大规模光伏系统发电对电力系统的影响探析

徐岸非 闫旭婷

摘要：随着国家对于可再生能源的日益重视，开发利用可再生能源已经是国家新能源战略的主要举措。近年来可再生能源的开发利用最令大众熟知的，就是太阳能的开发利用，光伏发电成为首要的太阳能发电技术。然而大规模的光伏发电，对电力系统带来的却是不良的影响。

关键词：光伏发电;电力系统;大规模;影响

近年来对于可再生能源的开发利用，是有利于民生发展、保护环境的良好举措。可再生能源的供给扩大，不但遏制了对不可再生能源的过度攫取，也为人们的生活、国家经济发展带来很大益处，然而人们在享受光伏发电带来的便利时，却没有思考到，大规模的光伏发电在电力系统的运转调度中是否属于良性的发电模式在谈及大规模的光伏系统发电对电力系统会产生什么样的不良影响前，我们先来了解光伏发电系统的概念、分类以及它的特点，再了解电力系统的运转机制。

1 光伏发电系统的概念

用百科的解释来说，光伏发电系统是指不需要像火力发电一样通过高温加热的过程，就能直接将吸收的光能直接通过转换电流变成电能供给的系统。将光伏发电系统分为最主要的五大板块。

首先第一板块是光伏方阵，它是由若干光伏板、光伏组件组装在一起，有着同定的支撑结构来构成直流发电单元，在太阳光或者其他光照的情况下吸收光能、积累异号电荷、产生电压，形成“光生伏特效应”下的能量转换。

第二板块是蓄电池组，它是相当于电能的“储存器”。负责以上第一板块的光伏光阵吸收的电能，且负责向负载供电的工作。而与第二板块密不可分的就是第三板块的蓄电池控制器，它相当于第二板块蓄电池组的“保养器”，能够自动避免蓄电池组的过度充电、放电，尽可能地保证蓄电池组的循环充放电次数、放电深度，延长蓄电池组的使用寿命。

第四板块是逆变器，它是存在应用于太阳电池、蓄电池组与负载间的“转换器”，负责将蓄电池组的直流电源和负载的交流电源互相转化，保证发电系统中电流的正常运转。

最后第五板块是跟踪系统，这是在发电系统中必不可少的板块。它是服务于处于固定地点的光伏发电系统的吸收光能的运转，由电脑数据设定控制，保证太阳能电池板能够在每时每刻都准确正对太阳光角度，达到最佳的发电效率。

2 光伏发电系统的分类

2.1 独立光伏发电系统

独立光伏发电系统实际上也叫做：离网光伏发电。它主要是存在于拥有蓄电池和能够独立运行光伏发电的独立光伏电站，主要应用于太阳能路灯、偏远小镇、村庄的供电系统、太阳能汽车等。

2.2 并网光伏发电系统

相较于上一个独立光伏发电系统，并网光伏发电系统是比较常用的光伏发电系统。它可以通过逆转器转换成交流电接入公共电网，有着可调度调控的灵活性，也具有能紧急供电的应急性，一般应用于城市的居民建筑、学校建筑、医院建筑等。

2.3 分布式光伏发电系统

分布式光伏发电系统是近年兴起的，最先进的、最大型的由政府推荐提倡的发电系统，一种的集中式大型并网光伏电站是集中形式让电网调配发电供电;一种是小投资高回报的分布式光伏系统，都是近年政府所大力提倡的新兴光伏发电系统。

3 光伏发电的优缺点

3.1 优点

3.1.1 绿色环保

相较于以前最传统的大型火力发电，光伏发电最大的优势就是“绿色环保”。光伏发电是靠吸收光能来转化供电，不耗费丝毫的易枯竭能源;且电流转换供电的模式，完全是优于火力发电，不会产生任何的污染环境的排放物，是一种绝对环保无公害的发电方式。

