分析大规模光伏发电对电力系统影响

张莹

（国网吉林洮南市供电公司，吉林 洮南137100）

目前可再生能源包括潮汐能、风能、水能以及太阳能等。其中太阳能的应用范围和效果应该是最好的，随着太阳能的广泛应用，出现了很多光能发电的形式，比如大规模光伏发电，光伏发电系统在我国电力系统中的影响也是非常大的，对于电力事业的发展起着促进的重要作用，为提升我国综合国力奠定了坚实的基础。

1 大规模光伏发电对电力系统的积极意义

1.1 有效地减少了电能的损耗

在传统的发电过程中，电能的使用是通过蓄电池来实现的，这样不仅对电能的使用有着大量的损耗，还会在电力储存的过程中出现各种各样的安全问题和隐患，同时蓄电池的使用也大大的降低了电能的使用效率。但是在大规模光伏发电中，使用的是逆变器对光能进行处理，所以在光能转化为电能的过程中不需要蓄电池的使用，所以减少了电能的储存和释放，这样就大大的降低了能源转变过程中的能源损耗，还降低了蓄电过程中一些安全问题的发生频率[2]。因此大规模光伏发电的使用能够提高电力系统的工作效率，大大的促进了我国电力事业的发展。

1.2 减少污染，保护环境

光能的开发和使用技术已经被广泛的应用到各个领域，尤其是光伏发电技术的应用，对于电力系统的发展起到了不可忽视的重要作用，太阳能作为一种清洁的可再生能源，坚持可持续发展的基本方针，在光伏发电的过程中对环境的污染较小，符合环境保护的发展策略，促进我国能源的可持续发展，为能源的使用和再生提供了有效地策略，为世界环境保护作出一份贡献。

1.3 优化电力系统的工作效率

大规模光伏发电系统将光能有效地转变为电能为电力系统的电力来源提供了很好的质量保证，光能作为一种新型循坏利用的可再生能源，跟其他发电形式相比具有很大的优点，比如较高的发电效率和降低电流输送压力等优点。与此同时，光伏发电还有效地减少的建设面积，为城市的发展提供了大量的可发展空间，同时也提高可建筑物的美观程度。此外，光伏发电技术的应用还大大的提高了电力企业的收益效率，提高我国光伏发电站的投资收益率。

2 大规模光伏发电对于电力系统的影响分析

2.1 大规模光伏发电在配电系统保护中的影响

电力系统中配电系统是保证城市和居民正常用电的重要环节，因此在电力系统中的作用是非常重要的。而光伏发电的使用对电力系统中的配电系统产生很大的作用和影响，在一定程度上对配电继电保护系统也产生了一定的影响。因此从3个方面来进行大规模光伏发电在配电系统保护中影响的分析和研究。首先大规模发电对配电系统中的电网保护结构产生了较大的影响，配电电网的结构非常复杂，具有拓补结构的特点，而当光伏发电的电源接入电力系统中，就会破坏原有正常的配电电路的电流，打破原有的配电继电保护装置和系统，或者在正常配送电流时还会引发继电保护装置误动和拒动的现象。其次对电力变压器的接入方式有着很大的影响，因为配电系统中电力变压器的接入方式以及逆变器的接地回路都是不同的，而光伏电源的接入则可能会出现相应的接地故障，导致继电保护系统保护装置发生了改变[3]。最后，大规模的光伏电源的涌入会让变压器的工作路径发生改变，加强对配电系统中低压穿越和三相不平衡问题的保护。因此说大规模光伏发电的流入对于配电系统产生了很大的影响。

2.2 大规模光伏发电对小扰动稳定性的影响分析

由于大规模的光伏发电的流入，会破坏电力系统中电流原本的平衡性，所以会出现小扰动稳定性的问题，从而会破坏一小部分的电力系统的正常运行和功能。根据专家研究显示，大规模光伏发电的的入网会在一定程度上影响着电力系统中的正常功率，从而破坏了电力系统原本的稳定性。其次，由于光伏发电的入网而导致的不稳定现象，电力系统会通过直流侧电对这种问题进行处理，对于不平衡的电流进行吸收处理，那么采用这种处理方式的结果就是减小了电容的储备，从而会在一定程度上降低整个电力系统的发电效率，进而影响了城市和人们生活工作的正常运行。

2.3 大规模光伏发电的流入在有功频率特性上的影响分析

光伏发电的过程中存在着很多的特性，这些特性对于电力系统有着不同方面的影响。比如大规模的光伏发电有着电源静止、波动和频繁的拖网等现象，所以，大规模光伏发电的流入会对电力系统的稳定性有所影响，对电网的有功频率造成影响，同时还会出现调频的现象，就比如一次调频以及二次调频，都可以破坏整个电网系统的平衡性[4]。其次因为光伏发电具有静止的特点，所以在光伏电流进入电力系统之后要对其有一个整体的调整和规划，如果不对其进行调整，原本的电力系统中的电流加上光伏系统流入的电流就会增加整个电力系统的压力，所以会对电源设备造成一定的损坏，必要时要对电源设备进行调整或者更换，如果严重的话，甚至会导致整个电力系统出现瘫痪的现象，因此电力系统的继电保护系统会对整个系统进行相应的维护。

