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

相較于上一個(gè)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是比較常用的光伏發(fā)電系統(tǒng)。它可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)換成交流電接入公共電網(wǎng)，有著可調(diào)度調(diào)控的靈活性，也具有能緊急供電的應(yīng)急性，一般應(yīng)用于城市的居民建筑、學(xué)校建筑、醫(yī)院建筑等。

2.3 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是近年興起的，最先進(jìn)的、最大型的由政府推薦提倡的發(fā)電系統(tǒng)，一種的集中式大型并網(wǎng)光伏電站是集中形式讓電網(wǎng)調(diào)配發(fā)電供電;一種是小投資高回報(bào)的分布式光伏系統(tǒng)，都是近年政府所大力提倡的新興光伏發(fā)電系統(tǒng)。

3 光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 綠色環(huán)保

相較于以前最傳統(tǒng)的大型火力發(fā)電，光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)就是“綠色環(huán)?！?。光伏發(fā)電是靠吸收光能來(lái)轉(zhuǎn)化供電，不耗費(fèi)絲毫的易枯竭能源;且電流轉(zhuǎn)換供電的模式，完全是優(yōu)于火力發(fā)電，不會(huì)產(chǎn)生任何的污染環(huán)境的排放物，是一種絕對(duì)環(huán)保無(wú)公害的發(fā)電方式。

3.1.2 建設(shè)簡(jiǎn)便

相對(duì)火力發(fā)電需要消耗燃料和架設(shè)輸電線路才能搭建發(fā)電站，在建設(shè)大型的火力發(fā)電站的時(shí)候，總需要很長(zhǎng)的建設(shè)周期，耗費(fèi)大量的人力物力，且發(fā)電站的選址也必須在資源分布較多的地區(qū)才能建設(shè)，就顯示出建設(shè)的不簡(jiǎn)便性和不靈活性。但是光伏發(fā)電完全不需要考慮建設(shè)地點(diǎn)的問(wèn)題，光能吸收的場(chǎng)地幾乎不受區(qū)域的限制，也不需要長(zhǎng)時(shí)間的周期建設(shè)時(shí)間，獲取光能的時(shí)間也比火力發(fā)電獲取資源的時(shí)間短得多，人力物力的消耗相對(duì)很少，是比較簡(jiǎn)便和靈活變通的方式。

3.1.3 優(yōu)質(zhì)能源

舊式的火力發(fā)電，不僅需要以上的大型建設(shè)施工才能搭建發(fā)電站，還需要在資源分布的地區(qū)駐扎定點(diǎn)，這就考慮到另外一個(gè)問(wèn)題，火力發(fā)電是需要看資源的質(zhì)量而定，發(fā)電的能源供給并不能達(dá)到最佳化，是會(huì)有轉(zhuǎn)化的失誤性的，既浪費(fèi)資源也供給不均。而光伏發(fā)電所吸收的光能資源，是可循環(huán)、可再生的，直接的 電流轉(zhuǎn)化，幾乎不會(huì)帶來(lái)供電轉(zhuǎn)化的失誤。光能也能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，保持作為優(yōu)質(zhì)資源提供優(yōu)質(zhì)的電力轉(zhuǎn)換供電，不會(huì)導(dǎo)致供給不均。

3.2 缺點(diǎn)

3.2.1 受自然因素影響

以上我們說(shuō)到，雖然光伏發(fā)電完全不受地域的限制，但是卻會(huì)受自然條件的影響。天氣的晴或陰，都會(huì)造成光能轉(zhuǎn)化的不均;晝夜的輪轉(zhuǎn)，也會(huì)導(dǎo)致夜晚的光能轉(zhuǎn)換供應(yīng)不足;四季導(dǎo)致的天氣變化因素更是無(wú)常，也會(huì)很大程度影響光能的吸收和電力的供給。