3.1.2 建设简便

相对火力发电需要消耗燃料和架设输电线路才能搭建发电站，在建设大型的火力发电站的时候，总需要很长的建设周期，耗费大量的人力物力，且发电站的选址也必须在资源分布较多的地区才能建设，就显示出建设的不简便性和不灵活性。但是光伏发电完全不需要考虑建设地点的问题，光能吸收的场地几乎不受区域的限制，也不需要长时间的周期建设时间，获取光能的时间也比火力发电获取资源的时间短得多，人力物力的消耗相对很少，是比较简便和灵活变通的方式。

3.1.3 优质能源

旧式的火力发电，不仅需要以上的大型建设施工才能搭建发电站，还需要在资源分布的地区驻扎定点，这就考虑到另外一个问题，火力发电是需要看资源的质量而定，发电的能源供给并不能达到最佳化，是会有转化的失误性的，既浪费资源也供给不均。而光伏发电所吸收的光能资源，是可循环、可再生的，直接的 电流转化，几乎不会带来供电转化的失误。光能也能在长时间内，保持作为优质资源提供优质的电力转换供电，不会导致供给不均。

3.2 缺点

3.2.1 受自然因素影响

以上我们说到，虽然光伏发电完全不受地域的限制，但是却会受自然条件的影响。天气的晴或阴，都会造成光能转化的不均;昼夜的轮转，也会导致夜晚的光能转换供应不足;四季导致的天气变化因素更是无常，也会很大程度影响光能的吸收和电力的供给。

3.2.2 发电成本高

我们说到优势时，虽然火力发电的建设费用远远高于光伏发电，但是由于光伏发电所需要的技术支撑和精细部件都是十分昂贵的，所以在光伏发电的过程中，发电成本是比单纯的火力发电旧式机器转化要高得多。成本高也是国内光伏发电需要进一步克服的困难和考验。

我们谈完光伏发电的基础细节，再来了解一下电力系统，才能知晓，大规模的光伏系统发电到底对电力系统有着什么样的影响。

4 电力系统的概念

电力系统的概念，实际上归结来讲，是由所建设的各种大型发电厂，根据锁定的送电路线、所有的供应配电的电所、以及送电到户的用电全过程各个环节一起组成的系统，它是一个电力从转换发电到供给配送再到用户用电的全功能系统。为了保证最后达到用户的安全用电、高质量用电的效果，在电力转换电能产生的过程中，是最难把控的需要极高调节能力、调度能力的环节。

5 大规模的光伏系统发电对于电力系统的不良影响

5.1 电能质量降低

本来在小规模的不集中的光伏发电进入电力系统开始时，是没有什么调度问题的。但一旦是进行大规模的光伏系统发电，就会对电力系统所输出的电能质量有所影响。一次性大幅度的光伏接入电力系统内，会导致光伏直接影响电力系統内本来存在运行的电子应用，并且大规模的大量接入光伏，会让逆转器的转换需求过量而导致负载直接超量，产生的电能都是经过挤压超波的质量低下的电能，是很大的问题。

5.2 调度失衡

由于大规模的光伏接入电力系统，光伏电力原本存在的极大的随机波动性随之产生，会直接冲击到电力系统内部，但是光伏发电本身的抗干扰和负荷能力不足，就会导致两边的接入失去一个平衡点。电力系统想要通过多次调度消解问题，但是多次的系统调度只会让系统本身适应的平衡调度失衡，重大的反差变化会造成更严重的后果。

6 结束语

光伏发电是对于社会生活、人民日常、经济生产、绿色环保各方面的有益之举，但是我们也该考虑到电力系统与光伏发电的连接平衡，而不是一味地采用大规模发电，我们要学会合理地利用光伏发电，并且寻找出电力系统与大规模光伏发电之间最好的调度平衡点，这样才能真正造福社会。

参考文献

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[2]张央.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].低碳世界，2016.

[3]李东升.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].智能城市，2019.