风力发电系统及稳定性

风力发电系统及稳定性2.1风力发电概述风能是当今社会中最具竞争力，最有发展前景的一种可再生能源，将风能应用于发电（即风力发电）则是目前能源供应中发挥重要作用的一项新技术。研究风力发电技术对我国大型风力发电机组国产化及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要意义。与火力发电相比，风力发电有其自己的特点，具体表现在一下几个方面：1）：可再生的洁净资源。风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗资源，不污染环境，这是风力发电所无法比拟的优点。2）：建设周期短。一个万千瓦级的风力发电场建设期不到一年。3）：装机规模灵活。可根据资金情况决定一次装机规模，有一台的资金就可安装投产一台。4）：可靠性高。把现代科技应用于风力发电机组可使风力发电可靠性大大提高。中大型风力发电机可靠性从20世纪80年代的50%提高到98%，高于火力发电，并且机组寿命可达20年。5）造价低。从国外建成的风力发电场看，单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。6）运行维护简单。现在中大型风力机自动化水平很高，由于采用了微机技术，实现了风机自诊断功能，安全保护更加完善，并且实现了单机独立控制，多级群控和遥控，完全可以无人值守，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电中的大修问题。7）实际占地面积小。据统计，机组与监控，变电等建筑仅占火电场1%的土地，其余场地仍可供农，牧，渔使用。8）发电方式多样化。风力发电既可并网运行，也可与其他能源，如柴油发电，太阳能发电，水力发电机组成互补系统，还可以独立运行，对于解决边远无电地区的用电问题提供了现实可行性。2.11国外风电发展现状20世纪70年代石油危机发生以来，西方发达国家积极地寻求新的能源，风力发电应运而生。风电在国外发达国家相当普及，尤其是德国，西班牙，美国等国家，风电所占的比重很大。2011年全球新增装机容量超过4000万kw，累计装机容量超过2.37亿kw。据2012年世界风电报告，2011年全球风电累计装机容量排名前十位的国家如图2-1所示，2011年各国风电累计装机容量占比2-2所示。图2-12011年全球风电累计装机容量排名前十位国家中国26.24%美国19.74%德国12.23%西班牙9.12%印度6.77%英国2.86%法国2.83%意大利2.75%加拿大2.22%葡萄牙1.72%其他13.52%图2-22011年各国风电累计装机容量占比表2-1为2006-2011年全球风电市场装机容量的情况说明表，由表中数据可看出在主权债务危机，欧元区财政失衡，全球经济整体低迷的情况下，风电发展还是取得了满意的成果。从整体数据来看，全球经济整体低迷的情况下，风电发展还是取得了满意的成果。从整体数据来看，全球的区域分布和市场格局大体不变，但新增装机容量的增速变缓，风电开始从快速发展向稳步发展转变。年份新增装机(MW)增速（%）累计装机容量（MW）增速（%）2006152457405220071986630938202720082656034120291282009386104515886432201038828119763724201140564423766920表2-12006-2011年风电市场增长率在风电机组的利用上，兆瓦级机组成为风电发展的趋势。海上风电可以节省土地资源，且风能丰富，风速较高，，噪声，人为景观和电磁干扰对风电的影响小，基于这些优点，很多国家都制定了海上风能计划并开展实施。截至2012年上半年，10个欧洲国家的56个风力发电场，共计1503台海上风电机组已经完全并网。图2-3示出了欧洲近年来海上风电装机容量的情况。效率高，转轴较短，在大型风电机组上更显经济性等优点，使水平轴风电机组成为世界风电发展的主流机型，并占到95%以上的市场份额。2.42并网后需要关注的主要问题1电能质量根据国家标准，对电能质量的要求有五个方面：电网高次谐波，电压闪变及电压波动，三相电压及电流不平衡，电压偏差，频率偏差。风力发电机组对电网产生的影响主要有高次谐波，电压闪变及电压波动。2电压闪变风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时，风机会从额定功率状态自动退出运行。如果整个风力发电场所有风机几乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显，容易造成电压闪变及电压波动。3谐波污染风电给系统带来谐波的途径主要有两种。一种是风机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波，不过过程很短。对于变速风机是通过整流和逆变装置接入的系统，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，不过随着电力电子器件的不断改进，这个问题也在逐步得到解决。另一种是风机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中，曾经观测到在风力发电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。当然与闪变问题相比，风电并网带来的谐波问题不是很严重。4电网稳定性在风电的领域，经常遇到的难题是：薄弱的电网短路容量，电网电压的波动和风力发电机的频繁掉线。尤其是越来越多的大型风力发电机组并网后，对电网的影响更大。在过去的20年间，风力发电场的主要特点是采用感应发电机，装机规模小，与配电网直接相连，对系统的影响主要表现为电能质量。随着电力电子技术的发展，大量新型大容量风力发电机组开始投入运行，风力发电机装机达到可以和常规机组相比的规模，直接接入输电网，与风力发电场并网有关的电压，无功控制，有功调度，静态稳定和动态稳定等问题越来越突出。这需要对电力系统的稳定性进行计算，评估。要根据电网结构，负荷情况，决定最大的发电量和系统在发生故障时的稳定性。国内外对电网稳定性都非常重视，开展了不少关于风电并网运行与控制技术方面的研究。风力发电场大多采用感应发电机，需要系统提供无功支持，否则有可能导致小型电网的电压失稳。采用异步发电机，除非采取必要的预防措施，如动态无功补偿，否则会造成线损增加，送电距离远的末端客户电压降低。电网稳定性降低，发生三相接地故障时，将导致全网的电压崩溃。由于大型电网具有足够的备用容量和调节能力，一般不必考虑风电进入引起的频率稳定性问题。但是对于孤立运行的小型电网。风电带来的频率偏移和稳定性问题是不容忽视的。由于变频技术的发展，可以利用交—直—交的变频调节装置的控制功能，根据电网采集到的线路电压波动的情况，功率因数的状况等和电网的要求来调节和控制变频装置的频率，相位角和幅值，使之达到调节电网的功率因数，为弱电网提供无功能量的要求。5发电计划与调度

