大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述

翟萌 翟繼輝

摘要：隨著經(jīng)濟的增長，我國城市化的建設(shè)規(guī)模不斷地增大，城市中的人口數(shù)量與日俱增，不過，對于能源的消耗程度也在不斷地增加，這種情況給我們國家的電力企業(yè)帶來了很大壓力。但是，太陽能光伏發(fā)電對既有的電力系統(tǒng)也會產(chǎn)生一定的消極影響，從而制約了該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?；诖?，國內(nèi)外學(xué)者就光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響展開了較為系統(tǒng)的論述，通過總結(jié)歸納其影響綜述，能夠在一定程度上帶動大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;電力系統(tǒng);影響綜述

隨著經(jīng)濟的不斷增長，資源以及能源不斷的消耗，作為清潔能源的光伏能源的開發(fā)以及應(yīng)用就顯得越來越重要。我國太陽能資源非常豐富，在我國境內(nèi)，除了西南以及黑龍江邊境地區(qū)以外，其他地區(qū)均為高太陽能輻射區(qū)，太陽能資源特別豐富，在這些地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電，無論是地理位置還是光照條件方面都極其有利。然而，在實際的光伏發(fā)電在我們國家的發(fā)展卻依然存在有許多的問題，例如，光伏發(fā)電的功率不夠穩(wěn)定、調(diào)度性不強、隨機波動變化較大、間歇性發(fā)電等等特征。上述的這些原因都對于電力的調(diào)控產(chǎn)生了很大程度上的影響，對于電力調(diào)控以及管理工作而言，都將是一個巨大的挑戰(zhàn)。

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡介

我國光伏發(fā)電系統(tǒng)在光電效應(yīng)的基礎(chǔ)上，可以將太陽能資源轉(zhuǎn)換為電力能源，并且將其用于人們的日常生產(chǎn)以及生活，這是因為太陽能電池板所發(fā)出的為直流電，可以經(jīng)過轉(zhuǎn)變成為交流電，接入國家電網(wǎng)系統(tǒng)。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)保性相對較高，不會像化石燃料燃燒那樣產(chǎn)生空氣污染。其中，主要的發(fā)電系統(tǒng)由以下幾種：獨立運行、并網(wǎng)型以及混合型。在上述幾種光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)運行以及混合型系統(tǒng)的功率最大，會對電力調(diào)控帶來一定的影響。

二、大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響綜述

根據(jù)大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理可知其會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生根本的影響，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面的：

1.影響有功頻率的穩(wěn)定性

對于大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，具有隨機波動性、低無功動態(tài)特性、四象限控制能力和拖網(wǎng)現(xiàn)象。 而這些特點都是導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要制約因素。 如光伏發(fā)電的隨機波動性，一旦其波動幅度過大，其頻率也會過大，則影響整個配發(fā)電系統(tǒng)的平衡性。 更重要的是當(dāng)前的并網(wǎng)大規(guī)模光伏系統(tǒng)，其系統(tǒng)的等效構(gòu)建功能還不齊全， 大規(guī)模的光伏系統(tǒng)則會導(dǎo)致系統(tǒng)的功率不穩(wěn)定，電力系統(tǒng)頻率迅速發(fā)生變化，大大增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展;

2.影響功角穩(wěn)定性

功角穩(wěn)定性是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)性的重要因素之一， 由于光伏電源在本質(zhì)上屬于靜止不動的元件，因此在功角振蕩過程中，無法參與其中維持穩(wěn)定性，特別是光伏發(fā)電中會改變電網(wǎng)本身的潮流分布情況和傳輸功率情況， 當(dāng)光伏發(fā)電接入到電力系統(tǒng)中時， 原本電網(wǎng)結(jié)構(gòu)平衡被打破， 而具有隨機性的光伏電源更是大大硬性了整體功角的穩(wěn)定性;

3.電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性的影響

通常情況下，電力系統(tǒng)在運行中受到微小的干擾之后能夠繼續(xù)保持同系統(tǒng)中的同步電機間的同運行成為同步穩(wěn)定性。 對于大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，小擾動之后的同步穩(wěn)定性受到較大程度的影響。 通過分析可知，光伏電站的直流方向的測電流能夠很好的吸收融合系統(tǒng)出現(xiàn)故障時出現(xiàn)的不平衡功率，但是同時光伏系統(tǒng)內(nèi)的電容儲存能力不夠，導(dǎo)致系統(tǒng)另外位置的故障問題所產(chǎn)生的不平衡功率對于光伏電站的直流方向的側(cè)電壓產(chǎn)生影響。 可以說光伏電站對于系統(tǒng)同步穩(wěn)定性的控制是一個拆東墻補西墻的原理， 其并無法控制小干擾下所產(chǎn)生的失衡問題。

