区域治理智能电力与应用
分析与探索大规模光伏发电对电力系统的影响
王进川1 耿晓娅2 冯妍1
1.中电投石家庄高新热电有限公司，河北 石家庄 0500352.国电投集团东方能源股份有限公司热力分公司，河北 石家庄 050000
摘要：本文从大规模光伏发电入网的内涵和建模两个方面对大规模光伏发电入网进行了阐述，着重分析了大规模光伏发电入网对电力系统的影响，从而为我国的光伏发电产业的发展奠定坚实的基础。
关键词：大规模；光伏发电入网；电力系统；影响
社会经济的不断发展给人们带来诸多便利和好处的同时，也使得我国经济发展面临着资源枯竭、环境污染的不良境地。同时，社会经济的不断发展对各种清洁能源、可再生资源的需求量愈来愈高。例如，很多国家都开始应用太阳能以及风力等进行发电，确实发挥了良好的经济效益。作为一种新的发电方式，光伏发电的应用使得人们对电力系统的调度和控制工作等也更为重视。下面，笔者将对大规模光伏发电技术进行深入探讨。
一、光伏发电井网的概述
太阳能光伏发电就是指相关工作人员利用太阳能电池组件，在充分利用半导体材料电子学特性的基础上，将太阳光能转化成电能。而井网发电系统要通过光伏数组等将所接收到的太阳能敷设能量转化成高压直流电，然后再通过逆变器转变生成正常的正弦交流电。为了充分发挥光伏发电系统的作用，国家电网公司已经出台了多项，努力支持光伏发电项目的进行。
光伏发电井网具有很多的优势特点: 第一，大大节省了蓄电池的储能; 第二，光伏阵列可以在最大功率处运行，太阳能的发电效率较高; 第三，光伏发电井网的收益率较高，而分散布置的光伏系统也能够为用户提供更多的电能，从而有效缓解电网传输与分配 的负担; 除此之外，光伏组件能够与建筑物结合起来，在发电的同时，也增加了建筑物的美观性[1]。
二、大规模光伏发电系统的建模
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。
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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]
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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。
三、大规模光伏发电对电力系统的影响
1对无功电压特性的影响
基于光伏发电系统的运行特点，一般情况下，规模较大的光伏发电系统需要在海拔较高，同时日照时间较为充足的沙漠或者戈壁滩等地区进行建立，另外，这个地区中的人口数量相对来说较少，对电力的需求量也会较小，在这样的情况下，电力的负荷水平较低；一般情况下，在光伏发电系统当中，不会存在较大的电网短路容量，这些由光伏发电系统所产生的电能都需要借助高压，来进行远距离电能输送，在这样的过程当中，会出现相应的随机波动，这些随机波动的有功出力会对电
网的无功平衡性造成一定程度的影响，这样的影响也会导致输送电能的母线电压产生较大幅度的波动，对电网的整体平衡性产生较大的影响；另外，目前的大规模光伏发电系统自身的无功电压支撑水平有限，在这样的情况下，光伏发电系统会对电网系统中电压的质量造成一定程度的影响，在严重的情况下，可以造成电压幅值越限。
2对功角稳定性的影响
根据大规模光伏发电系统的运行特性可以知道，经过光伏发电系统所产生的电能是经过变压器和逆变器直接并入公共电网，在这样的情况下，这些电能具有随机波动和没有转动惯量的特性，会对电网原有通道的传输功率和潮流分布造成一定程度的影响，使电网系统的等效惯量相应的减小；另外，光伏发电系统的动态支撑技术与原有的发电机组不同，当大规模光伏发电系统并入电网系统的时候，电网的功角稳定性会出现相应的变化，这样的变化与光伏发电系统的规模、位置和控制技术有着一定的关系。光伏接入对电网功角稳定性可能有改善效果，也有可能会导致恶化[3]。
四、结束语
综上所述，光伏发电是一种清洁的发电方式，从某种程度上讲，能够缓解我国日益紧张的能源问题，从而促进供电企业的可持续发展。目前，在大规模光伏发电入网的过程中会对电力系统的无功特性、功角稳定性以及电能质量等造成一些不确定的影响，并危害着大规模光伏发电机组的平稳有效运行。
参考文献：
[1]张央.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].低碳世界,2016(23):60-61.
[2]王果,李民.关于大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].科技展望,2016,26(17):114.
[3]李娟.分析大规模光伏发电入网对电力系统的影响[J].电子测试,2015(19):144-145.
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