大规模光伏发电对电力系统影响

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 大规模光伏发电对电力系统影响 【摘 要】随着人们环保意识的 不断提升和科学技术的不断发展，光伏 发电作为目前技术较为成熟的新能源之 一，可以将人们对电能的需求有效的缓 解，但是由于光伏发电的发电原理与传 统水火发电存在较大差异，其应用会对 电力系统的频率、电压等产生一定影响， 因此本文主要研究的是大规模光伏发电 对电力系统影响的综述。 中国论文网 /8/view-12933184.htm 【关键词】大大规模光伏发电； 电力系统；影响 中图分类号： TM615；TM73 文献标识码： A 文章编号： 2095- 2457（2018）03-0138-002 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Impact of Large Scale Photovoltaic Power Generation on Power System ZHANG Zhi-wen DU Ze-yuan LUO Xi （State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd. Shiyan Power Supply Company， Shiyan 442000， China） 【Abstract】With the continuous improvement of peoples awareness of environmental protection and the constant development of science and technology， as one of the more mature new energy sources， photovoltaic power generation can effectively relieve the demand for electric energy. However， due to the principle and tradition of photovoltaic power generation， Water and power generation are quite different， and their application will have an impact on the frequency and voltage of the power system. Therefore， this paper mainly studies the -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 impact of large-scale photovoltaic power generation on the power system. 【Key words】Large-scale photovoltaic power generation； Power system； Influence 0 前言 在社会快速发展中逐渐暴露出能 源不足的问题，经济的发展提高了人们 的生活水平，这大大增加了人们对电力 资源的需求量，但是由于我国资源短缺， 在供应过程中逐渐出现供不应求的现象， 导致人们更加重视能源保护。目前一种 可应用的电能资源主要是太阳能光伏发 电，其可以有效的缓解传统火力和水力 发电供应不足的状况，更好的服务人们 的生产和生活。因此具体研究大规模光 伏发电对电力系统的影响具有重要的现 实意义。 1 大规模光伏发电系统的论述 1.1 光伏电池和阵列模型 构成大规模光伏发电系统的重要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 部分之一是光伏电池，因此需要具体仔 细的研究其排列情况，光伏电池等效电 路就是本文所说的大规模光伏发电系统 中的光伏电池，其核心主要是二极管模 型，而且其数学表达公式在 KCL 状态 下是确定的。周星宇认为与工程计算相 符合的模型表达公式是在光伏电池提供 电流、开路电压以及最大功率电压等情 况下确定的，之后利用串并联的方式展 现出大规模光伏发电系统中的阵列模型 1。 1.2 并网换流器和控制模型 并网换流器是一种暂态的并网特 性，这主要是从大规模光伏发电系统大 规模单元方面来说的。毛志成等人在研 究中发现目前内外环双层结构是大规模 光伏发电系统中主要使用的电压源型， 这样可以使双环的控制方式得以形成， 电流是内环控制方式的核心内容，其基 础衡量标准主是以外环的电流参考值为 主，而电流入网的目标是通过控制环节 和换流器装置共同来实现的；输入电压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 的过程是外环控制主要的内容，内环控 制的电流参考值是通过控制环节生成的， 其对换流器的并网策略和外特性具有直 接的决定性作用2。 在实际的应用过程中，主要对前 馈结构控制策略进行应用，其主要目的 是将控制器的设计进一步简化，通过这 种策略可以将换流器的暂态模型及时的 确定，同时可以将电力结构的处理方式 根据暂态模型确定下来，最后要在内控 制环节中直接添加这些控制条件。另外 内环控制环节具有很小的时间常数，因 此要想简化换流器和内环节控制，需要 对充分考虑仿真软件计算步长的适应性。 根据图 1 可知，有功和无功是光 伏并网环流率结构控制能力主要包括的 内容，但是要根据光伏发电系统的实际 需求对外环控制有功和无功并网策略进 行合理的设计，图 2 是具体的外环控制 模型。 2 大规模光伏发电系统对电力系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 统的影响 2.1 影响有功频率的特性 随机波动性、低电压时无功动态 特性不具备、四象限控制能力和脱网现 象等是大规模光伏发电具备的特性，这 些特性会改变电力系统的稳定特性，从 而对系统的正常运行和规划造成一定的 影响。包玉刚等人在研究中指出光伏电 力随机波动性的幅度和频率会严重冲击 系统的有功平衡性，从而对系统一二次 调频和有功经济调度等运行的特性造成 影响，同时会大大增加频率质量越限等 相应的风险；在接入光伏后对改变系统 备用优化策略，针对这种情况，需要将 常规机组等电源有功频率协调控制的 m 应性需求进行及时的调整；而且由于 非旋转静止元件是光伏电源的实质，由 于不断增加接入的规模等原因大大降低 了系统的等效转动惯量，使系统应对功 率缺额的能力进一步恶化，这样增加了 频率迅速变化的风险，从而对其正常运 行造成不利影响3。 2.2 影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 功角稳定性 王果等人在研究中发现静止元件 是光伏电源的本质，在功角振荡过程中 其本身是不参与的，因此功角稳定性的 问题自然不会存在，但是由于其特性， 如随机波动等，导致在接入大规模光伏 以后对电网原有的潮流分布和传输功率 等进行了改变，而且在故障穿越期间， 光伏具备的动态支撑性能与常规组具有 一定的差异性，所以在接入光伏以后会 在一定程度上改变电网功角的稳定性， 而电网拓扑结构以及控制光伏电源技术 等对改变的程度具有决定性的作用，功 能稳定性在接入光伏以后可能被改善， 也可能会进一步恶化，只有通过仿真分 析具体的场景才能确定其造成的影响是 好是坏。另外如果故障没有足够的穿越 能力则会引发光伏并网的脱网现象，一 般在集中化和规模化以后这种现象更容 易出现，脱网现象会更加强烈的冲击系 统的稳定性，所以需要与实际并网情况 相结合，将大规模光伏的脱网风险及时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 和正确的评估和预测。程康在研究中发 现，我国光伏基地在集中接入以后将通 道潮流分布的均匀性进行了改变，而且 光伏电源的动态支撑性比较弱，通过对 这两项影响的分析可知，如果降低了通 道的传输极限，其安全性可以通过将光 伏电源切除来保障。 2.3 影响小扰动稳定性 虽然机械与电磁量不平衡的动力 学稳定问题是光伏电池本身不存在的， 但是电气不稳定运行是光伏电池普遍存 在的问题之一，因此电网的稳定性也会 受到并网后大规模光伏的影响。李娟主 要是对注入特定光伏功率问题进行了具 体的研究，其对理论上不稳定的一个运 行点利用小扰动法具体的分析，在具体 的分析中发现在与最大功率运行点的高 出力水平接近的地方更容易出现不稳定 的现象。李石头等人对光伏电气不稳定 运行机理从动态等效阻抗适配方面进行 研究，其认为只有光伏电站的直流侧电 容可以吸收故障期间不平衡的功率，而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 且由于电容具有较小的储能作用，所以 直流侧电压上升的现象是由功率的不平 衡性直接造成的，从而影响电源的正常 运行。丁明等人在研究过程中通过对小 信号数学模型的建立，其中光伏电池和 逆变器等都是该模型所包括的内容，对 小干扰对系统稳定性的影响通过特征值 法进行了分析，将光照扰动后的稳定性 用仿真模型进行了验证。 3 结论 我国电能供应供不应求的状况可 以被大规模光伏发电有效的缓解，而且 其与保护生态环境理念和可持续发展的 战略要求相符合。为了使大