关键词：大规模光伏发电；电力系统；影响
引言
我国地大物博，虽然资源丰富，但是人口很多，使得能源缺少。加强能源保护和新能源的开发显得更加的重要。近年来，电能越来越成为主要的能源供给，电能来源很多。光伏发电技术非常方便，缓解了能源不足和环境污染的问题。在并网的过程中，由于光伏发电自身的特征，如今的电力系统存在着很多的问题需要进行解决。因此，应该仔细研究光伏发电对于电力系统的影响，从而帮助光伏发电技术的不断发展。
1光伏发电技术的基本概述
光伏发电主要是以半导体材料为基础，利用光照产生的电子对，在PN结上产生光电流和光电压的现象，从而实现将光能转化为电能。光伏发电具有很多优点，是其能够得到广泛关注的主要原因。首先，从应用性来说，光伏发电能够解决一些偏远地区的用电问题。它不像火力发电、水利发电会受到环境、原材料等因素的限制，只要有阳光的地方就能够进行光伏发电，而且会把多余的电存储在蓄电池中，即使遇到没有阳光的天气也能有电使用。同时，光伏发电正向着大规模应用并与电力系统联网的方向发展。特别是光伏发电与建筑物结合的发电模式，及时发电及时使用，蕴藏着巨大的发展潜力。其次，随着科技的发展与进步，以及受到行业内部竞争的影响，光伏发电设备已经基本上实现了国产化，使得光伏发电成本相对较低，有利于光伏发电技术的广泛应用。从碳排放方面来看，实现大规模的光伏发电具有更重要的战略意义。近年来，我国一直致力于寻找新的能源代替物，但是我国的一些污染源处于无法得到有效治理的局面。而大规模光伏发电有望改变这一局面，因为在我国众多领域、企业实施光伏发电将有助于降低“转移排放”，改善能源结构，真正实现节能减排，并且能够推动光伏发电产业迎来跨越式发展。另外，我国幅员辽阔，尤其是西部光照时间长，利于实施大规模光伏发电。如果能够科学合理规划实现大规模光伏发电，可以满足全国的用电需求，甚至超出数倍。如图1所示，光伏发电在整个分布式发电网络中的占比不高，却发挥着巨大作用。
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图1 分布式发电网络中的光伏发电
2大规模光伏发电对电力系统影响的分析
2.1大规模光伏发电入网对功角稳定性的影响
所谓的功角是反映发电机稳定运行以及其稳定运行余量的重要标志。在发电机组运行的过程中，为了保证发电机组的稳定性，对其进行监控十分必要。虽然光伏发电自身十分稳定，也不会参与到功角的震荡中，不会影响功角的稳定性，但是光伏发电的电源接入电网时会影响电网原来的功率分布、电力传输功率等，使其可能相应随之发生改变，导致电网的功角稳定性发生改变。这种变化与电网设计之初的拓扑结构有关，但是有一定的不确定性。不同的拓扑结构对光伏发电接入产生的影响不同，有可能有利也有可能存在不利，需结合电网拓扑机构具体情况具体分析。光伏发电在并网过程中很有可能会出现脱网现象，严重影响电网的稳定性。
2.2对电能质量的影响
电能质量在电力系统运行管理过程中十分的重要，是电力企业竞争力以及信誉的一种体现。在光伏电力系统并网后，使得系统容量加大。光伏发电机组系统的数量和规模的不同，使得电力系统的整体框架有一定的改变，使得潮流分布的控制也更加的困难，对于配电网的电压质量产生了很大的影响，使得用电的效果有一定的影响。如今，引进大规模光伏系统，使得大量电力电子装置改变现有的电力系统的固有模式，使得电力质量降低。逆变器的响应慢，使得输出精度降低，产生谐波，当某一区域的阳光变化快时，谐波的变动范围变大，并且可能发生波动叠加。如果并网逆变器单独工作的话，其输出电流谐波小，多台并网逆变器输出电流谐波将会超过基准。逆变器并行系统具有电网阻抗耦合效果，降低了并网逆变器控制电路的带宽和稳定的裕度，使得谐波不稳定，光伏发电站长距离输电线缆连接弱电网，使得一些谐波变大。
2.3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。
2.4大规模光伏发电对电网质量的影响
随着大规模光伏发电并入电网系统后，电网中的非线性负荷随之增多，可能会影响到电网的质量。而非线性负荷的增加会使电网逆变器的开关出现延时现象，电力输出产生波动。随着光伏发电并网的时间延长，波动变化也会更加剧烈。光伏发电的电能是以直流电的方式接入电网中，会导致电网中的电压相应随之发生变化，出现电压偏差和频率波动的情况，需在实施过程中引起注意。但是，光伏发电并网后带来的不只有负面影响，随着大量电能的加入，电量总量也会增多，能够在很大程度上缓解用电压力。
2.5影响无功电压的特性
因为光伏发电系统具有其独特的运行特点，所以在进行建设时应该有所考虑，通常在海拔高、日照充足的戈壁沙漠地区进行光伏发电系统的建设。这些地区具有很多的优势，其人口少、电力需求较小、电力系统负荷能力低等优势，都是建立光伏发电系统的优势。光伏发电系统中的电网的短路容量较小。从光伏发电系统产生的电能通过远程高压传输，输电时会发生随机波动。随机电波会是电网运行的无功平衡受到冲击，对电网的平衡产生影响。
结语
综上所述，发展大规模光伏发电十分重要。结合理论分析大规模光伏发电可能对电力系统造成的影响，要点主要集中在并网时对电压稳定的影响、入网对功角稳定性的影响、对电网质量的影响、对配电系统的影响以及无功电压发展的影响几个方面。这些结论能够在真正实施大规模光伏发电的时候发挥作用，帮助我国早日实现节能减排的目标，尽可能降低碳排放。
参考文献
[1]王进川，耿晓娅，冯 妍.分析与探索大规模光伏发电对电力系统的影响[J].区域治理，2019，（4）：174.
[2]任东贤.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].电力系统装备，2018，（8）：62-63.
[3]周星宇．大规模光伏发电对电力系统影响综述［J］．中国设备工程，2017，(2):157-158．
[4]李伟．大规模光伏发电对电力系统影响综述［J］．建材发展导向，2017，15(23):348．
论文作者:朱建宏
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：光伏论文; 电网论文; 电力系统论文; 系统论文; 电能论文; 逆变器论文; 谐波论文; 《中国电业》2019年 23期论文;