分析大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響

張瑩

（國網(wǎng)吉林洮南市供電公司，吉林 洮南137100）

目前可再生能源包括潮汐能、風能、水能以及太陽能等。其中太陽能的應(yīng)用范圍和效果應(yīng)該是最好的，隨著太陽能的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了很多光能發(fā)電的形式，比如大規(guī)模光伏發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)中的影響也是非常大的，對于電力事業(yè)的發(fā)展起著促進的重要作用，為提升我國綜合國力奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1 大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的積極意義

1.1 有效地減少了電能的損耗

在傳統(tǒng)的發(fā)電過程中，電能的使用是通過蓄電池來實現(xiàn)的，這樣不僅對電能的使用有著大量的損耗，還會在電力儲存的過程中出現(xiàn)各種各樣的安全問題和隱患，同時蓄電池的使用也大大的降低了電能的使用效率。但是在大規(guī)模光伏發(fā)電中，使用的是逆變器對光能進行處理，所以在光能轉(zhuǎn)化為電能的過程中不需要蓄電池的使用，所以減少了電能的儲存和釋放，這樣就大大的降低了能源轉(zhuǎn)變過程中的能源損耗，還降低了蓄電過程中一些安全問題的發(fā)生頻率[2]。因此大規(guī)模光伏發(fā)電的使用能夠提高電力系統(tǒng)的工作效率，大大的促進了我國電力事業(yè)的發(fā)展。

1.2 減少污染，保護環(huán)境

光能的開發(fā)和使用技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，尤其是光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，對于電力系統(tǒng)的發(fā)展起到了不可忽視的重要作用，太陽能作為一種清潔的可再生能源，堅持可持續(xù)發(fā)展的基本方針，在光伏發(fā)電的過程中對環(huán)境的污染較小，符合環(huán)境保護的發(fā)展策略，促進我國能源的可持續(xù)發(fā)展，為能源的使用和再生提供了有效地策略，為世界環(huán)境保護作出一份貢獻。

1.3 優(yōu)化電力系統(tǒng)的工作效率

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)將光能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔転殡娏ο到y(tǒng)的電力來源提供了很好的質(zhì)量保證，光能作為一種新型循壞利用的可再生能源，跟其他發(fā)電形式相比具有很大的優(yōu)點，比如較高的發(fā)電效率和降低電流輸送壓力等優(yōu)點。與此同時，光伏發(fā)電還有效地減少的建設(shè)面積，為城市的發(fā)展提供了大量的可發(fā)展空間，同時也提高可建筑物的美觀程度。此外，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用還大大的提高了電力企業(yè)的收益效率，提高我國光伏發(fā)電站的投資收益率。

2 大規(guī)模光伏發(fā)電對于電力系統(tǒng)的影響分析

2.1 大規(guī)模光伏發(fā)電在配電系統(tǒng)保護中的影響

電力系統(tǒng)中配電系統(tǒng)是保證城市和居民正常用電的重要環(huán)節(jié)，因此在電力系統(tǒng)中的作用是非常重要的。而光伏發(fā)電的使用對電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)產(chǎn)生很大的作用和影響，在一定程度上對配電繼電保護系統(tǒng)也產(chǎn)生了一定的影響。因此從3個方面來進行大規(guī)模光伏發(fā)電在配電系統(tǒng)保護中影響的分析和研究。首先大規(guī)模發(fā)電對配電系統(tǒng)中的電網(wǎng)保護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的影響，配電電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，具有拓補結(jié)構(gòu)的特點，而當光伏發(fā)電的電源接入電力系統(tǒng)中，就會破壞原有正常的配電電路的電流，打破原有的配電繼電保護裝置和系統(tǒng)，或者在正常配送電流時還會引發(fā)繼電保護裝置誤動和拒動的現(xiàn)象。其次對電力變壓器的接入方式有著很大的影響，因為配電系統(tǒng)中電力變壓器的接入方式以及逆變器的接地回路都是不同的，而光伏電源的接入則可能會出現(xiàn)相應(yīng)的接地故障，導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)保護裝置發(fā)生了改變[3]。最后，大規(guī)模的光伏電源的涌入會讓變壓器的工作路徑發(fā)生改變，加強對配電系統(tǒng)中低壓穿越和三相不平衡問題的保護。因此說大規(guī)模光伏發(fā)電的流入對于配電系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響。