传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性，以这两点为基础，发电计划的制订和实施有了可靠的保证。但是，如果系统内含有风力发电场，因为风力发电场处理的预测水平还达不到工程使用的程度，所示发电计划的制订变得困难起来。如果把风力发电场看作负的负荷，不具有可预测性；如果把它看作电源，可靠性没有保证。正因为如此，有必要对含风电厂电力系统的运行计划进行研究。风力发电并网以后，如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化，系统的动态响应将不足以跟踪风电功率的大幅度，高频率的波动，系统的电能质量和动态稳定下降受到显著影响，这些因素反过来会限制系统准入的风电功率水平，因此有必要对电力系统传统的运行方式和控制手段做出适当的改进和调整，研究随机的发电计划算法，以便正确考虑风电的随机性和间歇性特性。

2.5含风电的电网模型的建立及求解方法

2.51系统模型

计及风力发电场的电力系统潮流计算，其关键在于风力发电场模型的建立。针对不同类型的风力发电场，应当建立相应的潮流计算模型。

1普通异步风力机风力发电场

现有的风力发电场潮流计算模型多是针对普通异步风力发电机所建立的。由于异步风力发电机在发出有功功率的同时要消耗无功功率，而风速大小决定其有功功率输出量，消耗的无功功率取决于风力发电场并网点母线电压水平。针对普通异步机风力发电场这一特点，风力发电场模型可分为两大类：PQ模型和RX模型。

PQ模型是根据风力发电场的有功功率和给定的功率因数，估算风力发电场无功功率，然后作为普通PQ节点加入潮流计算。PX模型是把异步发电机的滑差s表示为有功功率和机端电压的函数，依据给定的初始风速和滑差，根据等值异步机电路得到等值异步机阻抗Z=R+jX,将发电机当作阻抗型负荷并网进行潮流计算，得到发电机电磁功率。此外依据风速量等对风力机机械功率进行计算，得出两功率差值，依此修正滑差，通过迭代计算最终计算得到风力机机械功率和发电机电磁功率平衡。

2双馈感应发电机风力发电场

对于双馈感应发电机，风速决定其有功功率的输出量，而无功功率的大小取决于机组的运行控制方式。恒功率因数控制，恒电压控制在潮流计算中，不同控制方式下双馈机组成的风力发电场可以看作是PQ节点或PV节点，但由于双馈机组功率组成的复杂性，也不能简单处理。双馈感应发电机注入电网的有功功率由两部分组成：定子绕组发出的有功功率，转子绕组发出或吸收的有功功率，其无功功率也由两部分组成：定子侧发出或吸收的无功功率和变流器在发电机定子侧整流器（逆变器）发出或吸收的无功功率。

