摘要：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。因此，明确电力系统可能受大规模光伏发电的影响，并有针对性地对其加以解决已经成为了当下电力企业的一大任务。本文主要分析了大规模光伏发电对电力系统的影响。
关键词：大规模；光伏发电；电力系统；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，将大规模光伏发电接入电力系统之中是社会发展的必然结果，由此而产生的影响也是十分明显的。笔者结合实际经验，从光伏发电并网系统的概述分析入手，对大规模光伏发电对电力系统的影响，及其大规模光伏系统的建模与仿真分析提出了几点思考。
1光伏发电并网系统的概述
光伏发电并网系统是指把已经形成的电流传送到电力系统，经过网逆变器与变压器的传输，把电能转到公共电网，过程中不会用蓄电池储存电量。因为光伏发电形成的电能在电网中直接省略了蓄电池这一步骤，所以，其能量损耗较少，占中的空间要小于其他电力设施。现在，大规模的光伏发电产生的电流，都会并入到大的电网中，而并入后，由于光伏自身的传送特点，每向外输出功率，都会让电网系统运行产生的电压或短或长，影响电流的传输。
2功能强大的大规模光伏系统的建模与仿真分析
当前形势下光伏发电在电力系统运行中的应用范围正在扩大，其中的装机容量所占比例日益提高。为了对大规模光伏发电与电力系统交互影响的各种研究成果进行总结，需要注重大规模光伏系统的建模与仿真分析。具体包括以下方面：
（1）了解光伏电池及相关的模型。大规模光伏系统运行的过程中，对光伏电池的依赖性较强。因此，需要结合光伏电池的实际应用状况，获取相关的等效电路，进而在计算机网络三维空间中构建出光伏电池模型，从而了解系统运行中光伏组件的差异性，确保光伏阵列设置能够达到电力系统稳定运行要求。
（2）内环控制系统构建。大规模光伏系统构建的过程中，需要在光伏发电模型构建的基础上，了解与换流器相关的控制系统。其中，光伏电压输入值控制时依赖于外环控制系统；光伏电压输入值转变得到的电流参考值，则需要通过内环控制系统科技进行控制。因此，为了加强对光伏发电时电流输入值的有效控制，应根据电力系统的实际情况，构建出内环控制系统，了解其中电流控制的具体情况。
（3）建立符合光伏发电系统要求的动态模型。大规模光伏发电系统建模目标的实现，需要对光伏发电系统中的各组成部分进行分析，明确彼此间的关系，建立相应的方程组，最终得到光伏发电系统模型。同时，需要采取有效的方式将逆变器的控制作用表达出来，最终得到各个部分对应的方程，用方程组的方式构建出符合光伏发电系统要求的动态模型。
（4）建立符合光伏发电系统要求的稳态模型。基于电流控制模式的逆变器，根据行业技术规范要求接入到电网中，可以为光伏发电系统稳定运行打下基础。结合系统各部分的组成结构进行潮流计算时，应对其中的节点电压、接入网电流、系统运行时的有功功率进行考虑，最终得到包含变压器、逆变器等多个组成部分稳态模型潮流方程。
（5）系统仿真分析。运用专业的电力系统仿真平台对构建得到的大规模光伏发电系统模型进行仿真分析，可以对系统模型的实际应用效果进行综合评估。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆像PSD-BPA、PSASP仿真平台，都可作为重要的仿真技术手段实现大规模光伏并网分析，并设置出系统软件的各功能模块，促使大规模光伏发电系统实际应用中能够达到预期效果。
3大规模光伏发电对电力系统的影响研究
（1）对有功频率特性的影响。实施光伏发电时会出现外出力随机波动的现象。光伏元件属于静止元件，不参与功角震荡，因此不存在功角的稳定性问题。如果利用换流器来进行并网操作，操作过程中不会产生太大的波动。如果有低电压穿越时，无功或有功动态特性就会突显。如果电子元件对电源的抗动性和过负荷能力较差，就易发生脱网现象。如果利用逆变器来进行并网操作，那么四象限的控制和有功或无功的耦合能力就会突显。在进行光伏系统并网操作时，以上特征都会使得大规模光伏接入电网时使电网的稳态或暂态的特性发生改变，对系统之后的运行情况造成极大影响。
（2）对无功电压特性的影响。大规模光伏接入电网时，接入地方大多为戈壁、荒漠等地区，而这些地区的负荷水平相对较低，相应的地区电网短路容量也小。大规模光伏需要依靠高压输电网来进行电流的输送，有功出力会发生随机波动，对近区的电网和长输电的管道进行有力的穿透，这样会在很大程度上影响电网无功平衡的特性，导致沿途的母线产生大幅的波动；同时，会因并人电网中的光伏电源的无功电压支撑能力相对较弱而影响电压质量，加大电压失稳的风险。如果将大规模光伏通过分散的方式接入电网系统，就会对电网原先所具有的辐射状的网架结构产生影响，单电源结构会成为双电源结构或多电源结构，电网潮流的分布方向及大小会发生改变，从而对电网的配电质量产生影响，影响程度会因光线接入的位置及接入规模等而不同。
（3）对功角稳定性的影响。在大规模光伏系统中，光伏电源属于一个稳定元素，在接入电网系统后既有可能改善、也有可能恶化功角稳定性，在故障穿透能力不够时还会产生脱网的现象。接人光伏后，波动的光伏出力会改变系统运行点，同时并网后的逆变器与常规机组相比控制策略不同，因此会对系统阻尼产生一定的改变，不仅对系统中原机电震荡模式产生影响，也会产生新频段范围内部的震荡。
（4）对小扰动稳定性的影响。光伏电池虽然在机械和电磁量不平衡方面不存在问题，但是在电气运行方面存在不稳定的问题，因此在大规模光伏接入电网时会对电网的稳定性产生一定的影响。发生故障时，不平衡功率只能由光伏电站的直流侧电容来吸收，但是电容的储存作用相当小，吸收的直流侧电容会直接导致直流侧电压不断上升，给电网安全运行造成很大影响。
（5）对电能质量的影响。大规模光伏的接入导致大规模的非线性负载加入系统，在很大程度上会对电能造成污染，使得电能质量产生问题。逆变器的开关速度变得缓慢就会导致输出失真，从而出现谐波；太阳光变化幅度越大，产生的谐波也就越大；大规模光伏并网时还会出现谐波叠加的问题；同时，直流的注入也是光伏接入电网时产生的重大问题。
（6）对配电保护的影响。大规模光伏接人电网会使得原电网的网络架构产生变化。如果变压器的连接方式不同，会形成额外的接地回路，从而对零序电流造成影响，或在发生单相接地故障时加大未短路相对地电压，改变继电保护的动作特性。为防止出现非同期合闸，对于接有经逆变器并网的线路或母线，备用电源自投装置的动作时间必须大于逆变器反孤岛保护最大时间。
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[5]关于大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].李民.科技展望.2016(17).
论文作者:何云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
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