摘要：随着科技的发展和社会的需求，越来越多的化工能源被开发利用，化工能源会对环境造成严重的污染，而且无法再生，制约着社会的工农业生产活动。所以人们逐渐加大对清洁型可再生能源的开发，包括水能、风能、太阳能、潮汐能等。这些新能源不仅能够解决能源紧缺问题，还能减少对环境的污染。其中，太阳能是最为常见的一种新能源，光伏发电则是运用了太阳能取之不尽用之不竭的优势，但由于传统的水力发电模式与光伏发电存在一定差异，所以导致光伏发电在应用中的劣势逐渐显露[1]。本文主要就大规模光伏发电对电力系统的影响进行观察。
关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响
目前，我国主要的能源还是以传统能源为主，但由于工业发展对于能源的需求量越来越大，不可再生能源即将开采殆尽，环境污染也越来越严重，加大新能源的开发力度也越来越重要。太阳能的分布主要在海拔较高的山区地区，人口较少，生产技术较落后，利用率较低，阻碍了太阳能的广泛使用[2]。近年来，随着科技的不断进步，光能逐渐运用于电力系统中，由于大规模的光伏发电过程有节约能源、减少污染的优势，但是还存在一些弊端，对电力系统的造成了一定的影响。
1、光伏发电概述
随着社会的不断发展，电力逐渐成为了人们生活中不可缺少的一部分。大规模光伏发电是利用并网逆变器使光照产生光电流和光电压，将光能转化为电能。偏远山区受到交通的制约，传统能源的运输也受到阻碍，使许多地区还没实现家家户户通电，影响了生产工作的正常进行。光伏发电不同于传统火力和水利发电，光能主要集中于海拔较高光照充足的地区，而且光能发电不需要储存能源，也不用担心能源会释放污染，有利于提高能源利用率，减少污染，为人们的正常生活和工作提供电力保障[3]。
2、光伏发电现状
21世纪初，我国光伏发电行业逐渐开始发展。经过研发工作者的不断努力，终于突破了晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池等技术研究的瓶颈，提高了光伏发电技术水平，缩小了与国际水平的差距。近年来，我国的光伏发电技术不断完善，就2017年的并网装机量已经高达130GW，远远超过其他国家。但光伏发电的波动性较强，稳定性还不够，是大规模接入电力系统时，会对配电系统造成一定的影响[4]。
3、大规模光伏发电的优势
光伏发电主要利用太阳能资源，将光能转化为电能。具有以下优点：首先，太阳能资源在地球上分布广泛，有光照就可以运用光伏发电，改善了水能发电受地域海拔限制的缺点。其次，太阳能发电不需要复杂的机械转动部件，直接将光能转化为电能，减少了机械磨损，光伏发电的效率高达80%，能够有效地利用资源，减少资源的浪费。第三，太阳能是绿色环保清洁能源，开发和利用过程中不排放任何的废气，减少对环境的污染。第四，光伏发电灵活性较高，甚至可以在城市的高楼顶层设置小型发电系统，将高层建筑与光伏发电结合，增加建筑物特色。
4、大规模光伏发电对电力系统的影响
4.1 影响有功频率的稳定性
大规模光伏发电系统具有随机波动、控制能力受限等特性，增加了发电系统内部不稳定因素。一旦随机波动性幅度过大，难以维持整个系统的平衡性，在电力输送过程中不断产生波动，使保护系统和零部件受到破坏，影响电网的正常运行。若遇到紧急情况，系统的操作也会受限，系统保护能力随之减弱，电力系统功率不稳定，影响发电系统的正常运行。因此，为了加大电力运输的安全性，必须将传统的电源进行改进，增加储能容量，抑制电网的功率震荡，改进大规模光伏接入的有功系统架构，加大对系统稳定性的控制能力。
4.2 影响功角稳定性
功角稳定性可以反映出发电机是否正常运行，是影响电力系统的重要因素之一。在功角产生震荡时，由于光伏电源呈静止状态，所以无法维持其稳定性，在原有通道进行电力传输时，会改变传输功率和电网的潮流分布的情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光伏不断波动，会使系统阻力和原系统的电阻发生变化，一旦接入电力系统会影响电网原有的功率和电力传输功率，打破电网结构的平衡性，降低了功角稳定性，造成一定的安全隐患。
4.3 影响电力系统的同步稳定性