恒功率因数控制方式下，定子侧输出功率因数保持为恒定值，通过定子有功功率计算无功功率，进行相应处理后，可将风力发电场母线看作PQ节点。恒电压控制方式下，可将风力发电场母线看作PV节点，考虑定子侧无功功率受转子绕组，定子绕组以及变流器最大电流的限制，在无功功率越限时，节点性质由PV节点转换为PQ节点。

2.52求解方法

潮流计算是指根据给定的电网结构，参数和发电机，负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态的参数。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷节点的功率，枢纽点电压，平衡节点电压和相角。待求的运行状态参数包括各母线节点电压幅值和相角以及各支路功率分布及损耗等。

潮流计算是研究电力系统得最基本的一种电气计算。电力系统稳定计算，故障分析以及系统规划都以潮流计算为基础。目前，潮流计算最成熟的算法主要有牛顿法和PQ分解法两种。普通异步发电机由于本身没有励磁调节，建立磁场需要消耗无功功率，且不能进行电压调节，因此不能将其看作PV节点。普通异步发电机在运行时，发出有功功率，消耗无功功率，为此通常要在出线端附近安装无功补偿装置，而机组消耗无功功率的大小与机端电压，发生有功功率的大小以及滑差率相关联，因此也不能把他简单看作PQ节点。双馈感应发电机组采用变频器进行控制，其有功功率与无功功率可实现解耦控制，实际运行中均可控。运行时，根据双馈感应风电机组控制方式的不同可将其近似看作PQ节点或PV节点。2.6影响风力发电系统电压稳定性的主要因素及防控措施2.6.1影响电压稳定性的主要因素1.影响稳态电压稳定性的因素在传统的稳态电压稳定性方面的研究中，最明显的就是看电压的变化，由于电压的相角一般是近似不变的，因此电压幅值的偏离就成为了最明显的特征。影响稳态电压稳定性的因素有很多，如风力发电场装机容量大小、接入电网电压等级、接入电网位置等，这些方面都会对接入地区电网的电压稳定性带来不同程度的影响。2.影响暂态电压稳定性的因素暂态电压稳定性研究的是受扰动后整个系统的电压稳定性问题。影响暂态电压稳定性的因素较多，其中，以短路故障的扰动最为严重和典型，常被用作检验系统是否有暂态稳定性的条件。因此，通过对短路故障的位置和类型进行研究，就可以了解风电接入电网对并网点的电压暂态稳定性的影响。风力发电系统在外部故障时的暂态稳定性取决于许多因素，如故障条件和网络参数。不同的网络参数和故障条件导致不同的故障情况，下面对外部的影响因素进行分析。a)电网的强弱。电网的强弱可以用电力发电接入点的短路容量来表示，一个系统某点的短路容量是指该点的三相短路电流与额定电压的乘积，是系统电压强度的标志。短路容量大，表明网络强，负荷、并联电容器或电抗器的投切不会引起电压幅值大的变化；相反。短路容量小，则表明网络弱。可用短路容量与风力发电场容量的比值来区分风电接入的系统是“强电网”还是“弱电网”。电力系统中电压变化与短路容量的关系为△U/U∝Q/Ssc（2-10）式中Ssc---短路容量。从式（2-10）可以看出，短路容量大，有扰动引发的电压变化量就小，易于扰动后的电压恢复。大型风力发电场接入强电网时，在发生三相短路故障后，即使没有动态无功补偿，电压也会恢复，而其再强电网中一般不会发生电压崩溃，而是易发生过电压。另外，风力发电场接入电网，有利于变风速风力发电机转子逆变器的快速恢复，以便进行无功和电压的控制。大规模风力发电场接入弱电网时，若发生不可控的电压降落，由于缺乏足够的动态无功补偿，则会有电压崩溃的危险。b)X/R的比值。对于X/R比值低的线路，分布式发电系统需要用有功功率来进行有效电压控制；对于X/R比值较高的线路，要依靠无功功率来改善电压状况，在风力发电机系统中，风能是一个不可预测的能源，有功功率会随风速的变化不断变化，如果风力发电场与电网连接线路的X/R比值比较低，那么在风速波动较大的情况下，会使电网电压有较大的幅度的波动，严重时将危及系统的电压稳定性，而在X/R比值较高的线路，可以装设无功补偿设备来抵消随风速变化的有功功率引起的电压波动。因此，选择合适的线路X/R比值有利于风能并网系统的电网稳定性。2.6.2防控措施风力发电场并网引起的电压稳定性的问题主要是由于风电并网运行时使系统的有功和无功不平衡造成的。特别是在无功的不平衡将直接导致电压不稳定，下面就详细讲解一下适合风电的电压稳定调剂措施。1.无功电器的选择同步发电机是系统中主要的无功电源，但仅依靠同步发电机输出的无功功率来调节风力发电场无功和电压并不是非常合适的。降低电压偏差需要尽量高的电压分布和少的无功传输，对于通常接入电网末梢的风力发电场，这增大了无功潮流的要求，也增加了损耗，二期输电系统中间点的电压也得不到加强；而精致同步补偿器由于价钱和生产条件等因素的限制，目前也并不是特别适合于风力发电厂的无功补偿。目前运行的风力发电场主要使用集中补偿电容器组并联电容器（电抗器）组作为无功电源，由运行人员根据系统无功电压情况来手动投切并联电容器（电抗器）组。