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摘要：我国当前已经开始重视对清洁能源的开发和应用，太阳能作为清洁能源的重要代表，当前我国已经开始广泛建设光伏发电站发电。但是将光伏发电站接入到电网中时，会对电力系统造成一定影响，在本文的研究中，应用建模仿真软件对光伏发电对电力系统的影响进行了较为全面地探究。
关键词：大规模光伏发电；电力系统；电压稳定性
引言：对于电力系统来说，电压稳定性是研究重点，但是当大规模光伏发电接入到电网中时，必然会对电网的电压稳定性造成影响，故而本文的探究重点为大规模光伏发电对电力系统电压稳定性的影响。应用的建模仿真软件为MATLAB，探究不同接入方案下电压的变化情况。
一、建模仿真过程和结果分析
（一）建模仿真过程
在建模仿真过程中，本文先建设了一个独立的配网系统，该系统中存在多个节点，这些节点在后续的研究中会分别接入大规模光伏发电站。但是对于光伏发电系统来说，发电站的容量也是对电压稳定性的一个重要影响因素。同时对于电网的电压来说，稳定性包括两个方面，一个为静态电压稳定性，另一个为暂态电压稳定性。本文的研究方式如下：
1 光伏发电系统接入点对电力系统的影响
在本文的研究过程中，针对独立电网线路的建模方式为，应用单条线路的模式，起始端为配网的电源，终端为负载端，但是此时需要引入一个概念—最脆弱支路概念，最脆弱支路为对电压稳定性要求最高的支路，本文在建模过程中，将节点5设置为脆弱支路，该节点就成为本文的观测点。本文在单向线路中配置了13个节点，1号节点距离配网线路的电源端最近，13号节点最远。为了能够达到控制变量的效果，在光伏发电站的接入节点的过程中，保证光伏发电站的容量相同，即将同一个模型接入到电网中。由于本文的设想为不同接入位置对脆弱支路的电压稳定性有很大影响，所以在节点配置中，也设置了不同的节点间距，以节点45、56、67为例，45节点间距为22.3km，56节点间距为40.65km，67节点间距为19.50km。
2 光伏发电系统容量对电力系统的影响
在探究了光伏发电系统接入电网位置对电网电压稳定性影响之后，本文探究了光伏发电系统容量对电力系统电压稳定性的影响[1]。在该过程的模型建设中，选用的节点为上文探究中电压最为稳定的方案，以达到提升研究稳定性的目的。在建模过程中，建成了多个容量的光伏发电系统，并在后续的研究中，将这些不同容量的光伏发电系统接入到同一个节点上，数据研究对象为系统5号节点，探究该节点上的电压变化情况。
（二）结果分析
1 接入位置仿真结果
本文的研究对象为5号节点，在具体的分析中，选取不同节点接入光伏发电系统，本文选取的接入点为4号节点、5号节点、6号节点、7号节点和9号节点，其中选择的接入节点与5号节点的电气距离分别为22.3km、0km、40.65km、60.15km和90.46km。在结果的分析过程中，引入稳定指标概念，涵义为进入光伏发电系统后5号节点的电压变化值与未接入光伏发电系统时5号节点的电压比值，当最终计算数值越小时，说电压稳定性越高。最终选择的5个节点对应的稳定指标为0.371,0.344,0.383,0.399,0.421。
2 系统容量仿真结果
在光伏发电系统接入到电网中时，光伏发电系统容量对配网的影响需要在一段时间后才能够全面现象，所以在该过程的研究中，自变量处理光伏发电系统的容量，还有时间，因变量为线路的电压上升情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本文选取的时间段为0.1~0.8s，步长为0.1s，并网容量分别为1MW、2MW和3MW，在0.1s时，三个容量下的电压上升值分别为0.96V、0.97V和0.98V，0.2s时，电压值为0.73V，0.74V和0.75V，0.3s时电压值为0.95V，0.96V和0.97V，时间高于0.3s后，虽然电压的变化值也会发生波动，但是整体上趋于稳定状态。
