摘要：隨著當(dāng)前世界能源形勢的日益緊張化，以及社會環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，當(dāng)前我國社會對可再生能源特別是一些新型清潔能源的需求正在不斷上升。隨著光伏發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，使得對電力系統(tǒng)的系統(tǒng)控制、電力調(diào)度及規(guī)劃建設(shè)等都成為了杜會各界人士關(guān)注的焦點。文章結(jié)合實踐，就大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響進(jìn)行簡要分析。

1、前言

在時代發(fā)展的新形式下，人類面臨著化石能源枯竭的現(xiàn)象，同時人類的生產(chǎn)生活活動也造成了環(huán)境的日趨惡化，在這樣的情況下，對可再生能源的需求較大，其中，光伏發(fā)電作為一種新型的能源獲取方式，逐漸引起了人們的重視，大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，給人們的生活帶來了極大的便利，提高了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，同時對電力系統(tǒng)造成了較為深遠(yuǎn)的影響。

2、大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)分析

2.1光伏電池與陣列模型

在光伏發(fā)電電池模型中，將復(fù)雜的公式轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡问剑M(jìn)而得出符合光伏發(fā)電模型的數(shù)學(xué)公式。光伏電池陣列模型是通過光伏電池模型的排列與電池模型建構(gòu)的，其核心是光伏陣列與光伏組件不同進(jìn)而出現(xiàn)多峰值，多峰值的變動將會影響光伏模型內(nèi)電池模型的建構(gòu)。

2.2內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)

換流器是光伏發(fā)電模型的重要組成部分，主要由內(nèi)環(huán)與外環(huán)多項控制。外環(huán)是對光伏的電壓輸入?yún)?shù)控制，并將電壓輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)為內(nèi)環(huán)控制的電流參數(shù)，結(jié)合得出的參考數(shù)選擇模型構(gòu)建方法與手段。內(nèi)環(huán)對電流輸入?yún)?shù)控制的原理是外環(huán)內(nèi)電流控制狀態(tài)的根據(jù)。

2.3動態(tài)模型構(gòu)建

在光伏發(fā)電動態(tài)建模過程中，使用方程組進(jìn)行光伏發(fā)電全過程系統(tǒng)展開方程式模型建立。此外，將逆變器控制通過方程式展現(xiàn)，MPPT的控制也應(yīng)轉(zhuǎn)為狀態(tài)方程表示，然后進(jìn)行方程結(jié)合構(gòu)成新的方程式進(jìn)而建立光伏發(fā)電系統(tǒng)模型。

2.4光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究

光伏發(fā)電模型在仿真電力系統(tǒng)平臺構(gòu)建中發(fā)揮著重要作用，能夠加快電力系統(tǒng)仿真模型研究。目前，我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)模型分PSD-BPA和PSASP。該平臺的研究將光伏發(fā)電的靜態(tài)與動態(tài)予以展開和融合，為建立光伏發(fā)電的仿真模型與商業(yè)性質(zhì)的平臺系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，模型功能的多元化、靈活性也進(jìn)一步加快了光伏發(fā)電模型建構(gòu)。

3、大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

3.1影響了系統(tǒng)有功頻率特性

光伏發(fā)電擁有的特性包括了精致的電源、低電壓穿越期間的不同特征、外處理的速記波動性、脫網(wǎng)現(xiàn)象較為頻繁及環(huán)路器并網(wǎng)過程中的無轉(zhuǎn)動慣性等等，這些特性的存在使得大規(guī)模光伏發(fā)電在介入時會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得一些狀態(tài)特性發(fā)生相應(yīng)的變化，從面影響了整個電力系統(tǒng)的的規(guī)劃與運行。除此之外，在實施光伏發(fā)電時，會產(chǎn)生較為頻繁的隨機(jī)被動，從而沖擊了系統(tǒng)的平衡性，影響了對系統(tǒng)的次調(diào)頻，對電力系統(tǒng)的有功經(jīng)濟(jì)調(diào)度等一些運行特性會產(chǎn)生重大影響。與此同時，囚為大規(guī)模光伏發(fā)電的介入，使得電力系統(tǒng)需要根據(jù)實際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。而且，由于電源是靜止的原件，因此會隨著所接入光伏發(fā)電的規(guī)模增大而增大，使得電源在實際運行時略顯不足，則需要及時更換電源來滿足光伏發(fā)電的需求。嚴(yán)重時還會導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰，進(jìn)而增加了所需維護(hù)的實際工作量。

3.2影響了無功電壓的特性

由于大規(guī)模光伏連接在惡劣環(huán)境下負(fù)荷水平差，連接區(qū)域電網(wǎng)短路容量較低，光伏電力要借助高壓輸電網(wǎng)輸送。隨機(jī)波動有功處理擊穿較近范圍電網(wǎng)和長輸電通道，容易導(dǎo)致無功穩(wěn)定性降低，母線中的電壓急劇變化。另外，當(dāng)下并網(wǎng)工作形式的光伏電源無功電壓應(yīng)用效果較差，其電壓風(fēng)險性增加，出現(xiàn)電壓質(zhì)量越限。針對一定區(qū)域中光伏分散接入配電網(wǎng)，打破了傳統(tǒng)網(wǎng)架模式，逐漸走向雙電源電網(wǎng)潮流分布，朝向等有明顯改變，降低配電網(wǎng)電壓質(zhì)量，影響光伏接入位置、接入范圍、出力等有著直接聯(lián)系。

