摘要：光伏发电属于清洁能源的一种，从某个角度来说，它可以节约能源的使用，在一定程度上缓解我国能源不足的问题。但就目前的情况来看，大规模的光伏发电虽然给生活带来了便利，但也对电力系统造成了不同程度的影响，为此，我国电力人员必须客观分析这些影响，给出相应的对策，从而让电力事业快速发展。本文对大规模光伏发电对电力系统的影响进行研究。
关键词：大规模；光伏发电；电力系统；影响；研究
太阳能属于一种低碳、绿色、环保的可持续能源，在提倡节能减排的今天得到了广泛应用。以往电能的产生形式主要为水力发电和火力发电。其中，火力发电是利用煤炭燃烧实现电能源的转变，但煤炭属于不可再生能源，其总量在逐渐下降。水力发电也存在一定问题。太阳能作为一种可再生资源，对环境无污染，利用光伏进行发电符合人类可持续发展的要求。
1大规模光伏系统的仿真建模
1.1光伏电池和与之配套的阵列模型
此模型的最突出之处在于以单二极管模型作为基础，按照“基尔霍夫原理”形成与之“配套”的光伏等效电路，并且在其中以之为基础对各种理论公式做出有关的简化，并最终得到了可以匹配于相关的工程计算活动的诸多数学表达式。在这一体系当中，光伏阵列的模型最终获得的关键在于和其彼此对应的各种光伏电池模型与其间串并联关系之类，而形成模型的精髓在于对光伏组件差异（位于光伏阵列之中）加以相应的计算，并由此获得具备P-V这一特性的“多峰值”——这一步可以称得上光伏阵列集群建模过程中最为重要的环节。
1.2换流器以及内环控制模型的建立
光伏发电并网时的暂时特征与换流器有关，现在光伏发电的换流器大多是内外双环控制方式，外环控制电压的输入，经过一系列的控制流程之后计算出内环控制的电流参考，体现出外环控制的特性。内环控制电流的输入，输入的电流以外环控制得出的参考值为准，通过内环以及换流器的有效转换把光伏电流顺利的加入到电网中。
1.3光伏发电动态模型
在电力系统中的工作人员构建大规模光电发电系统，需要借助方程组法，针对系统中的各个状态性方程进行解答，得出联合方程组，在此基础上建立大规模光伏发电系统的动态模型。
1.4研发光伏发电系统模型
上述一些原理及技术为研发仿真型的电力系统奠定了理论基石，直到现在，我国已经研制出的平台有PSASP及PSD-BPA这两大类，这两类平台之中集合了光伏发电的动态及稳定模型，同时将大规模的光伏发电技术应用到了其中，而且在一些商业性较强的平台软件上面，已经出现了能够灵活定义的功能模块，这些平台的研发能够为我国的光伏发电系统建模提供相应的建设基础。
2大规模光伏发电入网对电网系统特性的影响
2.1光伏发电入网对功角稳定性的影响
光伏电源本身是及其稳定的，它不会参与到功角的震荡当中，所以不会影响功角稳定性，但是光伏电源在入网时对电网原有的功率分布、电力传输功率等全都改变了，使电网原本的功角稳定性发生变化，这种变化与电网原本的拓扑结构有关，有可能影响是有利的也有可能是不利的，具体的情况还要很据电网的具体拓扑结构和模型分析才能得出。光伏发电在进行并网时可能会出现脱网现象，这种现象会给电网的稳定性带来极大的冲击。功角失稳有一种类型为振荡型失稳，这种失稳使原本的系统运行点发生了变化，改变电网运行阻尼，这种失稳不但会造成机电振荡模式，还能给范围内的其他频段造成振荡。振荡的程度与光网接入位置和并网时的穿透率大小有关。
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2.2大规模光伏发电对无功电压的影响
大规模光伏发电主要在沙漠地区，这样的地区负荷水平偏低，电网的短路容量小，大规模光伏发电要通过高压输电网进行长距离送到，其波动的有功频率穿过附近区域电网和输电通道，对电网无功电压有影响，对途径的主线电压会产生影响。而且，光伏电源无功电压的控制能力不高，产生电压质量和稳定性的危险。大规模光伏进去既定的电网，改变了电网的原本构架，单一电源演变成两个甚至两个以上的电源模式，使整个电网的控制增加了难度。
2.3影响了系统有功频率特性
光伏发电拥有的特性包括了精致的电源、低电压穿越期间的不同特征、外处理的速记波动性、脱网现象较为频繁及环路器并网过程中的无转动惯性等等，这些特性的存在使得大规模光伏发电在介入时会破坏系统的稳定性，使得一些状态特性发生相应的变化，从而影响了整个电力系统的的规划与运行。除此之外，在实施光伏发电时，会产生较为频繁的随机被动，从而冲击了系统的平衡性，影响了对系统的一、二次调频，对电力系统的有功经济调度等一些运行特性会产生重大影响。与此同时，因为大规模光伏发电的介入，使得电力系统需要根据实际情况进行相应的调整。而且，由于电源是静止的原件，因此会随着所接入光伏发电的规模增大而增大，使得电源在实际运行时略显不足，则需要及时更换电源来满足光伏发电的需求。严重时还会导致电力系统崩溃，进而增加了所需维护的实际工作量。
2.4电能质量
现在，大规模光伏发电入网，要求电力网络改变原有的电原结构，调整光伏发电机组在系统中使用的数量，适当扩大或缩小规模，稳定电网构架，从而有效分流，并对电流的流向进行控制，以让电压保持在平稳状态，上下浮动较小。另外，人们生活条件有了很大的改善，使用的终端数量不断增加，使用的电量也在逐年上升，这无疑增加了电力网络供电的压力，有时甚至会导致光伏污染的出现。同时，光伏入网还会影响小扰动稳定性造成影响。因为光伏入网不会出现机械与电磁失去平衡的情况，但从另一个角度来说，却存在小扰动稳定性的现象，这一现象的出现，可能会为网络功能的使用增加阻碍。
2.5对小扰动稳定性的影响
光伏电池不存在动力学稳定问，和机械与电磁量不平衡无关，但是却存在有电气运行不稳定的问题，所以当大规模光伏并网之后，能够直接影响到电网的稳定性。当注入特定的光伏功率后，可以借助小扰动法来分析理论上的两个运行点，其中的一个运行点是不稳定的，其中的不稳定现象大多数出现在接近最大功率运行点的高出力水平。而在动态等效阻抗适配概念的基础来对光伏电气运行不稳定点的机理进行分析发现，故障期间的不平衡功率吸收只能够依靠光伏电站的直流侧电容，但是受到电容储能作用小的影响，不平衡功率促使直流测电压的快速上升，影响了电源的可靠运行。同时也可以通过建立含光伏电池和逆变器等小信号数字模型，通过特征值法对遭受小干扰后的稳定性进行分析，对光照扰动后的稳定性进行仿真验证。
结束语：
大规模光伏发电系统能够在一定程度上缓解用电紧张的局面，但是同样也会对电力系统造成一定的影响，在电网系统中接入大规模光伏发电系统的过程中，需要对其中的不确定因素进行分析，尽可能的遏制其给电网运行带来的负面影响，以此来发挥其整体功效和作用。
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论文作者:黄金波,谷炜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：光伏论文; 电网论文; 电力系统论文; 稳定性论文; 系统论文; 模型论文; 电源论文; 《电力设备》2018年第10期论文;