分析大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統影響

張瑩

（國網吉林洮南市供電公司，吉林 洮南137100）

目前可再生能源包括潮汐能、風能、水能以及太陽能等。其中太陽能的應用范圍和效果應該是最好的，隨著太陽能的廣泛應用，出現了很多光能發(fā)電的形式，比如大規(guī)模光伏發(fā)電，光伏發(fā)電系統在我國電力系統中的影響也是非常大的，對于電力事業(yè)的發(fā)展起著促進的重要作用，為提升我國綜合國力奠定了堅實的基礎。

1 大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統的積極意義

1.1 有效地減少了電能的損耗

在傳統的發(fā)電過程中，電能的使用是通過蓄電池來實現的，這樣不僅對電能的使用有著大量的損耗，還會在電力儲存的過程中出現各種各樣的安全問題和隱患，同時蓄電池的使用也大大的降低了電能的使用效率。但是在大規(guī)模光伏發(fā)電中，使用的是逆變器對光能進行處理，所以在光能轉化為電能的過程中不需要蓄電池的使用，所以減少了電能的儲存和釋放，這樣就大大的降低了能源轉變過程中的能源損耗，還降低了蓄電過程中一些安全問題的發(fā)生頻率[2]。因此大規(guī)模光伏發(fā)電的使用能夠提高電力系統的工作效率，大大的促進了我國電力事業(yè)的發(fā)展。

1.2 減少污染，保護環(huán)境

光能的開發(fā)和使用技術已經被廣泛的應用到各個領域，尤其是光伏發(fā)電技術的應用，對于電力系統的發(fā)展起到了不可忽視的重要作用，太陽能作為一種清潔的可再生能源，堅持可持續(xù)發(fā)展的基本方針，在光伏發(fā)電的過程中對環(huán)境的污染較小，符合環(huán)境保護的發(fā)展策略，促進我國能源的可持續(xù)發(fā)展，為能源的使用和再生提供了有效地策略，為世界環(huán)境保護作出一份貢獻。

1.3 優(yōu)化電力系統的工作效率

大規(guī)模光伏發(fā)電系統將光能有效地轉變?yōu)殡娔転殡娏ο到y的電力來源提供了很好的質量保證，光能作為一種新型循壞利用的可再生能源，跟其他發(fā)電形式相比具有很大的優(yōu)點，比如較高的發(fā)電效率和降低電流輸送壓力等優(yōu)點。與此同時，光伏發(fā)電還有效地減少的建設面積，為城市的發(fā)展提供了大量的可發(fā)展空間，同時也提高可建筑物的美觀程度。此外，光伏發(fā)電技術的應用還大大的提高了電力企業(yè)的收益效率，提高我國光伏發(fā)電站的投資收益率。

2 大規(guī)模光伏發(fā)電對于電力系統的影響分析

2.1 大規(guī)模光伏發(fā)電在配電系統保護中的影響

電力系統中配電系統是保證城市和居民正常用電的重要環(huán)節(jié)，因此在電力系統中的作用是非常重要的。而光伏發(fā)電的使用對電力系統中的配電系統產生很大的作用和影響，在一定程度上對配電繼電保護系統也產生了一定的影響。因此從3個方面來進行大規(guī)模光伏發(fā)電在配電系統保護中影響的分析和研究。首先大規(guī)模發(fā)電對配電系統中的電網保護結構產生了較大的影響，配電電網的結構非常復雜，具有拓補結構的特點，而當光伏發(fā)電的電源接入電力系統中，就會破壞原有正常的配電電路的電流，打破原有的配電繼電保護裝置和系統，或者在正常配送電流時還會引發(fā)繼電保護裝置誤動和拒動的現象。其次對電力變壓器的接入方式有著很大的影響，因為配電系統中電力變壓器的接入方式以及逆變器的接地回路都是不同的，而光伏電源的接入則可能會出現相應的接地故障，導致繼電保護系統保護裝置發(fā)生了改變[3]。最后，大規(guī)模的光伏電源的涌入會讓變壓器的工作路徑發(fā)生改變，加強對配電系統中低壓穿越和三相不平衡問題的保護。因此說大規(guī)模光伏發(fā)電的流入對于配電系統產生了很大的影響。

2.2 大規(guī)模光伏發(fā)電對小擾動穩(wěn)定性的影響分析

由于大規(guī)模的光伏發(fā)電的流入，會破壞電力系統中電流原本的平衡性，所以會出現小擾動穩(wěn)定性的問題，從而會破壞一小部分的電力系統的正常運行和功能。根據專家研究顯示，大規(guī)模光伏發(fā)電的的入網會在一定程度上影響著電力系統中的正常功率，從而破壞了電力系統原本的穩(wěn)定性。其次，由于光伏發(fā)電的入網而導致的不穩(wěn)定現象，電力系統會通過直流側電對這種問題進行處理，對于不平衡的電流進行吸收處理，那么采用這種處理方式的結果就是減小了電容的儲備，從而會在一定程度上降低整個電力系統的發(fā)電效率，進而影響了城市和人們生活工作的正常運行。

2.3 大規(guī)模光伏發(fā)電的流入在有功頻率特性上的影響分析

光伏發(fā)電的過程中存在著很多的特性，這些特性對于電力系統有著不同方面的影響。比如大規(guī)模的光伏發(fā)電有著電源靜止、波動和頻繁的拖網等現象，所以，大規(guī)模光伏發(fā)電的流入會對電力系統的穩(wěn)定性有所影響，對電網的有功頻率造成影響，同時還會出現調頻的現象，就比如一次調頻以及二次調頻，都可以破壞整個電網系統的平衡性[4]。其次因為光伏發(fā)電具有靜止的特點，所以在光伏電流進入電力系統之后要對其有一個整體的調整和規(guī)劃，如果不對其進行調整，原本的電力系統中的電流加上光伏系統流入的電流就會增加整個電力系統的壓力，所以會對電源設備造成一定的損壞，必要時要對電源設備進行調整或者更換，如果嚴重的話，甚至會導致整個電力系統出現癱瘓的現象，因此電力系統的繼電保護系統會對整個系統進行相應的維護。

