大规模光伏发电对电力系统的影响研究高立武论文_高立武

大规模光伏发电对电力系统的影响研究高立武论文_高立武

摘要:近年来,太阳能电池相关研究不断取得进展,光伏发电已走入大家视野,成为新能源发电技术的一种。光伏发电有地面积小、发电效率高、环保等优势,国内对它投资在不断增大。但是由于种种原因,光伏发电技术及模式还不够成熟,还有许多因素是需要考虑。本文基于大规模光伏发电对电力系统的影响展开研究,望能够起到参考作用。

关键词:光伏发电;电力系统;影响

一、大规模光伏发电系统的建模类型简析

(一)光伏电池及其阵列模型

光伏电池阵列模型是根据基尔霍夫理论发展而来的光伏等效电路模型,它在原有理论基础上进行了许多实验与计算,并对一系列技术参数进行考量得到了先有的理论模型。对该模型进行分析可发现,光伏阵列的光伏组件差异与遮挡等情况会影响pV特性的多峰值。

(二)并网换流器与内环控制模型

当前光伏发电运行中,常用的并流器是以内外环双环控制方式为主的换流器,该换流器原理如下:内环以电流输入为主,于此同时将外环产生的电流进行转换;外换以电压输入为主,生成内环控制电流参考值。通过换流器可有效稳定电压,高效提供电能。

二、光伏发电优劣点分析

光伏发电优点主要有以下几方面:第一无枯竭危险。光伏发电是以可再生太阳能为媒介进行的,因此源源不断。第二,安全可靠、无噪音、无污染。第三不受地域限制。例如一些无电地区及地形复杂地区无需消耗电线路可进行供电。

它的缺点有以下几方面:第一是太阳能电池板生产具有高污染的缺点;第二需长期占据一定面积;第三受气候影响较大等。

三、光伏系统并网发电

光伏发电系统利用光伏电池产生电流,之后将其送入到逆变器与变压器,结合到电网实际需求,将电能输送到公网中。此过程不需要经过蓄电池储能,能源消耗也能够得到最大程度控制,而电能利用效率则能够提升。将太阳能与转换为电能是通过光伏数组完成的,而逆变器则对电流进行进一步转换工作。光伏系统并网发电优点体现在,能源利用效率能够提升力,光伏系统发电效益较好,对于电力供应与需求二者间的紧张局面能够起到缓解作用。并且从环保方面来看,优势十分突出。

四、光伏系统发电并网对电力系统的影响

(一)无功电压特性

考虑到光伏系统运行特性,一般情况下,大规模光伏发电系统需要在高海拔,日照时间长的区域,并且会占用土地,如沙漠或者是戈壁。但是受到自然环境条件的影响,区域内人口数量稀少,对电力需求量也小,电力系统负荷较小。通常情况下,光伏系统发电不存在电网短路容量问题,光伏系统电能进行远距离传输需要借助于高压,而在此过程中会存在随机波动,最终会对电网无功平稳产生一定影响。同时也会导致电能输送母线电压出现波动,影响到电网整体平衡性。除此之外,当前光伏发电系统受到无功电压支撑水平影响,整体电网都会受到一定影响,包括电力系统的稳定性与电力质量,严重情况下可能会产生电压幅值越限问题。

(二)功角稳定性

结合到大规模光伏系统运行特点,光伏系统产生的电能需要经过逆变器与变压器之后才能接入公共电网。此种情况下,电能自身的随机波动特性会影响到未接入电网系统的传输功率与潮流分布,使电网系统等效惯量减小。光伏系统应用的支撑技术与原有机组存在某种程度差异,光伏系统大规模并入电网时,会影响到电网功角稳定性。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与产生的变化相关联的因素包括了系统位置,控制技术及规模,光伏系统发电后接原有电网,会使电网功角稳定性得到一定程度改善,相反也可能会比原本状态更糟。

(三)电能质量

电能质量作为电网运行过程管理工作考核指标,光伏系统发电并网后,从系统容量方面来分析,起到了扩容作用,而光伏系统在数量与规模上存在差异,会对电网整体架构产生影响。电网潮流控制难度增大,电压质量相应降低,最终结果是影响到用户体验。实际生活中用户电器数量不断增加,功耗增大,电能消耗持续增加,电力系统运行负担在持续增加。配电系统保护装置方面,配电系统保护装置主要作用在于确保电力系统正常运行,电力系统运行过程中会受到各方面因素影响出现各类型事故,需要保护装置确保系统稳定。光伏系统发电接入电网,会使电网运行情况改变,同时产生变化的还有系统故障特征,保护装置作用就无法充分体现。如光伏发电系统大规模接入电网,网架结构就会转换为拓朴结构,系统保护装置可能会出现误动或者是拒动,从而对系统正常运行造成影响。除此之外,电力系统变电站自投装置也会受到影响。

(四)有功频率特性方面

光伏发电系统电流传输过程中其特点体现在,电流在输出时波动不稳定,低电压传输形成无功或有功动态。为确保电流通过,不会对设备及原件造成破坏,负荷能力就会受到影响,从而使电力系统特性受到影响。光伏系统波动不规律会使电力系统内部平衡性受到影响,调度与多次调频的特点也会受到改变,频率等级受限的同时,传递风险也会发生改变。电力系统通常都会有备用系统,但是光伏系统接入后,会对其进行适当调整。为确保电力传输需求得到满足,可能会替换原有常规电源,系统处理紧急情况的能力会被削弱,严重时频率变化会影响到系统整体运行。

(五)小扰动稳定性方面

光伏系统大规模并网发电过程中不存在机械与电磁量失衡动力问题,但是小扰动稳定性现象却是存在的,从而会对系统功能实现产生不利影响,由此而导致电力系统运行不稳定。

五、对配电系统保护装置的影响

电力系统的正常运行自然离不开相应的检修与维护工作,以保证电力系统能够持续稳定的产生高质量的电能。而在大规模的光伏发电系统中,当光伏电源进入配电系统后,配电系统的运行过程以及常规故障的表现形式也会产生相应的变化,从而影响整个电力系统中维护系统的正常运行。具体而言,网架结构往往会随着大规模的光伏发电系统进入电网系统而转化成双电源或者多电源的拓扑结构,致使电网系统自身的维护系统产生一系列的故障如误动、拒动等,从而引发整个电网的故障发生。

六、结语

面对自然资源尤其是电资源紧张的状况,大规模光伏发电减轻了符合,有效保护了环境,给人们更多选择。由于各种原因,光伏发电会对电力系统产生消极影响,在建设时应当注意它们,将光伏发电的作用最大化发挥。

参考文献

[1]刘媛媛,鲍安平,丁荣乐.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].通信电源技术,2019,36(11):218-219.

[2]段宗仁,李林龙,杨松,张良利,沈道军.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].住宅与房地产,2019(24):236.

[3]邹杰平.大规模光伏发电对电力系统影响分析[J].通讯世界,2019,26(06):222-223.

论文作者:高立武

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期

论文发表时间:2020/3/16

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