1大规模光伏发电对电力系统的影响

 

1.1对无功电压特性的影响

 

一般情况下，大型光伏发电系统需要设置在离光源较近的地方，这些地区环境通常比较特殊，光线充足，海拔较高。气温较低，比较凉爽。其中包括戈壁滩、沙漠、高原等地区。同时，这些地区人口相对较少，人口稀少，对电力资源的需求较少，为项目的发展提供了极大的便利。在整个大型光伏发电系统中，通常不会出现电路短路等问题，光电效应产生的电能需要实现高压距离传输，在传输过程中随机波动，对电网无功平衡产生相应影响，导致整个电网平衡波动，对供电系统产生不利影响。此外，由于技术限制，大型光伏电网发电技术系统的无功支撑有待提高，对整个电网系统的电压质量有一定影响，甚至影响电压范围超过限制。因此，有必要加强技术创新，为大规模供电技术的发展奠定良好的基础。

 

1.2对电力系统有功频率特性的影响

 

在光伏系统的应用过程中，会产生大量频繁的间歇性波动，破坏电网原有的有功平衡，影响电网系统的基本特性，如一次调频、二次调频和有功经济调度，甚至增加频率质量越限的风险。正是因为光伏系统的接入和应用，系统备用优化策略才会发生变化，需要控制和协调调频率参数的整定过程和常规机组多种电源的有功频率。此外，在分布式光伏发电系统向大规模发展的过程中，取代了大量原有的常规电源结构，降低了系统对应的等效转动惯量，使电力系统应对功率不足和功率波动的能力异常。如果参数大，会造成频率急剧变化，影响电力系统的安全控制。1.3影响电力系统角稳定性

 

虽然分布式光伏发电系统中的光伏电源是静态元件，但不参与角振荡状态，随机波动或无旋转惯性特性会使大规模分布式光伏系统对电网趋势分布和通道传输功率产生影响，逐渐降低等效惯性。此外，在角稳定性故障状态下，会出现振荡不稳定问题，光伏发电系统随机运行点的变化必然会影响系统的阻尼值。此外，大规模分布式光伏发电模式还会对电力系统的扰动稳定性和电能质量产生不同程度的影响，限制电源运行的稳定效果，不能满足应用预期。最重要的是，大规模光伏的接入增加了电力电子设备的数量，增加了非线性负荷，电力系统的谐波、电能质量污染、输出失真等现象都会制约电力系统常规运行的整体效果。

 

大型光伏发电系统常见建模

 

大型光伏发电系统建模包括光伏发电动态建模、光伏电池和阵列建模、并网换流器和内环控制模型。光伏电池阵列模型基于单二极管模型，根据基尔霍夫原理建立光伏等效电路，利用不同光伏发电系统中的短路电流等技术参数得到适当的模型表达式，应用于工程计算。光伏列阵模型应根据光伏电池模型得出，应注意光伏列阵光伏组件的差异对P-V特性多峰值的影响。在光伏发电系统的动态建模中，需要利用发电系统的状态方程将逆变器控制转化为相应的状态方程。逆变器双环控制模型在光伏发电系统中可实现电压接入电网，有功输出可在潮流计算中处理，进入电流恒定PI节点，光伏发电系统1功率因数需要安装无功补偿装置，节点电压范围与电容器等补偿装置的无功输出直接相关，如果需要计算光伏发电系统，则需要建立潮流方程。换流器直接影响发电系统单元的暂态并网特性，通过控制环节产生内环控制电流参考值。换流器的内环控制主要是电流访问，电流通过换流器进入公共电网。

 

3.减少大规模光伏发电系统影响的策略

 

3.1科学合理地规划设计光伏发电站

 

影响光伏发电站建设的因素很多，包括自然外部因素、人为主观因素和客观因素，包括地形条件、发电站建设投资、光伏模型先进技术和其他设备的有效组合安装等。因此，有必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设计。首先，在光伏发电站容量科学规划方面，相关人员应建立独立于发电系统的独立光伏系统，独立光伏系统的配套设施应非常完善，包括风电系统和柴油机电设备，合理规划这些设备和系统的投资和运行资金，研究分析电力负荷，计算光伏发电站的合理电容量。其次，对光伏发电系统中的接线扩建结构进行合理的规划设计，采用科学的规划方法，坚持安全可靠、工作效率高、性价比高的原则，设置符合各光伏发电站的接线方式和结构。

 

3.2应用光伏消纳综合规划技术

 

如何更好地保证电力系统的正常运行是电力企业加强光伏发电安全管理和质量控制的关键。就电网规划而言，对于大规模光伏发电，如果不使用适当的保护设施来加强配电系统的保护，肯定会影响用电安全。采用以光伏消耗为主的综合规划技术，可以有效改变和解决大规模光伏发电过程中可能出现的用电不安全问题。一方面，要合理采用以光伏消耗为主的综合规划技术。在此过程中，要有效加强区域内高压电网建设，在此基础上加强区域电网跨省合作，规划特高压直流等跨区域输电通道，有效提高输电通道利用效率。同时，要综合考虑区域内水电、风电、火电等发电资源的配合，协调运行和配送，提高各区域电网的消耗能力[5]。另一方面，需要采用以光伏消耗为主的精细化光伏预测技术。其中，需要基于太阳能资源的预测，然后预测光伏发电功率；也可以利用天气预报数据直接预测光伏电站的输出功率。

 

3.3应用新型输电技术

 

一般来说，大规模光伏发电系统并网后，会对公共电网的无功电压产生很大的影响。同时，大规模光伏发电系统远距离传输的电能在电能传输过程中会产生一定的电力波动，影响电网系统的平衡。现阶段，为了解决上述问题，优化大规模光伏发电系统的输电技术已成为保证电力系统正常运行的重要措施之一。例如，通过在一些海拔高、日照充足的大型光伏发电系统架设区域安装合适的FACYS装置，可以不断提高大型光伏发电系统的外部输电能力，有效改善电能远距离传输过程中的波动。

 

3.4实施有功或无功控制技术

 

大型光伏发电系统产生的电能需要通过变压器和逆变器进入电力系统。在此过程中，电能会有一定的波动性，从而对电网通道的传输质量产生不利影响。目前，为了降低变压器和逆变器后光伏发电系统的波动性，可以研究无功控制和谐波抑制的统一控制技术，降低电网系统的无功调节难度。有功功率控制也可以通过偏离最大功率点或增加储能来实现。通过有功或无功控制技术，优化现有的电力控制系统，确保光伏发电系统的整体正常运行。

 

4结束语

 

光伏发电是一种清洁的发电方式，可以缓解我国日益紧张的能源问题。目前，大规模光伏发电对电力系统的无功特性和电能质量有不确定的影响。为了充分发挥光伏发电能源的作用，应认真考虑大规模光伏发电网络系统的应用，研究电力系统的各种印象，促进我国光伏发电产业的健康发展。