大規模光伏發電對電力系統影響綜述

翟萌 翟繼輝

摘要：隨著經濟的增長，我國城市化的建設規模不斷地增大，城市中的人口數量與日俱增，不過，對于能源的消耗程度也在不斷地增加，這種情況給我們國家的電力企業帶來了很大壓力。但是，太陽能光伏發電對既有的電力系統也會產生一定的消極影響，從而制約了該技術的應用和發展。基于此，國內外學者就光伏發電對電力系統的影響展開了較為系統的論述，通過總結歸納其影響綜述，能夠在一定程度上帶動大規模光伏發電系統的應用和發展。

關鍵詞：光伏發電;電力系統;影響綜述

隨著經濟的不斷增長，資源以及能源不斷的消耗，作為清潔能源的光伏能源的開發以及應用就顯得越來越重要。我國太陽能資源非常豐富，在我國境內，除了西南以及黑龍江邊境地區以外，其他地區均為高太陽能輻射區，太陽能資源特別豐富，在這些地區發展光伏發電，無論是地理位置還是光照條件方面都極其有利。然而，在實際的光伏發電在我們國家的發展卻依然存在有許多的問題，例如，光伏發電的功率不夠穩定、調度性不強、隨機波動變化較大、間歇性發電等等特征。上述的這些原因都對于電力的調控產生了很大程度上的影響，對于電力調控以及管理工作而言，都將是一個巨大的挑戰。

一、光伏發電系統的簡介

我國光伏發電系統在光電效應的基礎上，可以將太陽能資源轉換為電力能源，并且將其用于人們的日常生產以及生活，這是因為太陽能電池板所發出的為直流電，可以經過轉變成為交流電，接入國家電網系統。因此，光伏發電系統的環保性相對較高，不會像化石燃料燃燒那樣產生空氣污染。其中，主要的發電系統由以下幾種：獨立運行、并網型以及混合型。在上述幾種光伏發電系統中，并網運行以及混合型系統的功率最大，會對電力調控帶來一定的影響。

二、大規模光伏發電對電力系統的影響綜述

根據大規模光伏發電系統的原理可知其會對電力系統的穩定性產生根本的影響，其具體表現在以下幾個方面的：

1.影響有功頻率的穩定性

對于大規模光伏發電系統而言，具有隨機波動性、低無功動態特性、四象限控制能力和拖網現象。 而這些特點都是導致電力系統穩定性的重要制約因素。 如光伏發電的隨機波動性，一旦其波動幅度過大，其頻率也會過大，則影響整個配發電系統的平衡性。 更重要的是當前的并網大規模光伏系統，其系統的等效構建功能還不齊全， 大規模的光伏系統則會導致系統的功率不穩定，電力系統頻率迅速發生變化，大大增加電力系統的穩定發展;

2.影響功角穩定性

功角穩定性是影響電力系統穩性的重要因素之一， 由于光伏電源在本質上屬于靜止不動的元件，因此在功角振蕩過程中，無法參與其中維持穩定性，特別是光伏發電中會改變電網本身的潮流分布情況和傳輸功率情況， 當光伏發電接入到電力系統中時， 原本電網結構平衡被打破， 而具有隨機性的光伏電源更是大大硬性了整體功角的穩定性;

3.電力系統同步穩定性的影響

通常情況下，電力系統在運行中受到微小的干擾之后能夠繼續保持同系統中的同步電機間的同運行成為同步穩定性。 對于大規模光伏發電系統而言，小擾動之后的同步穩定性受到較大程度的影響。 通過分析可知，光伏電站的直流方向的測電流能夠很好的吸收融合系統出現故障時出現的不平衡功率，但是同時光伏系統內的電容儲存能力不夠，導致系統另外位置的故障問題所產生的不平衡功率對于光伏電站的直流方向的側電壓產生影響。 可以說光伏電站對于系統同步穩定性的控制是一個拆東墻補西墻的原理， 其并無法控制小干擾下所產生的失衡問題。

4. 直接影響無功電壓的特征

在通常情況下，主要依靠太陽能光照進行發電的系統是光伏發電系統。因此，太陽光照越充足，光伏發電系統所產生的電能就越多，根據光伏發電系統的這一特點，我國大多數的光伏發電站都位于太陽能資源特別豐富的高海拔地區。比如，戈壁灘以及沙漠等地方，其他一些人煙相對稀少的地方也會建立光伏發電站。光伏發電站所處的位置相對偏僻，這些地區對于電能的需求較少，在電力資源的需求也相對較少。因此，導致光伏發電系統會存在一種普遍的現象，即電力網絡的容量極低。由于光伏發電系統對于太陽能光照要求很高，且光伏發電系統產生的電能需要遠距離高壓傳輸到各個地區。所以，在電能的整個運輸過程中，會產生相應的電能變化，直接影響電網的平穩運行，電能的變化也會直接影響電能的遠距離傳輸，對于電網系統中的無功平衡產生很大的影響，從而對整個電網平衡性造成巨大的沖擊。

5.影響了電能的質量

在電力系統的運行管理工作中，電能質量的管理是電力系統中最為重要的部分，電能質量不僅僅象征電力企業，同時也代表著電力企業的市場競爭實力。在光伏發電系統中，并網運行直接影響著電力企業的電能質量。眾所周知，如果想檢測電網的電能質量，最直觀的方式就是檢測電力系統中的電壓、頻率、波形。與傳統的發電系統相比較，光伏發電系統在檢測電能質量方面是存在較大問題的，而產生這種問題的原因也大都與光伏發電系統的工作原理緊密相關。如果光伏發電站處于并網發電系統運行時，發電系統的電力容量就會增加。由于連接的光伏發電機組的數量不一樣，所以，往往導致傳統的發電系統在原先的結構方面出現了很多的變化，因此，控制電網中的潮流就會變得愈發艱難。由于控制難度的增加，隨之帶來的就是電力調控難度的提升。光伏發電站處于并網發電系統運行時，功率的變化都會對于電力系統造成不同程度的損害。另外，在整個光伏發電系統內，發電設備的啟動以及停止也會對于電力的傳輸造成影響，從而直接改變電里傳輸中電能的質量，從而直接影響用電客戶的電力使用效果。

6.直接影響發電站的發電計劃

目前，我國主要采取發電方式是火力發電，即使用一些化石能源、煤炭以及其他的物體進行燃燒發電，所以，伴隨著時間的發展，在未來發電技術的發展過程中，火力發電技術所造成的污染問題已經被逐漸的邊緣化。然而，未來發電技術如果想替代火力發電技術，仍然還是有許多的問題。當前使用的火力發電雖然對于環境造成的污染比較大，但是其發電的功率卻遠遠大于光伏發電，并且電力也具有一定的穩定性。與火力發電相比較，目前應用的光伏發電系統卻僅僅依靠太陽光能。會受到季節、空氣濕度等等環境因素的影響，對于光伏發電技術而言，具有不可控制的特點。因為光伏發電系統的這層特點，所以，直接影響了系統的安全穩定性，與此同時，也極大地增加了光伏發電計劃的實施難度。依據《2018年光伏發電通知》，可以得出，在未來，光伏發電系統的使用數量以及范疇還會繼續增加，這樣，電力企業的電力調控難度就會大大增加。

結語

隨著光伏發電技術的進一步發展，我國的電力調控能力也會進一步增強。對此只有正確認識到當前大規模光伏發電系統同電力系統的影響關系，才能夠加強對大規模光伏發電系統的研究力度，幫助我國電力系統更好更穩定更長久的運行，并助推我國社會的可持續發展。

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