2.2 大規(guī)模光伏發(fā)電對小擾動穩(wěn)定性的影響分析

由于大規(guī)模的光伏發(fā)電的流入，會破壞電力系統(tǒng)中電流原本的平衡性，所以會出現(xiàn)小擾動穩(wěn)定性的問題，從而會破壞一小部分的電力系統(tǒng)的正常運行和功能。根據(jù)專家研究顯示，大規(guī)模光伏發(fā)電的的入網(wǎng)會在一定程度上影響著電力系統(tǒng)中的正常功率，從而破壞了電力系統(tǒng)原本的穩(wěn)定性。其次，由于光伏發(fā)電的入網(wǎng)而導(dǎo)致的不穩(wěn)定現(xiàn)象，電力系統(tǒng)會通過直流側(cè)電對這種問題進行處理，對于不平衡的電流進行吸收處理，那么采用這種處理方式的結(jié)果就是減小了電容的儲備，從而會在一定程度上降低整個電力系統(tǒng)的發(fā)電效率，進而影響了城市和人們生活工作的正常運行。

2.3 大規(guī)模光伏發(fā)電的流入在有功頻率特性上的影響分析

光伏發(fā)電的過程中存在著很多的特性，這些特性對于電力系統(tǒng)有著不同方面的影響。比如大規(guī)模的光伏發(fā)電有著電源靜止、波動和頻繁的拖網(wǎng)等現(xiàn)象，所以，大規(guī)模光伏發(fā)電的流入會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所影響，對電網(wǎng)的有功頻率造成影響，同時還會出現(xiàn)調(diào)頻的現(xiàn)象，就比如一次調(diào)頻以及二次調(diào)頻，都可以破壞整個電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡性[4]。其次因為光伏發(fā)電具有靜止的特點，所以在光伏電流進入電力系統(tǒng)之后要對其有一個整體的調(diào)整和規(guī)劃，如果不對其進行調(diào)整，原本的電力系統(tǒng)中的電流加上光伏系統(tǒng)流入的電流就會增加整個電力系統(tǒng)的壓力，所以會對電源設(shè)備造成一定的損壞，必要時要對電源設(shè)備進行調(diào)整或者更換，如果嚴重的話，甚至會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓的現(xiàn)象，因此電力系統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)會對整個系統(tǒng)進行相應(yīng)的維護。

2.4 大規(guī)模光伏發(fā)電的流入對于電力系統(tǒng)電力質(zhì)量的影響

光伏發(fā)電的電流涌入電力系統(tǒng)當中與電力系統(tǒng)中的電流發(fā)生碰撞會擴充原有的電流結(jié)構(gòu)，因為光伏發(fā)電的設(shè)備與電力系統(tǒng)的設(shè)備是不同的，所以會使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，甚至電力的部分系統(tǒng)還會失去對電流的控制和管理，這樣不僅會降低電力系統(tǒng)的工作效率，還在一定程度上降低了電壓的質(zhì)量，因此會影響人們的正常用電和企業(yè)設(shè)備的正常運行，對城市化進程產(chǎn)生了消極的影響。與此同時，隨著高科技的迅猛發(fā)展，人們的生活逐漸智能化，因此用到的電子設(shè)備越來越多，而且種類和工作都不盡相同，對于電壓都有了很高的要求，因此增加對電力的需求，從而為電力系統(tǒng)的正常運行帶來了巨大的負擔，在供電的過程中也會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如線路短路、變壓器損壞和電器受損等問題。

