摘要：对于大规模光伏发电机组，其产生的电能要想发挥作用，就必须并入电网，但是也会对电网系统产生一定的影响。因此研究大规模光伏发电对电力系统的影响，对于提升电力质量等具有重要意义。在并入电网过程中会产生一系列的问题，需要深入研究。因此，笔者结合研究，对当前主要发展的大规模光伏发电产生的影响进行了研究，对促进我国光伏发电技术的提升具有一定的推动作用。
关键词：光伏发电；电力系统；并网；影响
在社会大生产的脚步不断迈进的同时，能源短缺的现状逐渐显露了出来。现代经济的发展和人们日常生活的需求，使得对电力资源的需求越来越大，我国资源供不应求的状况引起了人们对能源保护以及能源再生等方面的高度关注和重视。并且，作为可再生能源及清洁能源的光伏发电来说，安全可靠、绿色环保，具有很好的适应性和灵活性。然而，由于大规模的光伏发电具备一定的特性，这种特性使得将光伏发电并入到电力系统中会产生一些问题。所以，下面围绕大规模的光伏发电对整体电力系统产生的影响进行简要分析，旨在对我国当前光伏发电的技术和手段具有一定程度的推动作用。目前来说，我国专家学者对大规模光伏发电对电力系统影响的研究，主要集中在以下三个方面。
一、大规模光伏发电对电力系统无功电压特性的影响
对于光伏发电，往往需要在海拔高、日照时间长的戈壁、沙漠等地区建设发电设施，由于这些地区的人口数量少、对电力的需求较低，所以，负荷水平较低。光伏发电接入的地区不会存在过大的电网短路容量，大量的光伏发电产生的电能都需要借助高压远距离输电网络输送。在此过程中，出现的随机波动的有功出力会对电网的无功平衡特性造成一定的影响，进而使输送线路沿线的母线电压出现大幅度波动。此外，由于当前并入电网的大规模的光伏电源自身的无功电压支撑水平有限，进而使电压质量出现越限甚至失稳的风险进一步增大。因此国内专家对此研究较多。郑超（2015）研究认为规模化光伏发电由并联运行的光伏发电单元及长距离汇集线路组成的规模化光伏发电系统，其暂态功率特性将会显著影响电网受扰行为和光伏并网安全。因此当交流电压无法快速恢复时，可有针对性的有序拉停少量汇集线路，或通过光伏低压脱网保护参数的差异设置，选择性的使少量光伏发电单元优先跳闸，减少汇集线路送电功率，快速降低无功需求，促使电压恢复，进而保障其他大容量光伏电源稳定运行。周林（2016）研究认为对于大型光伏电站，有功出力的波动不仅会造成并网点电压越限，也会造成电站内部局部电压过高，导致保护动作，使得逆变器脱网。提出了一种考虑站内电压分布的大型光伏电站无功电压控制策略。该控制方法通过实时检测并网点电压，与参考值比较并通过PI控制器自动获取维持并网点电压所需的无功需求量，实现并网点电压的动态调节；通过实时调节逆变器的无功输出，实现站内电压均匀分布。改善站内电压分布，保证光伏电站的稳定运行。方景辉（2015）研究认为随着分布式光伏发电系统规模化、多点接入配电网，其对配电网的运行控制、调度管理等方面的影响也逐渐凸显，其中无功电压控制问题是较为显著的问题之一。分布式光伏发电系统的输出电能受到光照、气候等自然因素的影响，具有较强的随机性、间歇性与波动性，难以准确预测。另外，分布式光伏海量接入，难以对所有光伏额外整合测量设备和控制设备，部分光伏难以观测和控制。因此针对分布式光伏规模化并网场景，综合考虑并网分布式光伏的不可控和不可调度特性，提出分布式光伏就地自适应电压控制策略。针对配电网多种运行工况提出电压期望值自适应调整方案，进而采用就地的、智能的自适应方法来调节电压。
二、大规模光伏发电对功角稳定性的影响
