大规模光伏发电对电力系统影响综述梁凯

发表时间:2020/4/14   来源:《城镇建设》2020年第2期   作者:梁凯,徐权,牟志强,朱二路
[导读] 电力的发展关系到我国各行业的发展,是我国经济建设中非常重要的基础能源
         摘要:电力的发展关系到我国各行业的发展,是我国经济建设中非常重要的基础能源。随着社会的不断发展,越来越多的化工能源被消耗,有的甚至是被消耗殆尽,同时造成了严重的环境问题。所以,人们把目光转向清洁型可再生能源。清洁型可再生能源不仅能够解决能源紧缺的问题,还能够降低对环境的污染。其中,太阳能凭借其取之不尽用之不竭的优点,成为人们的首选。
        关键词:大规模光伏发电;电力系统影响
        引言
        我国市场经济建设最近几年发展非常迅速,一片繁荣景象,同时行业之间有着非常激烈的竞争。大规模光伏发电系统主要是基于一定的光伏电池设备以及一定的发电模型,对于太阳能这一低碳、绿色环保的能源的开发利用。可以说大规模光伏发电系统对于自然的依赖性较大,其所产生的电压和频率等同传统的发电系统不同,因此,大规模光伏发电系统是否会对电力系统产生消极影响成为了发展大规模光伏发电系统的制约因素之一。
        1大规模光伏发电系统
        光伏发电系统发展至今,已经取得了一定的成就,在我国的电力供电系统中占据较为重要地位。但是,由于光伏发电具有间接性、随机性和周期性特点,大规模光伏发电更是具有并网性能质量建设问题。可以说大规模光伏发电系统在我国电力系统发展中并不是一帆风顺的,其因为光伏电池设备问题、并网换流器的质量建设问题,成为影响电力系统的重要制约条件。如光伏电池和阵列模型,大规模光伏发电是通过大范围的光伏电池的铺设以及阵列模型所建立起来的。根据当下的技术手段,光伏电池的设备技术核心是采用二极管模式数学表达式在KCL的情况下呈现出来的,而其阵列模型则是通过对这些光伏电池的串联后对其电流、开路电压和最大功率电压计算得出的,而当光伏电池出现压力问题时,则容易导致整个发电系统具有随机性,在发电总电量方面无法妥善的预测结果,由此也大大影响社会上对于电力系统的应用。同时大规模光伏发电系统是基于并网换流和控制模型下所产生的新的技术。通过借助并网换流器和控制模型的方式,其构建了一个双层结构的电压模式,旨在能够由此控制大规模光伏发电对于电力系统电压稳定性的控制。但是,在实际的运行中,双层结构的电压模型中电流数值变化更加随机且关联密切,因此在发电中,这样的操作技术埋下了电压不稳定的隐患。
        2大规模光伏发电对电力系统的影响
        2.1对电能质量的影响
        电能质量在电力系统运行管理过程中十分的重要,是电力企业竞争力以及信誉的一种体现。在光伏电力系统并网后,使得系统容量加大。光伏发电机组系统的数量和规模的不同,使得电力系统的整体框架有一定的改变,使得潮流分布的控制也更加的困难,对于配电网的电压质量产生了很大的影响,使得用电的效果有一定的影响。如今,引进大规模光伏系统,使得大量电力电子装置改变现有的电力系统的固有模式,使得电力质量降低。逆变器的响应慢,使得输出精度降低,产生谐波,当某一区域的阳光变化快时,谐波的变动范围变大,并且可能发生波动叠加。如果并网逆变器单独工作的话,其输出电流谐波小,多台并网逆变器输出电流谐波将会超过基准。逆变器并行系统具有电网阻抗耦合效果,降低了并网逆变器控制电路的带宽和稳定的裕度,使得谐波不稳定,光伏发电站长距离输电线缆连接弱电网,使得一些谐波变大。
        2.2对有功频率特性的影响
        结合光伏发电的实际应用情况,可知其具有这些方面的特性:其电源是静止元件,不会产生转动惯量;发电时的外出力不恒定,具有随机变化的特性:不同时间段的有功与无功动态特性有所差异,且电源的抗扰动能力弱,会引发脱网故障;对逆变器依赖性强,具有良好的四象限控制能力。光伏发电这些方面的特性给电力系统的有功功率产生了一定的影响。具体包括:会影响系统的调频效果、调度过程中的经济性;备用设备的优化策略发生变化;系统既有的等效转动惯量发生变化,会使极端条件下的频率变化幅度加大;保护动作异常等。