2.5 大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng)對功角穩(wěn)定性和無功電壓的影響

大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng)對功角穩(wěn)定性和無功電壓有著很大的影響，首先先從無功電壓的影響進行分析。光伏發(fā)電需要的條件的是非常復(fù)雜的，需要足夠的光照時間，所以一般建立在海拔較高的山區(qū)或者戈壁，而這些地方的人口數(shù)量非常的稀少，對于電力的發(fā)展需求也較小，因此對于電力系統(tǒng)的電壓沒有太大的要求，但是這些地區(qū)的電力配送比較困難，因為受到地形的嚴重阻礙，配電距離又比較遠，所以在配電的過程中會選擇高壓輸電，從而影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的無功平衡，在電力輸送時會對母線電壓產(chǎn)生影響，很有可能會出現(xiàn)大幅度波動的現(xiàn)象。其次是對大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng)對功角穩(wěn)定性的影響分析，由于光伏發(fā)電具有無轉(zhuǎn)動慣性的特點[5]。所以在進入電力系統(tǒng)后會對正常的通道傳輸功率以及電流的潮流分布產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的電流失去了慣性，從而對電網(wǎng)系統(tǒng)中的功角穩(wěn)定產(chǎn)生巨大的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。第一，光伏發(fā)電的涌入會導(dǎo)致電力系統(tǒng)脫網(wǎng)。第二，會對逆變器的控制功能產(chǎn)生影響。第三，功角失去原有的穩(wěn)定性，出現(xiàn)震蕩性失調(diào)。所以說大規(guī)模光伏發(fā)電對于電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定和無功電壓都有很大的影響。

3 大規(guī)模光伏發(fā)電應(yīng)用于電力系統(tǒng)的幾點建議

3.1 對光伏發(fā)電站進行科學合理的規(guī)劃和設(shè)計

影響光伏發(fā)電站建設(shè)的因素很多，包括自然外界因素、人為主觀因素和客觀因素等，其中包括了地形條件、發(fā)電站建立的投資情況、光伏模型的先進技術(shù)以及替他設(shè)備的有效組合安裝等，所以要對這些因素對光伏發(fā)電的影響進行深入的分析和研究，進行科學合理的規(guī)劃和設(shè)計。首先在光伏發(fā)電站的容量科學規(guī)劃方面，相關(guān)的工作人員應(yīng)該建設(shè)一個獨立于發(fā)電系統(tǒng)之外的獨立光伏系統(tǒng)，這個獨立光伏系統(tǒng)的配套設(shè)施應(yīng)該是非常完善的，包括風電系統(tǒng)以及柴油機電設(shè)備等，對這些設(shè)備和系統(tǒng)的投入和運行資金做一個合理的規(guī)劃，對其中的電力負荷進行研究和分析，進而計算出光伏發(fā)電站的合理電容量。其次，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的接線拓補結(jié)構(gòu)進行合理的規(guī)劃和設(shè)計，采用科學的規(guī)劃方式，堅持安全可靠、工作效率高和性價比高的原則，設(shè)定一個符合每個光伏發(fā)電站的接線方式和結(jié)構(gòu)。

3.2 提高光伏發(fā)電過程中的消納源網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)和綜合技術(shù)

隨著我國光伏發(fā)電技術(shù)的熟練應(yīng)用，光伏發(fā)電的滲透效率越來越高，所以在發(fā)電過程中的消納源網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)以及綜合技術(shù)的應(yīng)用就顯得非常的重要。其中逆變器的大量應(yīng)用使得光伏發(fā)電出現(xiàn)了相應(yīng)的電網(wǎng)安全問題，因此對逆變器的安全使用要進行詳細和分析和研究，最大程度的發(fā)揮消納源網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)的作用，保證光伏逆變器的正常工作[6]。其次相關(guān)的光伏發(fā)電人員要提升光伏的消納綜合技術(shù)水平，對電網(wǎng)的布局進行科學合理的規(guī)劃和設(shè)計，加強省內(nèi)外的電網(wǎng)建設(shè)，同時也要加強各個城市區(qū)域之間的電網(wǎng)互聯(lián)，從而達到供電質(zhì)量統(tǒng)一的目的，從而促進光伏發(fā)電在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響進行了深入的分析和研究之后，發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電的入網(wǎng)對于電力系統(tǒng)產(chǎn)生了多方面的影響，對電力系統(tǒng)中的配電系統(tǒng)保護、小擾動穩(wěn)定性、有功頻率特性、電力質(zhì)量、功角穩(wěn)定性和無功電壓都有著很大的影響。與此同時，光伏發(fā)電的應(yīng)用對于電力系統(tǒng)和城市的發(fā)展起著積極的作用，有效地減少了電能的損耗，減少污染，保護環(huán)境，還提高了電力系統(tǒng)的工作效率，為我國電力事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此要提高光伏發(fā)電過程中的消納源網(wǎng)協(xié)調(diào)技術(shù)和綜合技術(shù)，合理規(guī)劃光伏發(fā)電站。