2.4 大規(guī)模光伏發(fā)電的流入對于電力系統電力質量的影響

光伏發(fā)電的電流涌入電力系統當中與電力系統中的電流發(fā)生碰撞會擴充原有的電流結構，因為光伏發(fā)電的設備與電力系統的設備是不同的，所以會使電網結構發(fā)生改變，甚至電力的部分系統還會失去對電流的控制和管理，這樣不僅會降低電力系統的工作效率，還在一定程度上降低了電壓的質量，因此會影響人們的正常用電和企業(yè)設備的正常運行，對城市化進程產生了消極的影響。與此同時，隨著高科技的迅猛發(fā)展，人們的生活逐漸智能化，因此用到的電子設備越來越多，而且種類和工作都不盡相同，對于電壓都有了很高的要求，因此增加對電力的需求，從而為電力系統的正常運行帶來了巨大的負擔，在供電的過程中也會出現各種各樣的問題，比如線路短路、變壓器損壞和電器受損等問題。

2.5 大規(guī)模光伏發(fā)電入網對功角穩(wěn)定性和無功電壓的影響

大規(guī)模光伏發(fā)電入網對功角穩(wěn)定性和無功電壓有著很大的影響，首先先從無功電壓的影響進行分析。光伏發(fā)電需要的條件的是非常復雜的，需要足夠的光照時間，所以一般建立在海拔較高的山區(qū)或者戈壁，而這些地方的人口數量非常的稀少，對于電力的發(fā)展需求也較小，因此對于電力系統的電壓沒有太大的要求，但是這些地區(qū)的電力配送比較困難，因為受到地形的嚴重阻礙，配電距離又比較遠，所以在配電的過程中會選擇高壓輸電，從而影響了電網系統的無功平衡，在電力輸送時會對母線電壓產生影響，很有可能會出現大幅度波動的現象。其次是對大規(guī)模光伏發(fā)電入網對功角穩(wěn)定性的影響分析，由于光伏發(fā)電具有無轉動慣性的特點[5]。所以在進入電力系統后會對正常的通道傳輸功率以及電流的潮流分布產生影響，導致電力系統中的電流失去了慣性，從而對電網系統中的功角穩(wěn)定產生巨大的影響，主要表現在以下幾個方面。第一，光伏發(fā)電的涌入會導致電力系統脫網。第二，會對逆變器的控制功能產生影響。第三，功角失去原有的穩(wěn)定性，出現震蕩性失調。所以說大規(guī)模光伏發(fā)電對于電力系統的功角穩(wěn)定和無功電壓都有很大的影響。

3 大規(guī)模光伏發(fā)電應用于電力系統的幾點建議

3.1 對光伏發(fā)電站進行科學合理的規(guī)劃和設計

影響光伏發(fā)電站建設的因素很多，包括自然外界因素、人為主觀因素和客觀因素等，其中包括了地形條件、發(fā)電站建立的投資情況、光伏模型的先進技術以及替他設備的有效組合安裝等，所以要對這些因素對光伏發(fā)電的影響進行深入的分析和研究，進行科學合理的規(guī)劃和設計。首先在光伏發(fā)電站的容量科學規(guī)劃方面，相關的工作人員應該建設一個獨立于發(fā)電系統之外的獨立光伏系統，這個獨立光伏系統的配套設施應該是非常完善的，包括風電系統以及柴油機電設備等，對這些設備和系統的投入和運行資金做一個合理的規(guī)劃，對其中的電力負荷進行研究和分析，進而計算出光伏發(fā)電站的合理電容量。其次，對于光伏發(fā)電系統中的接線拓補結構進行合理的規(guī)劃和設計，采用科學的規(guī)劃方式，堅持安全可靠、工作效率高和性價比高的原則，設定一個符合每個光伏發(fā)電站的接線方式和結構。

3.2 提高光伏發(fā)電過程中的消納源網協調技術和綜合技術

隨著我國光伏發(fā)電技術的熟練應用，光伏發(fā)電的滲透效率越來越高，所以在發(fā)電過程中的消納源網協調技術以及綜合技術的應用就顯得非常的重要。其中逆變器的大量應用使得光伏發(fā)電出現了相應的電網安全問題，因此對逆變器的安全使用要進行詳細和分析和研究，最大程度的發(fā)揮消納源網協調技術的作用，保證光伏逆變器的正常工作[6]。其次相關的光伏發(fā)電人員要提升光伏的消納綜合技術水平，對電網的布局進行科學合理的規(guī)劃和設計，加強省內外的電網建設，同時也要加強各個城市區(qū)域之間的電網互聯，從而達到供電質量統一的目的，從而促進光伏發(fā)電在我國電力系統中的應用和發(fā)展。

4 結束語

綜上所述，通過對大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統影響進行了深入的分析和研究之后，發(fā)現光伏發(fā)電的入網對于電力系統產生了多方面的影響，對電力系統中的配電系統保護、小擾動穩(wěn)定性、有功頻率特性、電力質量、功角穩(wěn)定性和無功電壓都有著很大的影響。與此同時，光伏發(fā)電的應用對于電力系統和城市的發(fā)展起著積極的作用，有效地減少了電能的損耗，減少污染，保護環(huán)境，還提高了電力系統的工作效率，為我國電力事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。因此要提高光伏發(fā)電過程中的消納源網協調技術和綜合技術，合理規(guī)劃光伏發(fā)電站。