        2.3电力系统同步稳定性的影响
        通常情况下,电力系统在运行中受到微小的干扰之后能够继续保持同系统中的同步电机间的同运行成为同步稳定性。对于大规模光伏发电系统而言,小扰动之后的同步稳定性受到较大程度的影响。通过分析可知,光伏电站的直流方向的测电流能够很好的吸收融合系统出现故障时出现的不平衡功率,但是同时光伏系统内的电容储存能力不够,导致系统另外位置的故障问题所产生的不平衡功率对于光伏电站的直流方向的侧电压产生影响。可以说光伏电站对于系统同步稳定性的控制是一个拆东墙补西墙的原理,其并无法控制小干扰下所产生的失衡问题。
        2.4大规模光伏发电对无功电压发展的影响
        大规模光伏发电还有很多正面影响,其中无功电压属于一种新型的电力技术,主要致力于解决电能供应过程中由于供电系统电阻过大而导致出现的电能供应缓慢问题,需要采取一定的措施以外力电压补给形式进行科学合理改进和完善。无功电压技术的出现,可以有效保证电力系统中电压的稳定性。若是与光伏发电技术相结合,能够在保证电压稳定的同时为电力系统的正常运行提供支持,最终实现无功电压技术在电力系统中的应用。光伏发电技术本身具有很好的稳定性,能够在无功电压运行的状态下实现电力系统对双电源和多电源的同时使用。光伏发电技术与无功电压技术在一定程度上起到了相互促进的作用。光伏发电的大规模应用促进了无功电压的发展与应用,而无功电压技术带来的良好效果为光伏发电的正常运行奠定了基础,两者正向发展形成了一个良性循环。
        2.5对配电系统保护的影响
        电网系统中,应用措施对于电网设备进行保护,通过相应的措施保证配电系统能够安全稳定地运行是非常必要的。对于配电系统进行安全保护以及电力企业有很大的帮助,是电力企业加大安全管理和质量管理的措施。通过大规模的光伏发电,使得配电系统的保护受到一定的影响,大规模的光伏连接使得配电系统本来的运行方式受到一定的影响,故障的特征也发生了变化。而现有配电系统的中保护装置不能起到保护的作用。在一些文献中,指出光起电力系统中的变压器连接的方式和常规方式差距较大,继电保护的特征也发生了变化。另外,还会由于人为因素对其产生影响,并且网光伏变换器十分敏感,一些员工在变换器中添加了不符合标准的保护设施,这也会对原配电系统中变电站的备用电源正常使用产生很大的影响。
        2.6对小扰动稳定性方面的影响
        大规模光伏发电中存在着电气运行不稳定问题,会对电网的稳定运行带来威胁,加大系统运行风险。因此,需要对大规模光伏发电中最大功率运行点的实际出力状况进行分析,了解电气运行不稳定机理。同时,若电容的储能相对较小,也会给电力系统中电源运行稳定性造成影响,应注重特征值法的合理使用,对小扰动后的系统稳定性进行分析。
        结语
        综上所述,发展大规模光伏发电十分重要。结合理论分析大规模光伏发电可能对电力系统造成的影响,要点主要集中在并网时对电压稳定的影响、入网对功角稳定性的影响、对电网质量的影响、对配电系统的影响以及无功电压发展的影响几个方面。这些结论能够在真正实施大规模光伏发电的时候发挥作用,帮助我国早日实现节能减排的目标,尽可能降低碳排放。
        参考文献
        [1]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.
        [2]王进川,耿晓娅,冯 妍.分析与探索大规模光伏发电对电力系统的影响[J].区域治理,2019,(4):174.
        [3]任东贤.大规模光伏发电对电力系统的影响分析[J].电力系统装备,2018,(8):62-63.
       
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