大规模光伏发电对电力系统影响综述

摘要：光伏发电是我国一种新型能源产电方式，其主要利用太阳能电池收集太阳能并以直流电的方式进行储存，使用逆变器进行直交流转换后在相关区域内与电网进行并网，将其产出电能直接供给用户使用。在我国能源吃紧的情况下，更多发掘新能源来降低传统火力发电的占比是缓解当前困境的主要方式，光伏发电不仅极大的降低了发电所造成的资源消耗，且不会在发电过程中造成其他环境污染，真正对应了我国可持续发展的国家战略。光伏发电本身与传统发电方式有较大差异，所以在进行并网的过程中可能对电力系统产生一定影响，本文将对此进行研究。

关键词：光伏发电;电力系统;影响

我国虽然拥有相对完整的电网系统，但是我国幅员辽阔人口众多，在如此大的供电压力之下我国电能质量和供电品质一直存在一定问题，而进行系统改造则需要进行长期规划和巨额投资，因此，采用现代化新能源发电技术进行大规模组网是缓解当前电力系统压力的优秀方案，在众多新能源发电方式中，光伏发电一直是我国非常青睐的形式，我国是世界上光伏发电应用相对较早的国家，在相关技术上也有较深的积累，在这种情况下，我们大规模应用光付发电在技术上是完全可行的，但是在实际应用过程中由于光伏发电本身特性的原因，其对于电力系统仍存在较大影响，本文将针对大规模光伏发电对电力系统的影响进行分析。

一、原理及优势

光伏发电从原理上来讲就是能量转换的过程，硅质太阳能电池板，硅质材料自身在接受相对足量的太阳能后，发生光生伏特效应，进而产生直流电，且光伏发电系统自身一般情况下不需要储能系统，不论是大型太阳能电站还是小规模的太阳能电站，其都可以根据自身容量来与一定范围内的电网系统进行组网[1]。不使用储能装置能够在很大程度上降低电能损耗。当前我们常用的太阳能电池板就是利用不均匀半导体或者半导体与金属之间不同部位的电位差来实现光电转换，同时我们在半导体材料选择上目前也有单晶硅多晶硅等不同材料，可以根据自身所需以及投资规模等相应情况来进行选择。一般情况下，光伏发电具有能源利用率高，环保无污染以及提升电能质量等优势，尤其是在末端电压不稳定容易出现末端低电压情况的地区，其进行光伏发电并网后能够有效改善供电质量提升末端电压，缓解用电高峰的供电压力，并且光伏发电也被我国广泛应用为扶贫项目，既改善了贫困地区的供电质量又在政府扶持下提升了贫困人口的经济收入一举两得。

二、大规模光伏发电对电力系统的影响

（一）对电能质量的影响

上文中我们谈到，光伏发电并网对于改善末端电压有一定作用，但是其针对的是相对较小规模的分布式光伏电站，而如果大规模应用光伏发电并进行组网，那么其将会对电力系统整体产生较大的改变，这种改变极有可能引起供电质量下降的情况。由于我们在应用大规模光伏发电时大量分散的光伏发电机组在数量和规模上都有一定差异，其在并网输电时对整个电力系统产生较大影响，这让我们的分布式控制变得更加困难[2]。在一系列影响中，电网标准电压影响最为显著，由于大范围光伏发电并网过程中在电力系统中融入了人更多电子元器件，而电网本身具有复杂的电磁场，这些电子元器件在工作过程中对电网中原有电子元器件的工作造成一定影响，而这种影响往往会导致电压出现波动，进而导致电能质量下降。逆变器作为光伏发电并网过程中重要的设备，其担负着直交流转换的重要工作，而从当前大规模光伏发电并网情况上来看，仍存在逆变器自身响应速度较慢转换工作不能及时进行的问题，这种情况会导致光伏电站一端向电网输电不精准的情况，这一情况在电力系统整体中成为了谐波源，并且光伏发电还受到天气的极大影响，如果某一范围内阳光变化情况比较快，那么这一部分的电力输出就相对更高，加上逆变器没有及时反应参与到整体工作之中，就极有可能产生叠加的谐波，在小规模分布式光伏发电并网过程中这一问题还不明显，但是由于大规模光伏发电需要多台逆变器同时进行工作，所以谐波问题就相对更加明显，系统中存在谐波不仅会影响供电质量同时也会加速设备老化降低系统容量，并且影响安全用电[3]。

（二）影响无功电压

传统电力系统在持续进行供电工作的过程中无功电压一直保持相对平衡的状态，这是我们进行安全稳定供电的基础条件之一，而在大范围进行光伏发电并网的过程中我们需要大范围建设光伏发电设备组，再这样的需求下一般我们需要大范围的空地，且相关建设区域应该满足日照充足、电力需求较小的特征，为了满足这些条件，大规模光伏电站一般都建设在戈壁滩或者荒漠地区，这些区域虽然能够满足相应的建设需求但是这样的光伏电站在进行并网输电的过程中存在短路容量小的问题，在进行远距离的高压输电过程中会产生随机电波，这种随机电波正是影响无功电压平衡的主要原因[4]。

（三）对配电系统安全保护的影响

我们都知道整个电力系统是非常复杂的，不仅在线路分布上复杂程度较高，同时配电系统的技术指标也是比较高的，配电系统作为供电线路末端设备其安全保护系统是其稳定工作的重要措施，因此配电系统的安全保护工作成为了电力系统中安全防护措施的重要组成部分，但是在大规模光伏电站并网应用后，电力系统整体能量来源出现了变化，这使得旧有的电力系统运行方式受到了影响，这对于配电系统的影响也是极大的，我们在这种情况下使用原有的配电系统安全保护措施很难全面应对当前故障问题，因此很容易出现配电系统安全保护措施不能起到应有作用的情況。另外一些人为因素也会导致光伏电站在建设过程中存在影响配电系统的问题，例如使用了不符合相应建设标准的电子元器件等，这些都会导致配电系统出现安全问题，影响整个电力系统的正常运作[5]。

三、结束语

我们在进行大规模光伏发电并网的过程中，必须要事先进行缜密的计划设计工作，在全面考虑光伏发电并网对电力系统的影响后对整体并网计划进行不断地改进，在保障整个系统能够正常运转的情况下妥善利用太阳能来缓解当前供电压力。

参考文献：

[1]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.

[2]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.

[3]毛洪斌.大规模光伏发电对电力系统的影响综述[J].电力系统装备，2018 （9）： 34-35.

[4]赵文忠.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，2018 （25）：4354.

[5]何雨.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]消费导刊，2018 （26）： 184