3.2.2 發(fā)電成本高

我們說(shuō)到優(yōu)勢(shì)時(shí)，雖然火力發(fā)電的建設(shè)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光伏發(fā)電，但是由于光伏發(fā)電所需要的技術(shù)支撐和精細(xì)部件都是十分昂貴的，所以在光伏發(fā)電的過(guò)程中，發(fā)電成本是比單純的火力發(fā)電舊式機(jī)器轉(zhuǎn)化要高得多。成本高也是國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電需要進(jìn)一步克服的困難和考驗(yàn)。

我們談完光伏發(fā)電的基礎(chǔ)細(xì)節(jié)，再來(lái)了解一下電力系統(tǒng)，才能知曉，大規(guī)模的光伏系統(tǒng)發(fā)電到底對(duì)電力系統(tǒng)有著什么樣的影響。

4 電力系統(tǒng)的概念

電力系統(tǒng)的概念，實(shí)際上歸結(jié)來(lái)講，是由所建設(shè)的各種大型發(fā)電廠，根據(jù)鎖定的送電路線、所有的供應(yīng)配電的電所、以及送電到戶的用電全過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)一起組成的系統(tǒng)，它是一個(gè)電力從轉(zhuǎn)換發(fā)電到供給配送再到用戶用電的全功能系統(tǒng)。為了保證最后達(dá)到用戶的安全用電、高質(zhì)量用電的效果，在電力轉(zhuǎn)換電能產(chǎn)生的過(guò)程中，是最難把控的需要極高調(diào)節(jié)能力、調(diào)度能力的環(huán)節(jié)。

5 大規(guī)模的光伏系統(tǒng)發(fā)電對(duì)于電力系統(tǒng)的不良影響

5.1 電能質(zhì)量降低

本來(lái)在小規(guī)模的不集中的光伏發(fā)電進(jìn)入電力系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)，是沒(méi)有什么調(diào)度問(wèn)題的。但一旦是進(jìn)行大規(guī)模的光伏系統(tǒng)發(fā)電，就會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)所輸出的電能質(zhì)量有所影響。一次性大幅度的光伏接入電力系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致光伏直接影響電力系統(tǒng)內(nèi)本來(lái)存在運(yùn)行的電子應(yīng)用，并且大規(guī)模的大量接入光伏，會(huì)讓逆轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)換需求過(guò)量而導(dǎo)致負(fù)載直接超量，產(chǎn)生的電能都是經(jīng)過(guò)擠壓超波的質(zhì)量低下的電能，是很大的問(wèn)題。

5.2 調(diào)度失衡

由于大規(guī)模的光伏接入電力系統(tǒng)，光伏電力原本存在的極大的隨機(jī)波動(dòng)性隨之產(chǎn)生，會(huì)直接沖擊到電力系統(tǒng)內(nèi)部，但是光伏發(fā)電本身的抗干擾和負(fù)荷能力不足，就會(huì)導(dǎo)致兩邊的接入失去一個(gè)平衡點(diǎn)。電力系統(tǒng)想要通過(guò)多次調(diào)度消解問(wèn)題，但是多次的系統(tǒng)調(diào)度只會(huì)讓系統(tǒng)本身適應(yīng)的平衡調(diào)度失衡，重大的反差變化會(huì)造成更嚴(yán)重的后果。

6 結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電是對(duì)于社會(huì)生活、人民日常、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、綠色環(huán)保各方面的有益之舉，但是我們也該考慮到電力系統(tǒng)與光伏發(fā)電的連接平衡，而不是一味地采用大規(guī)模發(fā)電，我們要學(xué)會(huì)合理地利用光伏發(fā)電，并且尋找出電力系統(tǒng)與大規(guī)模光伏發(fā)電之間最好的調(diào)度平衡點(diǎn)，這樣才能真正造福社會(huì)。

參考文獻(xiàn)

[1]陽(yáng)水財(cái).淺析大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].科技與創(chuàng)新，2015.

[2]張央.大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響分析[J].低碳世界，2016.

[3]李東升.大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)影響綜述[J].智能城市，2019.