大规模光伏发电对电力系统影响分析

王雪

摘要：现阶段，随着城市化的快速推进，我国对于能源的开发力度不断加大，造成了能源紧张的形势，因此，新型能源的开发势在必行。这就需要对电力系统的发展加大关注，不断提高能源在电力系统中的运用和利用率，从而为后期电力系统发展与正常运行提供保障和基础。因此，本文主要研究大规模光伏发电对电力系统的影响，并从多个方面进行阐述，从而能不断提高电力系统的服务水平和功能，为电力系统的发展提供方向和思路。

关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响

引言

现如今，我国的社会生产力的得到了明显提升，在各个项目建设的同时，人们对电力资源的需求越来越大，这也让环境问题变得越来越突出。为了进一步与我国发展层次相适应，进一步加强对生态文明建设，进一步降低二氧化碳的排放量，在光伏发电系统建设上，相关部门进行了高度重视。光伏发电属于纯绿色能源，具有安全、可靠等方面优势，在我国电力系统建设中发挥出了巨大的作用。

1?重要意义和工作原理

大规模光伏发电运用的是太阳能，属于清洁能源，和其他能源相比，污染少，不需要电能的存储、释放等中间过程，能耗低，运用率高，增加了电能的输出量，更好地保障了人们的能量需求，所需场地空间小，简单方便，光伏发电系统在建筑群中的有效运用，使建筑布局更科学更合理，建筑物的外观结构更具特色，更吸引消费者。大规模光伏发电的实质是运用发电系统将储存的太阳能转化成符合人们需求的电能的过程，是直流电转变成交流电的过程。并网逆变器是完成这一过程的主要设施，集中式大型并网电站和分散式小型并网发电系统是光伏发电的两种不同形式，集中式大型并网电站可以直接在站内完成电能的转化，实施用户配电，适合国家级电站，而居民建筑常采用分散式小型并网发电系统，便于光伏建筑一体化建设。

2大规模光伏发电对电力系统的影响

2.1对电能质量的影响

电能质量是电力系统运行管理的重要内容，也是电力企业社会信誉和竞争实力的具体体现。光伏系统发电并网后，使系统容量得到扩充，由于接入的光伏发电机组系统数量与规模的不同，改变了原有电系统的整体框架结构，进而使电网的潮流分布的控制难度增大，降低了配网的电压质量，影响用户的用电效果。大规模光伏系统的引入，大量的电力电子会改变原来的电力系统的一些固有运行模式，电能的质量会因此而降低，逆变器开关的反应迟缓，导致输出的准确性降低进而产生谐波，例如，如果某一区域的太阳光迅速变化时，谐波的波动范围也会随之变大，甚至产生波动叠加现象，一些文献分析表明当一台并网逆变器单独运行时，输出的电流谐波很小，多台并网逆变器并联后输出电流的谐波就会超标，由于逆变器并联系统中有电网阻抗耦合效应的存在，减小了并网逆变器控制回路的带宽和稳定裕度，使并网电流谐波含量不符合标准，谐波振动不稳定，光伏电站采取的是长距离输电线缆接入弱电网，滤波电容可能会引起谐振动，进导致某些次谐波的放大。另外因直流的注入导致的电源波动也会对电能质量造成影响。现在是数字化时代，数字化设备和电子产品层出不穷，用户所使用的用电器的数量也随之增多，有些用电器不仅功率较大，而且消耗电能的持续时间长，使用户整体消耗的电能提升，在一定程度上加重了电力系统的运行负担。

2.2影响功角稳定性

对于光伏电源的本质是静止不动的元件，它其实是不参与攻角的振荡过程的，所以攻角是不稳定的，但是它受大范围的光伏发电特点的影响，特别是随机波动的特点，再大范围的使用光伏发电会改变电网本身的潮流分布情况和传输的功率，如果把光伏的动态支撑的特点和平常的特别相比较可以发现它还存在着很多的问题，所以光伏被接入之后电网攻角的稳定性能会被改变，具体改变了多少还有取决于电网的结构和对光伏电源的控制技术的水平，但是，也不排除会发生电网接入之后攻角的稳定性反而变得更好的情况，当然，也可能会变得更坏，想要确定它的稳定性是变好了还是变坏了就要使用模仿当时的场景进行分析。除此之外，如果故障的维修能力不好，可能会出现光伏并网的时候脱离电网的情况，这种情况一般会出现在集中化和规模化工作之后，同时，如果发生了脱离电网的情况，对于攻角的稳定性也会再一定程度上造成影响，因此，想要避免这个情况的发生就需要把脱网和并网两者进行分析，及时的合理的科学系统的对大范围使用光伏进行发电的脱网的风险进行估算。我国的光伏基地的通道的潮流分布的平均的形态发生了变化，这个因为它被接入到我国的光伏基地里面了，通过对光伏电源的动态支撑的特点进行分析，可以发现它的动态支撑能力还很弱，所以我们可以通过切断光伏电源的方法，来保护通道的传输信息的极限值。

2.3影响无功电压的特性

由光伏发电系统自身性质决定了它的选址，要在地势较高、光照充沛的戈壁滩、沙漠等地带，这些区域人烟稀少，对电能量的需求量较小，因此，电系统的负载数量少，电路负荷能力不佳，电网的短路容量就不是很大。在光伏发电系统当中，电网的短路容量较小，光伏发电主要以远距离高压输送方式来进行电能的运送，电能在长距离的运送过程中会产生随机波动，由随机波动所产生的有功出力会通过穿越近区电网以及长距离的输电通道，改变电网运行的无功平衡，母线电压的波动因此幅度加大，制约了电网的整体平衡。加之在具体运行过程中，光伏电源无功电压支撑能力下降，也是影响电压的稳定性的因素，大规模光伏发电系统的出现，改变了一些地区的既有电网整体结构，使电压质量下降。

2.4对配电系统保护的影响

光伏电源应用到配电网当中，使得配网故障特征出现一定的变化，对继电保护以及自动装置造成一定的影响，光伏电源应用到配电网后光伏电源存在的问题，对当前配电网内部特征带来一定的影响，最终可能出现继电保护以及自动装置失效等情况。结合实际工作经验、最近国内外对这一领域的研究情况，可以分为下面几个部分：①大规模光伏发电的网架结构在系统的组成结构上结合了双电源、多电源等多个拓扑结构，由于这种结构的影响，在光伏电网电力输出的过程中可能导致电网的电流出现变化，包括大小、方向以及时间。所以，往往出现馈线保护无效，装置误动以及拒动等故障。②光伏电源接入配电网后使得配电网中变压器组合发生了改变，对原有的变压器进行改进，变压器与逆变器之间的回路也出现了不同的变化，使得电路中零序电流提高，对配电系统起到了一定的保护作用。

结束语

综上所述，电力系统未来发展中重视大规模光伏发电的高效利用，对自身生产效益增加及输电能力提高至关重要。因此，现代电力企业在构建电力系统的过程中，应对系统的整体规划设计、能耗状况、输电性能等进行充分的考虑，加强大规模光伏发电方式的合理使用，促使电力系统能耗状况得以改善，能够长期处于稳定、高效的运行状态，最大限度地满足可持续发展战略的实际需求。

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