摘要：社会对电能的依赖程度在日益加深，而现有发电模式中，部分模式会消耗能源，并带来环境问题。从可持续发展角度来思考问题，需要寻找能够替代的新能源，而光伏发电系统的应用就是其中的一个方面。但是可再生能源利用时间较短，在某些方面，如技术及模式还不是特别成熟，光伏系统应用需要综合考虑各方面因素。
关键词：大规模光伏发电；电力系统；电能质量
引言
太阳能属于一种低碳、绿色、环保的可持续能源，在提倡节能减排的今天得到了广泛应用。以往电能的产生形式主要为水力发电和火力发电。其中，火力发电是利用煤炭燃烧实现电能源的转变，但煤炭属于不可再生能源，其总量在逐渐下降。水力发电也存在一定问题。太阳能作为一种可再生资源，对环境无污染，利用光伏进行发电符合人类可持续发展的要求。
1大规模光伏发电系统分析
1.1光伏电池与阵列模型
在光伏发电电池模型中，将复杂的公式转变为简单形式，进而得出符合光伏发电模型的数学公式。光伏电池阵列模型是通过光伏电池模型的排列与电池模型建构的，其核心是光伏阵列与光伏组件不同进而出现多峰值，多峰值的变动将会影响光伏模型内电池模型的建构。
1.2 内环控制系统
换流器是光伏发电模型的重要组成部分，主要由内环与外环多项控制。外环是对光伏的电压输入参数控制，并将电压输入参数转为内环控制的电流参数，结合得出的参考数选择模型构建方法与手段。内环对电流输入参数控制的原理是外环内电流控制状态的根据。
图 1 换流器及内环控制模型
1.3 动态模型构建
在光伏发电动态建模过程中，使用方程组进行光伏发电全过程系统展开方程式模型建立。此外，将逆变器控制通过方程式展现，MPPT的控制也应转为状态方程表示，然后进行方程结合构成新的方程式，进而建立光伏发电系统模型。
图 2动态模型
1.4 光伏发电系统模型研究
光伏发电模型在仿真电力系统平台构建中发挥着重要作用，能够加快电力系统费仿真模型研究。目前，我国的光伏发电系统模型分为PSD-BPA和PSASP。该平台的研究将光伏发电的静态与动态予以展开和融合，为建立光伏发电的仿真模型与商业性质的平台系统创造了条件，模型功能的多元化、灵活性也进一步加快了光伏发电模型建构。
2大规模光伏发电对电力系统特性的影响
2.1大规模光伏发电对有功频率特性的影响
大规模光伏发电的光伏系统具有很多特性，如外出力随机波动、电源为静止元件、低电压穿越具有无功/有功特性、电源的抗扰动能力与过负荷能力较差等，这不仅使得电力系统在光伏接入后发生了稳态或暂态特性的变化，还对电力系统的规划与运行造成了影响。在大规模光伏发电的情况下，光伏系统电力的随机波动性会不断的冲击系统平衡，对电力系统的有功经济调度与调频非常不利，一旦频率越限，系统所承担的风险也会大大增加。同时，光伏接入还改变了电网的网架结构，使其从单电源转变为了多电源，这使得电网潮流更加复杂多变、难以控制，配电网的电压质量也会随之受到影响。此外，大规模光伏发电对电压稳定性与电压频率同样也有着一定的影响。
2.2大规模光伏发电对无功电压特性的影响
大规模光伏发电会影响到电力系统的无功电压。在我国，大规模的光伏一般都集中在西部的荒漠、戈壁地区，这些地区的地势比较开阔、人烟稀少且昼时较长，从地理条件上来看非常适合进行大规模发电，但同时当地的电力条件也比较差，受经济发展等因素的影响，当地的电网短路容量较小、负荷水平也比较低。这样会使光伏电力输送产生大幅的波动，对远距离的电力外送造成比较严重的困难。另外，从目前来看，我国大多数光伏发电系统的光伏电源在无功电压支撑的能力上依然比较差，这同样会对提高电压不稳、电压频率超限等情况的发生概率，影响电压质量。
2.3大规模光伏发电对功角稳定性的影响
受光伏系统随机波动性、无转动变量等特点的影响，大规模光伏发电的电源虽然本身并不会参与功角震荡，但却会改变电网的潮流分布与电力系统的等效惯量，这同样会对功角的稳定性造成影响。首先，光伏并网在故障穿越能力上比较欠缺，很容易出现脱网等不利现象，影响电力系统的稳定性。其次，光伏发电系统的动态支撑性与常规的发电机组不同，一旦接入电网，产生的后果是无法确定的，这同样会对电压的稳定性造成影响。最后，光伏外出力的波动性还会使系统运行点发生变化，改变原有系统的阻力，再加上常规机组与并网逆变器在控制策略上也不尽相同，电力系统就会发生震荡型失稳。
2.4大规模光伏发电对有功频率特性方面的影响
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。
2.5大规模光伏发电对配电系统保护的影响
光伏电源接入配电网后由于光伏电源自身规模因素，其对整个配电网内部特征会产生一定的影响，从而造成继电保护和自动装置缺失的问题。根据自身工作经验和目前国内外对该方面的研究现状，其主要表现在以下几个方面。第一，大规模光伏发电网架结构在其基本组成结构上采用的是双电源、多电源等复杂拓扑结构，而该种结构的在光伏电网电力输出的过程中会使整个电网的电流产生变化，其表现形式为大小、方向和时间。因此，容易造成馈线保护失误，装置误动和拒动的故障。第二，光伏电源接入配电网后改变了配电网中原有的变压器连接方式，从而使得变压器与逆变器之间的回路产生变化，造成电路中零序电流增大，对整个电网的保护动作特性带来影响。
2.6大规模光伏发电对电能质量的影响
光伏大规模的接入电网，导致电网内部电力电子元件的数量逐渐增加，提升了系统的信息化和智能化处理。但是也对容易产生污染现象，一旦产生污染现象会导致整个电网系统内部的电能质量下降。为了进一步掌握对电能质量的影响，采用逆变器开关速度为例进行深入分析，最终发现在大规模光伏发电中逆变器开关速度的整体缓慢，会对电网系统内部的整体动态性能输出带来影响，产生小范围的谐波，在外在阳光照射的因素下，会出现输出功率较低，变化幅度较大的情况，更加促进了谐波变化范围的拓展。
经过多年的实践工作经验，发现大规模光伏发电在日常工作过程中会产生逆变器并联的现象，该种现象的产生会导致耦合效应，从而降低并网逆变器控制回路的宽带和稳定裕度，最终产生并网电流谐波含量超标的问题。
结束语
光伏发电系统大规模应用，拓宽电力资源来源，间接的使人们意识到节约用电及环境保护问题。同时光伏系统大规模应用，符合社会发展趋势。为了更好的使光伏发电系统服务于社会经济发展，需要加大对大规模光伏发电系统应用的研究，重点关注其接入电网对后对电力系统产生的影响，在此基础上提出针对性措施，消除其带来的不利影响，为高效保质利用太阳能做好准备。
参考文献：
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[2]张央.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].低碳世界，2016（23）
[3]王果；李民.关于大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].科技展望，2016（17）
论文作者:徐爱文,赵仲阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/28
标签：光伏论文; 系统论文; 模型论文; 电力系统论文; 电网论文; 电压论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第34期论文;