摘要：电能作为一种绿色环保清洁的可持续利用能源，在社会中的利用率越来越高。传统电能主要来源是通过火力发电和水力发电这两种方式。火力发电的主要途径是通过燃烧煤炭来实现电能的转换，由于煤炭是一种不可再生的资源，随着使用量的加大，资源的总数随之减少。太阳能光伏发电可有效缓解对传统电能的需求。但由于大规模发电对整个电力系统会产生一定影响，需要全面分析，对其影响进行分析。
关键词：控制模型；光伏发电；电力系统
1 大规模光伏系统的建模与仿真
1.1光伏电池的排列顺序
光伏发电电池模型建构过程中，对理论中的复杂公式进行了简单化操作，得到更适合光伏发电模型表达的数学公式。光伏电池的排列模型，是由光伏电池模型之间的排列组合，和电池之间的串联和并联的组合来实现。在对光伏电池的模型进行建构时，最重要的是对光伏阵列中，光伏组件之间的差异性而产生的特殊多峰值引起重视，因为多峰值的变化会影响光伏模型中电池模型的建构方式。
1.2并网换流器及控制模型
1.2.1换流器及内环控制模型
DC/AC换流器主要决定了光伏发电单元的暂态并网特性。目前主流的基于电压源型（VSC）的换流器采用具有内外环结构的双环控制方式为主。外环控制主要以电压为输入，经过控制环节生成内环控制的电流参考值，决定换流器的并网策略和外特性；内环以电流为输入，以外环控制生成的电流参考值作为基准，经过控制环节和换流器装置实现电流入网。
为了简化控制器设计，一般采用前馈解耦控制策略，将dq0坐标系下换流器机电暂态模型的d、q轴电压、电流解耦，并将此控制环节添加到内环控制中。内环控制环节的时间常数都很小（毫秒级以下），从适应仿真软件计算步长考虑，对换流器及内环控制进行简化。换流器及内环控制机电暂态模型与简化模型框图如图1、2所示。
1.2.2外环控制模型
从换流器及内环控制模型可看出，光伏并网换流器具备有功、无功的解耦控制能力。外环控制根据电网对光伏发电系统的要求去设定和实现换流器的有功类、无功类并网策略，目前分为两种：电流源和电压源并网模式，如图3、4所示。
1.3光伏发电系统模型
在光伏发电系统模型的构建方面，依据方程组当中的各项基本构成完成拆分之后得出最为基础的构成部分，确定各个基本状态的方程因素。这期间将逆变器与MPPT等控制环节进行操作处理，得出状态方程。以联立处理的基本方式最终去确定光伏发电系统模型。根据研究的需求与光伏发电系统模型要求，选择不同的建模方法。
2大规模光伏发电对电力系统的影响
2.1影响系统功率
在大规模光伏发电进入电网系统时，光伏发电本身拥有的一些特性会破坏原有系统的稳定性和暂时状态的特征。这些特性主要指光伏发电的静止电源、环路由器等在跟电网进行合并的过程中无转动惯性。这些特性同时还会对整个发电系统的运行、对系统的规划起到直接的影响作用。光伏发电的过程中会产生一些频繁的、大幅度的、随机的博佛纳甘现象。这种现象会对整个系统的平衡性产生严重的影响，会影响到系统内部正常的调频工作，还会从根本上影响系统内部有功经济调度的运行特征。系统事先做好的备用优化策略，会由于大规模的光伏发电的进入做出科学的、合理的系统内部的调整。其次，电源作为一种静止的元件存在，电源的一些劣势会随着光伏发电的进入总量变大。所以要不断地对电源进行更换，来适应光伏发电的变化。光伏发电的功率过大时，会在一定程度上使系统产生崩溃的可能性，需要对系统进行定期定时的维护工作。
2.2影响功角稳定性
光伏发电的电源，在一定程度上不会有功角稳定性问题的存在，因为其是静止的元件。但是当有大规模的光伏发电输入后，系统内部的一些性能就会受到影响，最显著的影响就是随机波动性、稳定的惯性。大规模光伏发电的输入会使系统内部的等效惯量变小。由于等效惯量的变小，系统的功角稳定性可能会受到影响。大规模的光伏发电接入电网后，可能会引起系统内部脱网现象的发，对整个电力系统带来较大的影响。其中尤其是以集中化、规模化后更容易产生该种故障，因此在其改进的过程中必须充分的利用光伏配电站内部出场的作用，实现配电站无功补偿，有效提升系统安全性。
2.3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。
3结束语
综上所述，大规模的光伏发电解决了我国电能供应的紧张状况，同时还实现了生态环境的保护和可持续发展的战略要求。对接入电网前、接入电网时、接入电网后的各个阶段的具体情况进行分析。更好地实现光伏发电的功能，提高可再生资源的利用率。加大对光伏发电的项目研究力度，早日形成科学有效的光伏发电系统，以达到满足各行各业对电力需求的工作目标。
参考文献：
[1]大规模光伏电站集中并网对电网的影响分析及对策[J].秦睿，董开松，汪红燕，杨萍，刘海燕.电气自动化.2014（03）
[2]一种光伏发电并网对电力系统电压稳定的影响分析[J].冯绍兴，高金峰，李肖.电测与仪表.2015（01）
作者简介：
叶云（1984.5），男，四川雅安人，重庆大学电气工程学院硕士，单位：重庆电力设计院
论文作者:叶云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/24
标签：光伏论文; 系统论文; 模型论文; 电网论文; 内环论文; 电流论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第16期论文;