4. 直接影響無功電壓的特征

在通常情況下，主要依靠太陽能光照進行發(fā)電的系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)。因此，太陽光照越充足，光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能就越多，根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的這一特點，我國大多數(shù)的光伏發(fā)電站都位于太陽能資源特別豐富的高海拔地區(qū)。比如，戈壁灘以及沙漠等地方，其他一些人煙相對稀少的地方也會建立光伏發(fā)電站。光伏發(fā)電站所處的位置相對偏僻，這些地區(qū)對于電能的需求較少，在電力資源的需求也相對較少。因此，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)會存在一種普遍的現(xiàn)象，即電力網(wǎng)絡(luò)的容量極低。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)對于太陽能光照要求很高，且光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要遠距離高壓傳輸?shù)礁鱾€地區(qū)。所以，在電能的整個運輸過程中，會產(chǎn)生相應(yīng)的電能變化，直接影響電網(wǎng)的平穩(wěn)運行，電能的變化也會直接影響電能的遠距離傳輸，對于電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功平衡產(chǎn)生很大的影響，從而對整個電網(wǎng)平衡性造成巨大的沖擊。

5.影響了電能的質(zhì)量

在電力系統(tǒng)的運行管理工作中，電能質(zhì)量的管理是電力系統(tǒng)中最為重要的部分，電能質(zhì)量不僅僅象征電力企業(yè)，同時也代表著電力企業(yè)的市場競爭實力。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)運行直接影響著電力企業(yè)的電能質(zhì)量。眾所周知，如果想檢測電網(wǎng)的電能質(zhì)量，最直觀的方式就是檢測電力系統(tǒng)中的電壓、頻率、波形。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)在檢測電能質(zhì)量方面是存在較大問題的，而產(chǎn)生這種問題的原因也大都與光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理緊密相關(guān)。如果光伏發(fā)電站處于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行時，發(fā)電系統(tǒng)的電力容量就會增加。由于連接的光伏發(fā)電機組的數(shù)量不一樣，所以，往往導(dǎo)致傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)在原先的結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)了很多的變化，因此，控制電網(wǎng)中的潮流就會變得愈發(fā)艱難。由于控制難度的增加，隨之帶來的就是電力調(diào)控難度的提升。光伏發(fā)電站處于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行時，功率的變化都會對于電力系統(tǒng)造成不同程度的損害。另外，在整個光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)電設(shè)備的啟動以及停止也會對于電力的傳輸造成影響，從而直接改變電里傳輸中電能的質(zhì)量，從而直接影響用電客戶的電力使用效果。

6.直接影響發(fā)電站的發(fā)電計劃

目前，我國主要采取發(fā)電方式是火力發(fā)電，即使用一些化石能源、煤炭以及其他的物體進行燃燒發(fā)電，所以，伴隨著時間的發(fā)展，在未來發(fā)電技術(shù)的發(fā)展過程中，火力發(fā)電技術(shù)所造成的污染問題已經(jīng)被逐漸的邊緣化。然而，未來發(fā)電技術(shù)如果想替代火力發(fā)電技術(shù)，仍然還是有許多的問題。當(dāng)前使用的火力發(fā)電雖然對于環(huán)境造成的污染比較大，但是其發(fā)電的功率卻遠遠大于光伏發(fā)電，并且電力也具有一定的穩(wěn)定性。與火力發(fā)電相比較，目前應(yīng)用的光伏發(fā)電系統(tǒng)卻僅僅依靠太陽光能。會受到季節(jié)、空氣濕度等等環(huán)境因素的影響，對于光伏發(fā)電技術(shù)而言，具有不可控制的特點。因為光伏發(fā)電系統(tǒng)的這層特點，所以，直接影響了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，與此同時，也極大地增加了光伏發(fā)電計劃的實施難度。依據(jù)《2018年光伏發(fā)電通知》，可以得出，在未來，光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用數(shù)量以及范疇還會繼續(xù)增加，這樣，電力企業(yè)的電力調(diào)控難度就會大大增加。

結(jié)語

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的進一步發(fā)展，我國的電力調(diào)控能力也會進一步增強。對此只有正確認識到當(dāng)前大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)同電力系統(tǒng)的影響關(guān)系，才能夠加強對大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究力度，幫助我國電力系統(tǒng)更好更穩(wěn)定更長久的運行，并助推我國社會的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]包玉剛，夏勇.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述[J].通信電源技術(shù)，2016，33（4）：233-234.

[2]遲作為，辛鵬，劉栩霏，等.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（9）：26.

[3]郭磊.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（4）：35+37.

[4]? ?張志文，杜澤源，羅熹.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響[J].科技視界，2018（3）：138-139.

參考文獻：

[5] 劉長曉 . 光伏發(fā)電系統(tǒng)對電力調(diào)控的影響 [J]. 科技資訊，2019，17（16）：40-41.

[6] 楊光，張智博，張壯，光伏發(fā)電系統(tǒng)對電力調(diào)控的影響 [J] 電工技術(shù)，2018（5），22（12）5-6.