在无功电压问题并不明显或不复杂的地区，手动投切并联电容器（电抗器）组是廉价且可靠地解决方案。风力发电场无功补偿还可以采用SVC（静止无功补偿器）装置，目前已有相关的使用记录。但主要是为了解决故障后可能带来的暂态稳定性问题。作为系统正常运行中风力发电场无功补偿设备，目前并未有使用实例。考虑到一个地区可能有多个风力发电场或者电网运行方式较为复杂可能带来的无功问题，SVC装置的调节快、输出平滑的优势便很明显。若不计成本，即使在暂态稳定性没有问题的情况下，也不失为一种好的选择。另外，对于大规模风电汇集接入的变电站，可以考虑采用加装感性补偿措施，平衡线路充电功率，增强电压调剂手段，如加装固定容量电抗器或可调节功率的电抗器。对于大规模风电基地，应对无功进行整体优化配置，以满足风电基地为最大输出和最小输出时电网电压在合格范围的要求。无功整体优化控制就是将风电基地的风力发电场变电站和汇集站内的并联电容器组、电抗器组、静止无功补偿装置等所有无功补偿设备按照预定的策略统一协调控制，使地区电压波动满足国标要求，最终实现电网的安全稳定运行。2.系统调压的应用同步发电机调压简单经济，应该充分利用。但考虑到风力发电场接入电网的位置以及同步发电机需要照顾近处的负荷等特点，一般情况下，只依靠同步发电机来调解电网电压并不能完全解决风力发电场引起的电压偏差问题。在电网中无功功率充裕的情况下，改变有载调压变压器变比的方法，对调节变压器低压侧电压是十分有效的方法。风力发电场中的风电机组所发出的电能要通过升压变压器送人电网，在保证风力发电场无功充足的情况下，通过调节变比来调节风力发电场升压变压器低压侧的办法是可行的。在风力发电场规划的过程中，应该充分考虑电网送电线路的选型问题，尽量降低线路上无功电压的损失。造成风力发电场电压偏差的主要原因是其在连续运行过程中对无功的需求，而串联电容器组补偿的方法的主要目的则是提高输送能力和暂态稳定性。此外，考虑到串联电容补偿的价格和可能带来的负面影响，串联电容器组补偿的方式并不适合风力发电场的电压调节。1.6.3风力发电场接入位置的影响当风电并入电网时，传统发电机组就要减少适量的功率输出，以适应风电的输出。风能具有间歇性和不可调度性，它的输出依赖于所在地的风能可用性，随着时间的变化而变化。这些都会对电力系统的可靠性和效率产生正面或负面的影响：风电对输出系统的影响主要依赖于风力发电场的地点与负荷量之间的距离，以及电能生产量与符合消耗量的相关性；此外，它也有可能改变风力发电场所产生的潮流的方向，以及系统中其他任何位置现有的发电机的潮流方向，同时减少或者增加系统损耗。如果随着并网风电的增加，这些影响非常大，就有可能出现部分电压分布会偏离其正常的运转限制值。因此，研究风力发电场的并入位置，是研究风力发电场并网引起静态电压稳定性的重要方面。下面通过对EPRI-36节点系统进行仿真计算，来验证风力发电场位置不同对于系统电压稳定性的影响。第三章光伏发电及电压稳定性3.1光伏发电概述将太阳能直接转换为电能的技术成为光伏发电技术。在国际上，光伏发电技术的研究已有100多年的历史。这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳能电池，1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上。1973年开始将太阳能电池用于地面。2002年，国家有关部门启动“送电到乡工程”，在西部七省区的近800个发电乡所在地安装光伏电站，该项目拉动了我国光伏产业快速发展。截至2013年底，我国光伏发电累计装机容量达到1716万kW。3.1.1工作原理光伏发电的工作原理就是在太阳光的照射下，将电池组件产生的电能通过控制器给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池通过控制器给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电，如图3-1所示。图3-1光伏发电工作原理3.1.2系统组成光伏发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、逆变器、交流配电柜、跟踪系统等设备组成。电池方阵在有光照（无论是太阳光，还是其他发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。国产晶体硅电池效率在15%～19%，国外同类产品效率为18%～24%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。蓄电池组蓄电池组的作用是储存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：自放电率低；使用寿命长；深放电能力强；充电效率高；少维护或免维修；工作温度范围宽；价格低廉。