大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)影響綜述

李婷婷

摘要：隨著改革開(kāi)放的實(shí)施，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)。目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，發(fā)展決策上更多地注重質(zhì)量達(dá)標(biāo)，不再一味地追求發(fā)展速度。這樣，民生工程就在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著非同一般的地位。電力系統(tǒng)的建設(shè)是關(guān)于民生發(fā)展的大計(jì)，它影響著人們的生活質(zhì)量。在工業(yè)生產(chǎn)中，它也是不可或缺的。所以我們要大力關(guān)注電力系統(tǒng)的建設(shè)，以滿足人們的生活需求，進(jìn)而不斷推動(dòng)生產(chǎn)建設(shè)。利用太陽(yáng)能實(shí)施大規(guī)模的光伏發(fā)電是符合以上發(fā)展需求的不錯(cuò)方式，這對(duì)于電力系統(tǒng)的建設(shè)有著很大的影響。本文將著眼于此，詳細(xì)分析關(guān)于大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

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

電能在社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，它極大地影響著我們的工業(yè)生產(chǎn)與生活應(yīng)用。傳統(tǒng)電能主要是借助水力與火力兩種形式進(jìn)行發(fā)電，它們都有著一定的缺陷。像水力發(fā)電需要選取合適的水資源，建設(shè)發(fā)電站還會(huì)涉及移民問(wèn)題等，工程量巨大;火力發(fā)電則是以煤炭為動(dòng)力來(lái)源，煤炭是不可再生資源，這又加大了能源損耗。所以基于這些不足，在發(fā)展中我們就要銳意革新，積極尋找新的電能利用方式。這樣，太陽(yáng)能發(fā)電就逐漸出現(xiàn)在了我們的視野之中。它是一種環(huán)保節(jié)能可持續(xù)利用的能源材料。筆者將在下文中簡(jiǎn)析光伏發(fā)電技術(shù)的基本知識(shí)、大規(guī)模光伏發(fā)電的系統(tǒng)，然后對(duì)應(yīng)分析大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

1光伏發(fā)電技術(shù)基本知識(shí)介紹

光伏發(fā)電的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體材料，它主要是借助太陽(yáng)光照在PN結(jié)產(chǎn)生光電流與光電壓，然后將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。晶體受光的影響，它其中帶正電的空穴就會(huì)向P型區(qū)移動(dòng)，而帶負(fù)電的則向著N區(qū)移動(dòng)，這樣兩端就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，光伏發(fā)電的原理就是這樣的。

光伏發(fā)電對(duì)生產(chǎn)生活起到了重要的作用，它在應(yīng)用中主要有著這些優(yōu)點(diǎn)。其一，能夠滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)對(duì)于電能的需求。光伏發(fā)電的應(yīng)用前景是很廣闊的，大規(guī)模發(fā)電是其應(yīng)用的必然，所以我們就可借此解決偏遠(yuǎn)地區(qū)電力缺失的問(wèn)題。其二，經(jīng)濟(jì)造價(jià)小。這就充分節(jié)約了社會(huì)資源，提高了資源利用率。其三，有效減少了碳排放，很好地保護(hù)了環(huán)境發(fā)展。

基于上述優(yōu)點(diǎn)，我們就可在社會(huì)發(fā)展中積極運(yùn)用大規(guī)模光伏發(fā)電。這能夠滿足我國(guó)生產(chǎn)生活的用電需求，極大地改進(jìn)資源利用方式，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)清潔發(fā)展。我國(guó)地域遼闊，太陽(yáng)能資源豐富，尤以西部地區(qū)突出。這就為實(shí)施大規(guī)模的光伏發(fā)電奠定了基礎(chǔ)，對(duì)此我們要積極研發(fā)技術(shù)，將之付諸實(shí)踐。

2大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)分析

實(shí)施大規(guī)模光伏發(fā)電是很有必要的，接下來(lái)我們來(lái)分析一下關(guān)于大規(guī)模光伏發(fā)電的系統(tǒng)。

（1）光伏電池與陣列模型

在光伏發(fā)電中，電池模型可以把復(fù)雜的公式簡(jiǎn)單化，這樣就能得到發(fā)電模型對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)公式。光伏電池陣列模型是根據(jù)電池模型的排列以及電池模型建立起來(lái)的。在這其中，它的核心是多峰值（由光伏陣列與光伏組件的不同而產(chǎn)生的），其變動(dòng)有力影響著光伏模型內(nèi)電池模型。

（2）內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)

在光伏發(fā)電模型中，換流器以內(nèi)、外環(huán)的多項(xiàng)控制為主要內(nèi)容，以此完成模型建構(gòu)。外環(huán)起作用是通過(guò)把控光伏電壓輸入的參數(shù)，內(nèi)環(huán)的電流參數(shù)就是在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。這樣，外環(huán)作用于內(nèi)環(huán)，二者兩相結(jié)合，我們就可得到相應(yīng)的參數(shù)。模型建構(gòu)就是依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行的。

（3）動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建

光伏發(fā)電還需要建立動(dòng)態(tài)模型，通常我們是運(yùn)用方程組來(lái)完成。具體說(shuō)來(lái)，方程組是通過(guò)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行方程式展開(kāi)進(jìn)行作業(yè)的。在這其中，逆變器以及MPPT的控制也是如出一轍，以方程式的形式呈現(xiàn)。這些以方程式的轉(zhuǎn)換，最終就形成了發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。