采用大规模的光伏发电时，由于光伏电池方阵发电后的电能经过并网逆变器和变压器并入电网后，具有随机波动和没有转动惯量的性质，使电网原有通道的传输功率和潮流分布受到了一定的影响，进而使电网系统的等效惯量减小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，在穿越期间，光伏具有与原来常规发电机组不同的动态支撑技术，因此，当大规模光伏发电接入系统后，电网的功角稳定性会出现一定的变化。这种电网功角的变化与光伏并网的规模、位置、光伏电源的控制技术、电网的拓扑结构有关。结合相关研究分析发现，光伏接入对功角稳定性可产生正面影响，也可能起着负面作用，进而降低电网功角的稳定性。靳希（2011）研究认为光伏发电接入孤立电网后存在的稳定问题主要是频率失稳，系统发生三相短路，可能导致系统功角失稳，应快速切除短路故障，以避免系统稳定性进一步恶化。杨卫东（2009）研究认为当光伏并网发电系统的发电容量占电网内总发电量比例逐步增大后，不仅可能对配电网内的电压控制产生影响，还可能影响到高压电网的电压特性，甚至引起电压稳定性问题。例如，某大区电网的重负荷区内安装了大量的光伏发电系统，考虑到这类地区的日照特性基本相同，当该地区的日照出现突变时，由于太阳能功率的大量减少，将导致该地区出现大量的功率缺额，若该缺额很大，则可能对该地区整个的电压质量甚至电压稳定性产生不利影响。
三、大规模光伏发表对电能质量造成的影响
大规模光伏发电机组接入电网运行后，对原先电网系统中的单电源结构进行了扩充，且不同数量和规模的光伏发电机组的接入使电网的网架结构出现了变化，进而使电网的潮流分布难以得到有效控制，降低了配网的电压质量，加之电网中用户端电子器件的数量不断增长，对电力系统也造成了一定的负担和污染。王云国（2012）光伏发电出力的随机性使电压不稳定、谐波潮流和基波功率潮流等电能质量问题突显。因此目前广泛采用有源滤波器作为电能质量改善装置。为充分发挥并网逆变器在结构及功能上的潜在优势，可将滤波及无功补偿功能融入其中，实现有功并网、谐波抑制及无功补偿多功能复用。改善了微网电能质量，提高了整个光伏系统的利用率。李自鹏（2015）研究了光伏发电的特点以及动静态建模，总结了大容量光伏并网系统对电网在电能质量、安全性与可靠性、以及配电网继电保护方面的问题和解决方案，同时考虑了在电网非对称故障、并网电压跌落和孤岛运行情况下的相应措施。结果显示，光伏发电输出的间歇性是对电能质量最大的影响之一；光伏发电没有旋转惯性，这使得有功功率呈阶跃性变化，降低了电网短期负荷预测的准确性。
参考文献：
[1]郑超，林俊杰，赵健.规模化光伏并网系统暂态功率特性及电压控制[J].中国电机工程学报，2015，05：1059-1071.
[2]周林，邵念彬.大型光伏电站无功电压控制策略[J].电力自动化设备，2016，04：116-122+128.
[3]方景辉，温镇.分布式光伏就地自适应电压控制策略研究[J].电力系统保护与控制，2015，23：49-55.[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，2016，17：114.
[4]靳希.大容量光伏发电接入对孤立电网稳定性的影响[J].上海电力学院学报，2011，05：485-489.
[5]夏源.分布式光伏发电对用户电能质量的影响研究[J].住宅与房地产，2016，18：261.
[6]张央.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].低碳世界，2016，23：60-61.
[7]阳水财.浅析大规模光伏发电对电力系统的影响[J].科技与创新，2015，14：83+88.
[8]李娟.分析大规模光伏发电入网对电力系统的影响[J].电子测试，2015，19：144-145.
[9]李石头.刍议大规模光伏发电对电力系统的影响[J].河南科技，2014，20：20-21.
论文作者:冯朝辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：光伏论文; 电网论文; 电压论文; 电能论文; 电力系统论文; 系统论文; 分布式论文; 《电力设备》2017年第20期论文;