2.4 大规模光伏发电的流入对于电力系统电力质量的影响

光伏发电的电流涌入电力系统当中与电力系统中的电流发生碰撞会扩充原有的电流结构，因为光伏发电的设备与电力系统的设备是不同的，所以会使电网结构发生改变，甚至电力的部分系统还会失去对电流的控制和管理，这样不仅会降低电力系统的工作效率，还在一定程度上降低了电压的质量，因此会影响人们的正常用电和企业设备的正常运行，对城市化进程产生了消极的影响。与此同时，随着高科技的迅猛发展，人们的生活逐渐智能化，因此用到的电子设备越来越多，而且种类和工作都不尽相同，对于电压都有了很高的要求，因此增加对电力的需求，从而为电力系统的正常运行带来了巨大的负担，在供电的过程中也会出现各种各样的问题，比如线路短路、变压器损坏和电器受损等问题。

2.5 大规模光伏发电入网对功角稳定性和无功电压的影响

大规模光伏发电入网对功角稳定性和无功电压有着很大的影响，首先先从无功电压的影响进行分析。光伏发电需要的条件的是非常复杂的，需要足够的光照时间，所以一般建立在海拔较高的山区或者戈壁，而这些地方的人口数量非常的稀少，对于电力的发展需求也较小，因此对于电力系统的电压没有太大的要求，但是这些地区的电力配送比较困难，因为受到地形的严重阻碍，配电距离又比较远，所以在配电的过程中会选择高压输电，从而影响了电网系统的无功平衡，在电力输送时会对母线电压产生影响，很有可能会出现大幅度波动的现象。其次是对大规模光伏发电入网对功角稳定性的影响分析，由于光伏发电具有无转动惯性的特点[5]。所以在进入电力系统后会对正常的通道传输功率以及电流的潮流分布产生影响，导致电力系统中的电流失去了惯性，从而对电网系统中的功角稳定产生巨大的影响，主要表现在以下几个方面。第一，光伏发电的涌入会导致电力系统脱网。第二，会对逆变器的控制功能产生影响。第三，功角失去原有的稳定性，出现震荡性失调。所以说大规模光伏发电对于电力系统的功角稳定和无功电压都有很大的影响。

3 大规模光伏发电应用于电力系统的几点建议

3.1 对光伏发电站进行科学合理的规划和设计

影响光伏发电站建设的因素很多，包括自然外界因素、人为主观因素和客观因素等，其中包括了地形条件、发电站建立的投资情况、光伏模型的先进技术以及替他设备的有效组合安装等，所以要对这些因素对光伏发电的影响进行深入的分析和研究，进行科学合理的规划和设计。首先在光伏发电站的容量科学规划方面，相关的工作人员应该建设一个独立于发电系统之外的独立光伏系统，这个独立光伏系统的配套设施应该是非常完善的，包括风电系统以及柴油机电设备等，对这些设备和系统的投入和运行资金做一个合理的规划，对其中的电力负荷进行研究和分析，进而计算出光伏发电站的合理电容量。其次，对于光伏发电系统中的接线拓补结构进行合理的规划和设计，采用科学的规划方式，坚持安全可靠、工作效率高和性价比高的原则，设定一个符合每个光伏发电站的接线方式和结构。

3.2 提高光伏发电过程中的消纳源网协调技术和综合技术

随着我国光伏发电技术的熟练应用，光伏发电的渗透效率越来越高，所以在发电过程中的消纳源网协调技术以及综合技术的应用就显得非常的重要。其中逆变器的大量应用使得光伏发电出现了相应的电网安全问题，因此对逆变器的安全使用要进行详细和分析和研究，最大程度的发挥消纳源网协调技术的作用，保证光伏逆变器的正常工作[6]。其次相关的光伏发电人员要提升光伏的消纳综合技术水平，对电网的布局进行科学合理的规划和设计，加强省内外的电网建设，同时也要加强各个城市区域之间的电网互联，从而达到供电质量统一的目的，从而促进光伏发电在我国电力系统中的应用和发展。

4 结束语

综上所述，通过对大规模光伏发电对电力系统影响进行了深入的分析和研究之后，发现光伏发电的入网对于电力系统产生了多方面的影响，对电力系统中的配电系统保护、小扰动稳定性、有功频率特性、电力质量、功角稳定性和无功电压都有着很大的影响。与此同时，光伏发电的应用对于电力系统和城市的发展起着积极的作用，有效地减少了电能的损耗，减少污染，保护环境，还提高了电力系统的工作效率，为我国电力事业的发展奠定了坚实的基础。因此要提高光伏发电过程中的消纳源网协调技术和综合技术，合理规划光伏发电站。