大规模光伏发电对电力系统影响综述

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　　摘要：在我国快速发展的过程中，我国的资源匮乏、环境污染严重是全球面临的问题，电能和我们的生产、生活密切相关，随着经济的发展和电设备运用的不断增多，电能的供给问题备受关注，光伏发电凭借其清洁环保、灵活安全及可再生性的特点得到推广，但与此同时，会使原有的电力系统出现一些问题，文章阐述了大规模光伏发电所引起的电力系统的变化。
　　关键词：大规模光伏发电;电力系统;影响分析
　　引言
　　电能是我国的主要能源来源，对我国国民经济起着重要的作用。随着人们对电能需求的增多，发电形式也在不断增多，水力发电、风力发电、核电站、沼气、潮汐能等为电能来源提供了更多的方式。光伏发电是近年来新兴的发电方式，光伏发电的出现和推广，给人们的生产、学习、工作带来了诸多便利，缓解了资源紧张、能源匮乏、环境污染等问题。因此，如何通过对大规模光伏发电的原理、构成等的分析，阐述大规模光伏发电对供电系统的影响是值得研究的课题。
　　1大规模光伏发电系统的论述
　　1.1光伏电池和阵列模型
　　光伏电池是进行大范围的光伏的主要部分，所以，我们对于它的排列情况进行具体的分析，光伏电池的核心是二极管模型，它的数学表达式在KCL的情况下是固定的。而工程计算的表达公式是光伏电池所提供电流、开路电压和最大功率电压都是固定的时候，通过串联摆出大范围的使用光伏发电系统的阵列模型。
　　1.2并网换流器和控制模型
　　并网换流器是主要是从大范围的进行光伏发电的单元方向来分析的。现在大范围的光伏发电系统里面使用的电压模型是内外环双层结构的，这样做可以形成内外环的控制方向，而使用内外环进行控制重要的部分就是电流，它是把内外环的参考值作为衡量的标准的，利用控制环节和转换器之间的相互合作来实现电流入网的目标。然而，外环主要的控制内容是输入的电压量，再控制装置里产生的电流数值会控制内环，并网的方法和特点会影响到它的对换流器。再使用光伏进行发电的时候，主要是利用了前馈结构控制策略，这样做可以是控制器更加的方便简单，利用这个策略可以不受时间限制的了解到换流器的暂态模型，通过这个模型我们也可以明确电力结构的处理方式，然后在进行内控的时候添加一些控制条件。需要注意的是，我们要分析仿真软件的效果，这样可使换流器和内环节的操作方面更加简单。
　　2简析大规模光伏发电对电力系统的影响
　　2.1配电系统保护问题
　　用电安全是电力系统永恒的话题，为更好地保证电网系统的正常运行，运用恰当的保护设施合理保护电网设备，是电力企业保证配电系统的安全、加强安全管理和质量控制的重点。大规模光伏发电的介入，会在一定程度上影响配电系统的安全保护;大规模光伏电源的接入，改变了配电系统原有的运行方式，原有的故障特征也发生着变化，使得原有的配电系统保护装置很难发挥其保护作用。例如，发电因光伏系统的参与，既有的单电源配电系统变成了双电源、多电源的拓扑结构，当出现故障时，电流的大小、方向都和原来有所不同，引发原有的保护装置出现拒动保护、误动等不良反应，进而影响电网系统的正常运行。
　　2.2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，改变了原有电力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，进而导致某些次谐波的放大。
　　2.3影响小扰动稳定性
　　事实上，光伏电池是没有机械和电磁量之间不平衡稳定问题的，但是，光伏电池普遍存在电气运行的不稳定，所以，在并网之后大范围的使用光伏对于电网的稳定性能也会造成一定程度的影响，我们通过分析探究接入的指定的光伏的功率方面的问题，可以发现，最容易发生不稳定现象的地方就是和功率最大的地方相互平行的区域;而我们通过分析和探究从动态的方向去抵抗光伏电气运行不稳定的现象的问题的过程中，可以得到，光伏电站的直流方向的测电流能够很好的吸收融合系统出现故障的时候出现的不平衡的功率，但是，电容的储存能力还比较弱，因此，系统在故障的时候出现的不平衡的功率可能会影响到直流侧的电压，很容易发生电压上升的情况，这样就不能保证电源顺利的工作。
　　2.4有功频率特性的变化
　　在光伏发电的电流传输过程中随机波动频繁出现，导致低电压传输的无功或有功动态变化，要想保证电流顺利通过，减少和避免因此对设备和元件的所造成的损害，就会影响系统的负荷能力，加大了维持系统的有功平衡的难度，电网的运行特性也会因此受到很大影响，既有电力系统一般都设置备用系统，但光伏系统的介入，改变了原有的电力系统结构，为了满足电流的传输要求，只能換掉原有的常规电源，一旦遇到突发情况，系统的应对能力大大降低，频率的变化导致系统的整体运行效果降低。
　　2.5 影响无功电压的特性
　　光伏发电，往往在海拔高、日照时间长的戈壁、沙漠、海洋等地区，由于这些地区的人口数量少、对电力的需求较低，所以，负荷水平较低。光伏发电接入的地区不会存在过大的电网短路容量，大量的光伏发电产生的电能都需要借助高压远距离输电网络输送。在此过程中，出现的随机波动的有功出力会对电网的无功平衡特性造成一定的影响，进而使输送线路沿线的母线电压出现大幅度波动。此外，由于当前并入电网的大规模的光伏电源自身的无功电压支撑水平有限，进而使电压质量出现越限甚至失稳的风险进一步增大。
　　结语
　　大规模光伏发电的普及推广，符合我国节能环保的战略目标，是促进可持续发展的具体体现。对增强人们的环保意识，帮助人们养成良好的用电习惯、对促进电力企业可持续发展具有重要意义。这一技术在电力系统的运用，使人们真正意识到节约用电的重要，为电力企业的生存和发展开拓了更广阔的空间。本文通过对大规模光伏发电的重要意义和原理阐述，从对配电系统保护问题、对电能质量的影响、影响小扰动稳定性、有功频率特性的变化、影响无功电压的特性等方面分析了大规模光伏发电对电力系统的影响，进而提高电能质量。加强对大规模光伏发电系统的研究力度和运用推广，提高技术水平，把握光伏发电的特点和优势，切实做好电能供给和服务工作，促进社会经济地发展是电力企业义不容辞的职责，通过分析为业内同行对光伏发电的理论研究和实际应用提供科学依据和理论参考。
　　参考文献
　　[1]徐晓霞，彭端丹.关于大规模光伏发电对电力系统影响探讨[J].科技风，2018（27）：191.
　　[2]刘乐.光伏接入后配网馈线电压协同控制方法[J].电力科学与技术学报，2017，32（3）：43-49.
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