3.3影響系統(tǒng)運行的可靠性

當(dāng)前的光伏電池在實際使用過程中，雖然不存在電磁量及機(jī)械不平衡的動力學(xué)難題，但卻存在電氣運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而使得大規(guī)模光伏發(fā)電的接入極大地影響了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，也無法正常發(fā)揮出系統(tǒng)功能的作用。光伏發(fā)電的接入改變了系統(tǒng)的實際功率，從而使系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)了運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，這種不穩(wěn)定的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在電力系統(tǒng)內(nèi)部的最大功率點附近。因為系統(tǒng)中的不平衡功率可以被電力系統(tǒng)中的直流側(cè)電所吸收，因此也相對減弱了電容的存儲能力，影響了電力系統(tǒng)實際運行的可靠性。

3.4影響了攻角穩(wěn)定性

根據(jù)大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行特性可以知道，經(jīng)過光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能是經(jīng)過變壓器和逆變器直接并入公共電網(wǎng)，在這樣的情況下，這些電能具有隨機(jī)波動和沒有轉(zhuǎn)動慣量的特性，會對電網(wǎng)原有通道的傳輸功率和潮流分布造成一定程度的影響，使電網(wǎng)系統(tǒng)的等效慣量相應(yīng)的減小;另外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)支撐技術(shù)與原有的發(fā)電機(jī)組不同，當(dāng)大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)系統(tǒng)的時候，電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，這樣的變化與光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模、位置和控制技術(shù)有著一定的關(guān)系。光伏接入對電網(wǎng)功角穩(wěn)定性可能有改善效果，也有可能會導(dǎo)致惡化。

3.5對電能質(zhì)量的影響

電能質(zhì)量是電網(wǎng)運行中十分重要的考核指標(biāo)，在大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)系統(tǒng)中之后，相當(dāng)于對原電網(wǎng)系統(tǒng)中的電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)充;另外由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模和數(shù)量存在著一定的差異，在這樣的情況下，會對電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，使其出現(xiàn)相應(yīng)的變化，這樣的變化會使電網(wǎng)的潮流分布難以得到控制，相應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓質(zhì)量就會降低，影響了用戶的用電體驗，同時，由于目前電網(wǎng)系統(tǒng)中用戶所使用的電子器件的數(shù)量正在不斷的增多，電能的消耗程度正在不斷的增加，給電力系統(tǒng)的運行造成了一定的負(fù)擔(dān)。

3.6對配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的影響

在電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，為了保證電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行，需要相應(yīng)的保護(hù)裝置來對電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行進(jìn)行保護(hù)，在大規(guī)模光伏電源接入配電系統(tǒng)之后，配電系統(tǒng)的電網(wǎng)運行情況就會發(fā)生相應(yīng)的變化，相應(yīng)的配電系統(tǒng)的故障特征也會發(fā)生一定的變化，在這樣的情況下，配電系統(tǒng)中保護(hù)裝置的作用就不會得到充分的體現(xiàn)，比如在大規(guī)模光狀發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)系統(tǒng)的時候，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)化為雙電源或者多電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電網(wǎng)系統(tǒng)中的保護(hù)裝置會發(fā)生誤動或者拒動的情況，這樣會對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行產(chǎn)生一定的影響;另外，大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入也會使電網(wǎng)系統(tǒng)中變電站備用電源自投裝置的正常應(yīng)用產(chǎn)生相應(yīng)的不良影響。

4、結(jié)語

光伏發(fā)電具有清潔無污染的優(yōu)點，是我國目前較為理想的新能源，可以有效解決當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中能源不足的現(xiàn)實困境，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的蓬勃發(fā)展。但是大規(guī)模介入光伏發(fā)電會影響到電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，因此需要慎重考慮大規(guī)模光伏發(fā)電的接入，要根據(jù)地區(qū)的實際情況來充分發(fā)揮出大規(guī)模光伏發(fā)電的實際作用。

(徐慶 仝進(jìn) 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司  江蘇省宿遷市  223800) 

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作者簡介：

徐慶(1991.1.14)，性別：男;籍貫：江蘇南通;民族：漢，學(xué)歷：碩士研究生;職稱：助理工程師;職務(wù)：變電檢修工;研究方向：電氣試驗及檢修、電機(jī)本體設(shè)計。

全進(jìn)(1990.3.10)，性別：男;籍貫：江蘇宿遷;民族：漢;學(xué)歷：碩士研究生;職稱：助理工程師;職務(wù)：變電檢修工;研究方向：高電壓與絕緣技術(shù)、電力電纜絕緣診斷。