摘要：随着社会发展程度逐步加快，人类对能源范围逐渐扩大，寻找新能源，实现能源再生，降低对非可再生能源的应用，逐步开发新型能源，为社会发展提供新动力。光伏发电作为一种新型的电力能源，这种新型能源的应用为我国新能源的开发提供了新的发展方向，在我国电力系统运行发展过程中大规模的使用光伏发电缓解了我国供电资源紧张的现状，促进我国电力实业发展与安全用电。
关键词：大规模；光伏发电；电力系统
一、光伏发电的概念及工作原理
1.1光伏发电概念
光伏发电指利用半导体发展技术中的光生伏特效应将自然光转化为电能的新技术。光伏发电的主要应用太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成。利用电池串联的原理将三种材料连接成太阳电池组，后期运用功率控制器等促进光能转化，最终形成光伏发电设备。
1.2光伏发电的工作原理
光伏发电的工作原理主要利用半导体的光电效应将光能转化为电能。光伏发电装置中的半导体的主要组成部分硅原子和硼原子。这两种院子具有较强的电子吸附功能，将太阳光中的正电荷离子吸附在半导体上，然后将运用光波和光能量转化为电能量，最终形成电流。目前，我国大规模使用的光伏发电装置通常采用多硅晶，这种多硅晶中融合了硅原子和硼原子，并且还拥有少量的磷元素，经过燃烧板结后应用于光伏发电系统中，促进我国电力实业的进一步稳定发展。
1.3光伏发电的优点
光伏发电是一种新型发电手法，这种发电手法与常用的火力发电系统相比具有一定的优点：其一，光伏发电是利用太阳光产生的新能源，因此这种能源不存在枯竭，为人类发展提供源源不断的发展动力来源；其次，光伏发电主要利用物理的光伏特效应进行发电，因此发电过程不会产生“附带品”能够保护环境，避免环境污染源的产生，保护了环境；其三，这种光伏发电的应用原理能源的产生根源是太阳光，通过物理原理将太阳光中的能原转化为新能源，具有较高的质量保障。我国电力企业中大量应用光伏发电主要原因是光伏发电的产生和应用上都存在其他能源无法比拟的优势，促进我国电力事业进一步发展。
二、大规模光伏发电系统的建模
2.1光伏电池及其阵列建模
光伏电池是基于单二级管模型的光伏电池等效电路，并基于KCL的基础上得出光伏电池数学表达式。工作人员可以利用光伏电池供应商提供的技术参数短路电流、最大功率点的电流以及电压等，得出大规模光伏系统计算模型的表达式。而光伏阵列集成模型也可以根据光伏电池模型，或者串并联的组合等得到。光伏电池及其阵列模型的形成过程中存在着很多问题，包括光伏组件之间存在着差异、逆变器某型有问题等。
2.2换流器以及内环控制模型
作为光伏发电系统中的重要组件，换流器也决定着光伏发电单位的暂态以及其他并网特性。而当前的换流器主要采用内外环结构的控制方式。就内环来说，主要以电流输入为主，将外环所控制生成的电流参考值作为重要基准，并通过换流器将电流纳入输电网络系统。在外环控制中主要是以电压为输入。而外环控制主要通过电压输入进行，并经过各个控制环节来生成内环控制的电流参考值，这也就决定了换流器的并网策略和外特性等。在换流器及内外装置的设计过程中，工作人员一般会采用解耦控制策略，将换流器机电暂态某型下的电压、电流等进行解耦处理，并将这些信息添加到内环控制过程中。为了促进模型更好地应用，我们最好对换流器及内环控制环节进行简化。就外环控制某型来说，工作人员要根据电网系统对光伏发电系统的要求进行设定，从而实现换流器的并网功能。
2.3光伏发电动态模型
工作人员先要采用方程组法构建大规模光电发电系统中的各个状态性方程，同时得到联合的方程组。在此情况下，大规模光伏发电系统的动态模型也就被建立起来。
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2.4光伏发电系统模型
这里所说的模型是一种稳态模型。光伏发电系统是通过逆变器接入电网的，工作人员可以在这个过程中测算出PV节点以及PI节点等。同时，还可以建立含变压器等在内的问题模型的方程等。总之，大规模光伏发电系统的运行需要多个模型的控制。工作人员要综合考虑光伏阵列、换流器的组合方式以及变压器的参数等，并结合全过程的防真模型，做好并网分析。
三、大规模光伏发电对电力系统的影响
大规模光伏发电系统的应用，极大地优化了我国的电力系统，提高了电力系统的应用效率等。下面，笔者将从五个方面对大规模光伏发电对电力系统的影响进行探讨。
3.1对系统无功电压特性的影响
一般来说，大规模光伏发电都是在戈壁或者荒漠地带进行的，这些地区负荷水平较低，接入地区电网短路的容量较小，大量电力都是通过高压输电网络进行外送的。这个过程将对电网电压的特性产生影响，母线电压也会因此产生波动，使得电网系统出现电压失去稳定的风险。同时，在某些地区，大规模光伏发电系统的接入会使得电网原有的网架结构发生改变，进而影响电压的质量。
3.2对功角稳定性的影响
一般来说，光伏电源是静止的元件，并不参与功角的振荡。但是，大规模光伏接入系统之后，会使得电网原有的潮流分别发生改变，系统的等效惯量会减小，进而使得电网的功角稳定性发生变化。当然，这种变化有可能是良性的，也有可能是恶性的。大规模光伏并网过程中可能会发生某种故障，影响电网的穿透能力，进而导致脱网现象发生。
3.3对电能质量的影响
大规模光伏系统的引入使得电力电子等得以广泛应用，这对原来的电力系统就造成了一定的污染，影响电能的质量。例如，如果当地的太阳光急剧变化，谐波就会发生较大的波动，甚至出现叠加现象等。同时，直流的注入也会引发电源波动等，对电能质量也会造成影响。
3.4对有功频率特性的影响
大规模光伏接入导致频繁的随机波动，不利于维持系统的有功平衡，从而影响电网系统的运行特性。而且，电力的频率质量越低，风险也会进一步加大。同时，光伏系统大规模接入之后，系统的等效转动惯量会降低，系统的应对功率就会波动，进而会影响到系统的有功频率特性。
3.5对配电系统保护的影响
大规模光伏电源接入配电系统之后，配电系统的故障特征也会发生变化，进而产生一系列的负面影响。例如，网架结构会转化为双电源、多电源的拓扑结构，保护装置会发生误动或拒动。另外，部分工作人员在那些较为敏感的并网光伏变换器中增加了一些不必要的保护装置，这也对配电系统中变电站备用电源的自投装置的正常应用产生一定的不良影响。
结语
大规模光伏发电会对电力系统造成一定的影响。在未来的工作过程中，相关工作人员必须采取各种积极有效的措施，化消极影响为积极影响，促进我国电力事业的进一步发展。
参考文献：
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[3]丁明，王伟胜，王秀丽，宋云亭，陈得治，孙鸣.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].中国电机工程学报，2014.
作者简介：
李金铭（1987.10.13），男，学历：桂林电子科技大学电气工程及其自动化学士，单位：桂林君泰福电气有限公司，研究方向：光伏发电系统
论文作者:李金铭
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：光伏论文; 系统论文; 模型论文; 电网论文; 电力系统论文; 电压论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第12期论文;