(国网太原供电公司 山西太原 030010)
摘要：出于对环境及能源问题的考虑,可再生能源应用的范围在逐步扩大,光伏发电系统并网发电已经在小范围内实取得了一定成果。但是光伏发电与原有发电系统二者仍然存在某些问题,会对原有电力系统造成一定影响,需要对其采取一定措施,将影响控制在最小范围内。
关键词：光伏发电; 电力系统; 影响
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。
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。
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大规模光伏发电对有功频率的影响
当大规模光伏出现在电网系统中，会改变系统的运行状态，进而影响输电质量。光伏波动会使有功频率超出额定范围，增加运行风险，进而影响系统的优化功能，使得多种电源的跳频参数发生改变。此外，由于光伏电源是静态的元件，需要转换为常用的电源，系统的旋转动惯量就会下降，使系统无法解决功率缺额及波动等问题，发生功率变化，造成系统运行问题。
3大规模光伏发电对配电系统保护的影响
当配电网中出现大规模的光伏电源时，继电保护设备会受到影响: ①多电源结构会影响故障电流，导致电压不稳定。②配电系统连接着变压器，当发生逆变器接地回路后，电流和电压产生不稳定问题，影响继电保护装置的自动断电功能。③由于光伏发电系统是由多条低压电线共同接入主干线进行发电，当一些高密度光伏发电系统的连接馈线发生短路时，会影响两个相邻熔断器的配合效果，严重时，会产生某些线路的电压负荷超过断路器的遮断容量，进而影响配电系统安全运行。通过在敏感的并网光伏变换器中，添加一定的保护，会降低电压，导致输出电压分量超标、谐波超标等问题。由于PV 系统的保护功能无法配合自动合闸作用，为防止产生非同期合闸问题，通过逆接逆变器系统的线路，将反孤岛的最大自动保护时间设定在三相一次重合闸重新工作的时间内，可以解决故障。
4大规模光伏发电对电能质量的影响
大规模光伏接入，使得电子系统中的非线性负载显著增加，污染系统，影响了电能质量。在阳光变化明显、输出功率低的条件下，容易产生很大的谐波，发生电流谐波叠加的情况。现如今，很多光伏电站的运行经验都提出了: 多台并网逆变器的电流谐波有可能超出标准。针对这一问题，可以对电流谐波问题进行建模，得出在电网并联系统中，光伏电站逆变器的阻抗耦合是影响电流谐波超标的关键。在长距离光伏电网中，谐波不稳会导致电压波动。为了进一步控制大量光伏对谐波的影响，可以在系统中，增设一些补偿设备或是滤波器，能够起到很好的效果，比如可以在电网中增加谐波补偿器、有源或无源固定频次滤波器等。
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5大规模光伏发电对功角稳定性的影响
由于光伏电源是一种静态元件，不具备功角振荡，但由于随机波动的特点，导致大规模接入电力系统中，能够影响电流固定的传送速度及和潮流，直接影响了系统的波动性及转性，使得电网中的等效惯量变小，导致攻角的稳定性发生变化。此外，在电网中接入大规模光伏发电会导致脱网，尤其在电网集成化与规模化发展趋势下，脱网会产生非常危险的电力运行危险，进而影响了电网运行的平稳性及供电安全性。
6大规模光伏发电对电压稳定性的影响
大规模光伏发电接入电网时，会造成电压不稳，原因有两个: ①电网由有功变化为无功、由有负荷变为无负荷。②大规模光伏进入电网后，容易使得电网的输出功率发生改变。为了确保大规模光伏发电进入电网，仍旧能够稳定电压，需要保证光伏发电和电网的负荷相吻合，如果二者相匹配，说明光伏发电的电压能够满足并网功率需求。同时，光伏发电并网时，电网需要处于负载状态，才能够保证电网电压稳定。如果电压输出功率和电网负荷不相同，会严重影响电网的电压。
7大规W‰#k~J模光伏发电对小扰动稳定性的影响
虽然光伏电池不存在动力稳定缺陷，但却有电气不稳的问题。当大规模光伏接入电网时，功率产生不稳定现象，直流测点的电压会不断增加，影响电源运行平稳。可以使用小扰动分析法，来确定电网产生不稳定的系统部分，由于功率越大，小扰动稳定性越差，通过测定电网最大功率位置，能够找出故障点。
8大规模光伏外送与消纳技术分析
8.1 现代电力输送技术
为更好地管控长通道外送光伏等波动性电源，本文建议选择通道沿线安装高抗、无功补偿SVC、串补等，综合不同FACTS设备的交流输送电技术，有效提高新能源的接受水平。现阶段，我国一些地区安装了该种FACTS设备，效果显著。±800kV特高压直流输电技术具有成本投入少、连接密集的直通性特点，为大规模光伏、风电等能源创造了条件。我国北方地区引进了新型直流输电技术（VSC-HVDC）构建可再生资源电网结构，进而综合不同能源，借助一定规模的资源交互稳定新能源的功率间歇性。同时，对半波长输电与分频输电特征发展空间进行分析，提出适合较远距离的电力传输。新型直流输电技术取得了不小的成就。不过，VSC直流输电选择自动电源元件因为容量小而受到制约。现阶段，VSC直流输电在远程和储存上均不及以往使用的输电形式，但在电压与传输空间上有了根本性提升。不过，在大范围下分散式光伏并网与地区可再生能源消纳范围是传统直流输电的有效补充。
8.2 光伏电站设计
电站的选址、建设、规划等应全面考虑建设时间、地址、空间大小。同时，注意光伏模块与逆变器数量、安装角度、选择试配的逆变装置。在连接形式与穿透率、容量、成本费用上也要着重考量。电站的空间大小设计包含独立光伏系统、风电系统、柴油机系统的容量规划。直观类形式无须考量光伏处理随意性特点，结合月平均最低光照能源通过公式代入。其优化途径是在机组稳定性分析方法之上注意光伏和荷载随机效果。使用函数表达式拟合系统稳定性、容量大小的关系计算，可以得出电站设计空间大小参数。
结束语
本文分别从大规模光伏发电系统分析、大规模光伏接入对系统特点影响、光伏外送与消纳技术分析三方面进行了探讨。我国大规模光伏电站安全控制、鼓励光伏、消纳等有待进一步研究。
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[4] 毛志成，任强．大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]．科技风，2016，（15）.
论文作者:张焱
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/9
标签：光伏论文; 电网论文; 系统论文; 电压论文; 模型论文; 谐波论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第7期论文;