浅谈大规模光伏发电对电力系统的影响

朱建红

国网襄阳供电公司客户服务中心

浅谈大规模光伏发电对电力系统的影响

朱建红

国网襄阳供电公司客户服务中心

伴随着社会经济可持续发展，电能作为主要资源，在人们日常生活及工作内作用越加突出。除此之外，我国社会发展内，能源需求量显著提升，能源短缺问题越加严重，为了能够解决能源短缺问题，我国电力企业提出了大规模光伏发电系统的解决措施。

大规模光伏发电；电力系统；影响

前言

在新形势时代背景之下，现代社会化石能源出现短缺情况，并且在人们生活工作情况下，化石能源短缺问题也越加突出，环境污染问题严重。在这种社会背景之下，人们对可再生能源需求越加重视，光伏发电作为新兴能源获取形式，得到了电力企业发展重视。大规模光伏发电系统在实际应用内，可以满足人们生活对电能需求，并且提升电力企业经济效益，完善电力系统结构，推动电力企业可持续发展。

1、光伏发电并网系统

光伏发电并网系统实际上就是借助光伏电池方阵形成电流，电流传输到逆变器及变压器内处理，进而按照电网实际运行需求，将电流输送到针对电网体系内，电流传输并不需要经过蓄电池，电能也就并不需要储存及释放，能源消耗数量大幅度降低，有效提升电能利用效率。光伏数组在应用内，可以将太阳能转变为高压直流电，进而借助逆变器将高压直流电转变为常规正弦交流电。

正常情况下，光伏发电并网系统应用优势主要表现在以下几方面：首先，提升电量能源利用质量及效率；其次，光伏发电并网系统应用具有较高经济效益及社会效益，可以有效缓解我国电能短缺问题，同时降低对环境造成的影响；最后，光伏发电并网系统可以和建筑物相结合，并且提升建筑物美观性能。

2、构建大规模光伏发电系统

2.1 光伏电池及阵列模型

阵列模型在构建内，是以单二极管模型作为基础条件，按照基尔霍夫原理构建相对应电路，并且对相关计算方程式简化处理，了解光伏发电系统在短路、开路下电路、功率、电压等技术数值，保证模型表达式科学合理，应用到针对工程计算内。正常情况下，光伏矩阵模型主要由两部分构成，分别为光伏电池模型及串并联关系组合，需要了解光伏矩阵在遮挡及组件差别等方面出现的问题，了解逆变器模型及多峰值所造成的负面影响。

2.2 并网换流器及内环控制模型

光伏发电系统单元运行会直接受到换流器运行影响。现阶段，换流器主要通过内外环结构控制形式，其中外环控制手段为调节输入电压，在控制流程调节内环控制电流数值，保证换流器并网形式及特征科学合理。换流器内环控制内，主要通过输入输出电流形式实现，并且为外环控制所产生的电流数值提供相对应标准。光伏发电系统在控制内，选择针对性换流器，保证光伏发电系统所产生的电流输入到公共电网内[1]。

2.3 光伏发电动态模型

光伏发电动态模型在构建内，就需要按照发电系统每一个环节动态运行情况，结合系统动态方程，构建针对动态方程组，进而借助逆变器和控制器将动态方程组转变为控制状态方程组。两个方程组在深入结合之后，将会构建全新方程组，为光伏发电动态模型构建提供数据信息上的保证。

3、大规模光伏发电对电力系统造成的影响

3.1 对无功电压特性的影响

正常情况下，光伏发电系统主要安装到地理海拔较为地区内，同时日常实践较长，主要集中在戈壁滩或者是沙漠地区。除此之外，该地区内人口相对稀少，对电能需求也就较为低下，电力系统所承受的负荷也就相对较低。光伏发电系统在运行内，很少出现电网短路情况，主要原因是由于光伏发电系统所形成的电流，在输入公共电网之间需要高压处理，进而远距离输送，电流会出现不同程度波动，这些波动将会对公共电网无功平衡运行造成严重负面影响。这种影响会降低电力系统母线运输稳定性，公共电网整体稳定性也将受到影响。除此之外，现阶段大规模光伏发电系统内无功电压还需要进一步提升，光伏发电系统非常容易受到电压质量变化影响，电压质量要是十分恶劣，容易造成电压出现超过额定幅度情况。

3.2 功角稳定性影响

按照大规模光伏发电系统实际运行特征可知，大规模光伏发电系统所产生的电流在进入到公共电网之前，需要经过逆变器和变压器处理，电能存在随机变化特征，同时并不具备转动惯量，传统电网传输功率及分布就会受到严重影响，大幅度减小电网等效惯量。除此之外，光伏发电系统和传统发电机组之间还存在一定差别，一旦大规模光伏发电系统和大型电网系统相连接，电网运行稳定性就会发生转变，光伏电网系统位置、规模及控制三者之间关联也会受到影响。光伏发电可能提升电网功角运行稳定性，也同样可能带来负面影响。

3.3 电能质量影响

电网运行质量主要考核指标就是电能质量。大规模光伏发电系统在与公共电网连接之后，可以有效扩充传统电网系统。除此之外，光伏发电系统实际建设数量和发展规模之间存在差别，电网网架结构也会受到英系那个，一旦出现相对转变之后，电网潮流分布也得不到有效掌控，电网电压质量大幅度下降，用户电能应用质量得不到有效保证。

3.4 配电系统保护装置影响

想要提升电网系统运行稳定性，就必须保证保护装置安全稳定运行。大规模光伏电源在与公共电网相连接之后，公共电网运行环境也会发生转变，进而公共电网故障特点也会发生转变，保护装置在配电系统内作用也无法充分发挥。例如，大规模光伏发电系统在与电网系统相连接内，电网系统结构将会转变为双电源或多电源结构，保护装置运行非常容易出现错误操作，甚至出现拒动问题，电网正常运行也就受到影响[2]。

结论

大规模光伏发电系统在实际应用内，可以有效缓解我国电能所存在的短缺情况，但是在这个过程中，也对电力系统运行造成一定负面影响。大规模光伏发电系统在与电网系统相连接之后，必须对大规模光伏发电系统所造成的随机因素了解，最大程度降低大规模光伏发电系统对电力系统所造成的负面影响，充分发挥大规模光伏发电系统在电力系统内应用优势，提升电力系统运行稳定性，满足我国社会经济建设对电能需求。

[1]索江镭,胡志坚,刘宇凯,张子泳.大规模光伏发电并网对互联电力系统阻尼特性的影响及其阻尼控制策略[J].西安交通大学学报,2015,02:99-105.

[2]李娟.分析大规模光伏发电入网对电力系统的影响[J].电子测试,2015,19:144-145.

朱建红（1979-），女，湖北襄阳人，国网襄阳供电公司客户服务中心，工业工程，大学本科，工程师。