一般情况下，电力系统的同步稳定性在运行过程中不会因为一些小干扰而影响其正常工作。但由于光伏发电主要靠转化太阳能来完成，首先在高输出下，光伏发电是很不稳定的，导致光伏发电系统的不稳定性。其次在并网过程中会受到电磁量的影响，会产生小干扰而扰动稳定性，加大电力系统的运行风险。若遇到电容储存较小，发生故障时，电力系统的直流侧电压会受到影响，导致电源的不稳定。
4.4 影响无功电压特性
由于光能主要集中在海拔高、光照充足的山区地区，所以在进行电站建设时，通常会选择较偏远的山区，建设费用相对较少，而且这些地区人口较少，电力需求量较小，都有利于光伏发电的发展。由于电力较大需求量主要集中于东部城市较集中地区，而电网的短路容量较小，无法满足大规模的远程输电需求。在输电时若产生连续性的波动，则会影响电网的无功特性，安全性也随之降低，增加了电力输送的风险。
4.5 影响配电系统的正常运行
目前，电力系统对光伏发电还在不断地适应。由于传统的配电系统对光伏电源接入的保护工作还不够完善，当光伏发电的电源接入系统后，会直接影响后期的配电工作。首先，接入电源较多，配电系统容易因故障导致系统无法正常运行，而且系统的保护能力也会大大减弱，使继电保护和自动装置失效，对配电网内部造成不良的影响。其次，变压器连接方式的不同，整个系统的电流和电压会受到逆变器中的接地回路影响，使继电器发出错误指令，降低了保护能力。第三，光伏发电系统发电主要是由多条低配电线加入主线，当与其相同的主线在高强度电压作用下，容易出现短路的情况，影响整个电力系统的安全[5]。
4.6 影响电能质量
电能系统运行中的电能质量关系到整个企业的竞争力。光伏电力系统并网后，传统的系统规模产生变化，改变了电力系统的框架，对配电网的质量产生了较大的影响。大规模光伏电结合到电网系统中，难以有效地控制电力潮流分布，电压也随之受到影响，光伏在并网时电流谐波不断增加，影响了谐波稳定性，还会因污染现象的出现降低电网系统的电能质量。目前，大型光伏电站运行实验中发现，单一的并网逆变器输出电流谐波比较弱，但多台逆变器共同作用下，电流的谐波可能会不断增加，导致输出电流过大的情况[6]。
5、结语
电力系统在日常生活中占据着重要的地位，满足人们的生产生活各项需求。大规模的光伏发电有效地解决了我国能源不足的问题，减少了环境的污染程度，有利于可持续发展。但是，由于现代电力系统不够完善，未做好光伏电源接入的保护工作，对光伏电源的功角稳定性控制较差，使电网质量较差，安全性程度降低，影响电力的全面推广。在未来，电力企业构建新型电力系统时，应加大对电力系统的规划、输电安全等方面进行全方位研究，使电力系统能够更高效、更稳定地发展，保障供电质量，促进我国可持续发展战略目标的实现，促进经济不断发展。
参考文献：
[1]郭丽虹.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].南方农机,2019,50(23):228.
[2]刘媛媛,鲍安平,丁荣乐.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].通信电源技术,2019,36(11):218-219.
[3]邹杰平.大规模光伏发电对电力系统影响分析[J].通讯世界,2019,26(6):222-223.
[4]李东升.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].智能城市,2019,5(1):69-70.
[5]朱安安,唐强强.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].建筑工程技术与设计,2019,(26):2821.
[6]张国祥.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].科技风,2019,(17):183.
论文作者:赵万鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
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