二、大规模光伏发电对电力系统的影响
（一）大规模光伏发电系统容量对电力系统的影响
通过对建模仿真结果的分析可以发现，当光伏发电系统容量发生变化时，会对电力系统的电压稳定性造成一定影响，产生的具体影响情况如下：
1 对暂态电压稳定性的影响
事实上，上文中获取的结果是对电力系统回路暂态电压稳定性的直接表述，通过对获取数据的研究可以发现，当光伏发电系统的容量提升时，整个电力系统的暂态电压变化情况也会提升，另外实践结果表明，当电力系统发生故障时，接入的光伏发电系统能够提升电力系统的稳定性，并且当光伏发电系统的容量提升时，当电网系统发生故障时，电网系统的电压下降速度更快，所以从整体上来说，向电网中接入大规模光伏发电系统能够提高电力系统的暂态电压稳定性[2]。但是需要注意的是，从理论分析可以发现，这种影响效果实际上是有一个影响空间的，当接入的光伏发电系统容量过高时，会导致该区域的电压过高，引发潮流回流现象。不但无法提升暂态电压稳定性，也会对整个电力系统造成损坏。
2 对稳态电压稳定性的影响
在探究稳态电压稳定性的过程中，选择的研究因变量为电力系统的有功功率，在电力系统的运行过程中，电力系统会产生一定的无功功率，这些无功功率会对电力系统的稳态电压稳定性造成一定影响。但是当系统中接入光伏发电系统时，光伏发电系统产生的电量会补充电力系统产生的无功损耗，从整体上来看，电力系统的有功功率稳定性能够被保障，所以从整体上来看能够提升稳态电压的稳定性[3]。但是也可以发现，随着光伏发电系统的容量提升，接入节点时产生的电压也会升高，所以为了保证稳态电压的稳定性，需要对接入电力系统中光伏发电系统容量进行核算和设计，防止由于光伏发电系统容量过大引发电力系统中的潮流回流问题，最大限度保证稳态电压的稳定性。
（二）大规模光伏发电系统接入点对电力系统的影响
在本文的研究中，也探究了接入光伏发电系统对电力系统的整体性影响，具体的探究方式为对电力系统的负荷进行设置，测定不同负荷情况下的电力系统电压情况，在该过程中引入电压的稳定性指标参数，同时引入负荷变化参数，该参数的涵义为负荷差值和负荷标准值的比值，本文设置的负荷变化参数为1.1~1.9，步长为0.2，在未接入光伏发电系统时，稳定性指标分别为0.365,0.412,0.568,0.515和0.637，接入光伏发电系统后，稳定性指标为0.235,0.276,0.334,0.406,0.505，从中可以看出，接入光伏发电系统时，系统的电压稳定性大幅提升。通过对不同节点稳定性指标数据的研究可以发现，当接入点为5号节点时，稳定性指标的数值最小，此时接入点和最脆弱支路的电气距离为0，但是随着其余节点与5号节点距离的提升，稳定性指标的数值逐渐提升，这说明在光伏发电系统接入到电力系统中时，接入点与最脆弱支路的电气距离越远，则对电压的稳定性控制效果越差。
结论：综上所述，在大规模光伏发电系统的应用过程中，该系统能够提升电力系统的电压稳定性。本文通过建模的方式对具体影响方式进行分析，发现接入节点与最脆弱支路的距离越近，则维持电压稳定性的效果越好，对于光伏发电系统容量来说，在一定范围内，容量越大，为维持电压稳定性的效果越好。
参考文献：
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[2]崔红芬,汪春,叶季蕾,薛金花,杨波.多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(10):91-97.
[3]赵杰. 光伏发电并网系统的相关技术研究[D].天津大学,2012.
论文作者:许潇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电压论文; 节点论文; 光伏论文; 稳定性论文; 电力系统论文; 系统论文; 容量论文; 《电力设备》2018年第32期论文;