（4）光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究

目前關(guān)于光伏發(fā)電模型的研究有很多，像關(guān)于它在仿真電力系統(tǒng)平臺(tái)中的作用分析等。我國(guó)現(xiàn)研究成果最突出的兩個(gè)系統(tǒng)模型就是PSDBPA以及PSASP。它們都將光伏發(fā)電的研究放置于動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的結(jié)合中，模型的多樣化可以有效加快光伏發(fā)電模型的建立。通過(guò)這些，仿真電力系統(tǒng)建設(shè)也會(huì)更具科學(xué)性與可行性，有力推動(dòng)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究。

3大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)影響

大規(guī)模光伏發(fā)電能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)產(chǎn)生作用，這對(duì)我們的生產(chǎn)生活都是非常重要的。所以我們要積極關(guān)注其影響作用點(diǎn)，及時(shí)趨利避害。在此筆者將結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)資料，具體說(shuō)明關(guān)于其影響。

第一，大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電壓的穩(wěn)定性有著影響。在光伏發(fā)電中有并網(wǎng)這一環(huán)，就是它對(duì)電壓的穩(wěn)定性造成了影響。究其原因，我們可以一分為二。其一是在并網(wǎng)中電壓的輸出功率會(huì)發(fā)生改變;其二是電網(wǎng)自身的負(fù)荷無(wú)論有功還是無(wú)功也會(huì)改變。所以要保障電壓方面的穩(wěn)定性，我們就要從以上兩方面入手。也就是說(shuō)我們要保障電壓輸出功率以及電網(wǎng)負(fù)荷之間的平衡，這時(shí)二者就處于互相匹配狀態(tài)。當(dāng)處于這種狀態(tài)時(shí)，并網(wǎng)就不會(huì)影響大規(guī)模光伏發(fā)電其電壓的穩(wěn)定性。反之二者處于無(wú)法匹配的狀態(tài)時(shí)，并網(wǎng)就會(huì)影響電壓，不利于正常發(fā)電。

第二，大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)功角的穩(wěn)定性有著影響。這也是與并網(wǎng)環(huán)節(jié)相關(guān)的，其他環(huán)節(jié)并不對(duì)功角穩(wěn)定與否造成影響。在并網(wǎng)中，影響功角穩(wěn)定性的因素主要是電網(wǎng)里現(xiàn)有功率的分布與電力傳輸?shù)墓β?。功角穩(wěn)定受損，也不一定代表著發(fā)電受阻，這是要從整體上去把握的。振蕩型失穩(wěn)就是常見(jiàn)的功角失穩(wěn)類型。

第三，大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)供電質(zhì)量有著影響。光伏發(fā)電規(guī)模的增大，會(huì)隨之產(chǎn)生非線性負(fù)載，這就影響了供電的質(zhì)量。當(dāng)非線性負(fù)載出現(xiàn)，它會(huì)影響逆變器作業(yè)，給它的開(kāi)關(guān)造成延時(shí)。這時(shí)，電力輸出的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生諧波，并且它會(huì)隨并網(wǎng)時(shí)間的增多而變化劇烈。反之并網(wǎng)時(shí)間不長(zhǎng)，諧波也不會(huì)那么劇烈。理論上這并不會(huì)影響供電質(zhì)量，但逆變器由于不是一個(gè)，它還會(huì)對(duì)供電質(zhì)量造成影響。還有，光伏發(fā)電是以直流式進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｔ谶@個(gè)過(guò)程中，電壓頻率會(huì)發(fā)生波動(dòng)，這也影響了供電的質(zhì)量。

第四，大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)配電系統(tǒng)保護(hù)有著影響。對(duì)此，我們可以從以下幾點(diǎn)看。首先，并網(wǎng)之后會(huì)產(chǎn)生多電源。而多電源的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這樣它就會(huì)影響到故障電流，不利于配電保護(hù)。其次，從變壓器的連接方面這個(gè)角度說(shuō)，逆變器由于接地在回路之后，它就會(huì)對(duì)電流以及電壓產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到繼電保護(hù)。再次，這對(duì)于光伏變換器起到了不錯(cuò)的保護(hù)效果。最后，產(chǎn)生非同期合閘情況。出現(xiàn)這種情況的原因就是PV系統(tǒng)中反弧島保護(hù)功能的時(shí)間跟自動(dòng)重合閘裝置不相匹配。要避免這種情況發(fā)生，我們就要及時(shí)接入逆變器線路，并且控制反弧島保護(hù)的時(shí)間。還有，在較高密度的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，往往有著很多的低壓配電線路。它們都會(huì)接入同樣的主線來(lái)完成發(fā)電。如果這個(gè)過(guò)程中光照變化，發(fā)電功率就會(huì)受影響，配電網(wǎng)的電壓也隨之不穩(wěn)。這都影響了配電保護(hù)。

4結(jié)語(yǔ)

電力發(fā)展在我國(guó)的生產(chǎn)生活中都起到了重要的作用，我們要大力關(guān)注其發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的發(fā)電方式既不環(huán)保，還造成了不小的資源浪費(fèi)，所以我們對(duì)此要革新技術(shù)。而在民生建設(shè)中，電力發(fā)展也占據(jù)了很重要的地位。滿足人們的電力需求也是非常重要的。所以結(jié)合這兩方面的要求，我們進(jìn)行了積極的電力技術(shù)革新，因此光伏發(fā)電就應(yīng)運(yùn)而生。該方式以太陽(yáng)能為來(lái)源，節(jié)能環(huán)保，滿足了工業(yè)生產(chǎn)與民生建設(shè)兩方面的需求。所以，我們要積極推行大規(guī)模光伏發(fā)電。在此過(guò)程中科學(xué)檢測(cè)它對(duì)電力系統(tǒng)的作用，以趨利避害，最大程度地發(fā)揮其效用。

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