控制器控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此控制器是必不可少的设备。逆变器逆变器是将直流电转换成交流电的设备。太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波形可分为方波逆变器和正选逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。5．跟踪系统太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车，以及通信应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不论系统向何方行使，如何调头、拐弯，智能太阳跟踪仪都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳。3.1.3应用领域光伏发电产品主要用于以下三个方面：可为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活提供电力，还有微波中继电器、通信电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源。太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等。并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。3.1.4发展概况据调查数据显示，2011年，全球光伏新增装机容量约为27.5GW，与上年的18.1GW相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67GW。2011年以中国、日本、印度为代表的亚太地区光伏产业市场需要同比增长129%，其装机量分别为2.2GW、1.1GW、350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，新增安装量约2.1GW，增幅高达84%。我国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍，电池产量达到20GW，约占全球的65%。截至2011年底，我国共有电池企业115家，总产能为36.5GW左右。其中产能1GW以上的企业共14家，占总产能的53%；在100MW～1GW之间的企业共63家，占总产能的43%；剩余的38家产能皆在100MW以内，仅占全国总产能的4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。2009年7月16日财政部、科技部、国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》，随后又公布了《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》，决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式，加快国内光伏发电的产业化和规模化发展，并计划在2～3年内，采取财政补助方式支持不低于500MW的光伏发电示范项目；各种利好都给我国光伏发电产业注入了强劲的生命活力。希望在不远的将来，我国的光伏发电整体竞争力能够达到国际领先水平，光伏发电电力供应量在国内总电力供应中的占比能够达到更高的水平，从而更加有力地推动我国经济结构转型和能源结构优化。2011年8月初，国家发展改革委发布了《关于完善太阳能光伏发电网上网电价政策的通知》，明确规定2012年7月1日前后核准的光伏发电项目的上网电价分别定为1.15元/kWh和1元/kWh。这给光伏行业带来新的契机，同时许多业内人士认为，各地光照资源条件存在差异，采用“一刀切”的光伏上网电价，会造成未来一段时间西部地区光伏电装机容量的增速明显超过东部地区的现象。3.2含光伏发电系统电压稳定性研究现状及展望改善光伏发电系统本身的性能，使其能更好地并网发电是光伏发电系统研究的主流。目前，包含光伏发电系统电压稳定性研究的状况如下：文献【1】根据光辐射与光伏输出的关系，搭建了光伏出力模型；根据日辐射曲线（分钟级）来描述一天中户型光伏发电系统出力状况。这些光伏发电系统通过单相逆变器分散接入当地（莱斯特）400V的低压微网。文章根据当地的日负荷曲线，计算一天的动态潮流，发现夏日光伏出力渗透率最大为74%，冬日光伏出力最大渗透为47%，平均渗透率分别为29%和12%，并指出光伏接入点电压升高是光伏入网容量的限制条件。文献【2】基于电力电子变换原理和功率平衡原理，结合特定的控制策略，建立了并网光伏发电系统稳态模型，侧重于研究光伏出力随光辐射强度改变而改变的情况。文献【3】分析了光伏电站集中接入电网时，光伏出力波动对系统稳态性能和暂态性能的影响，指出制约光伏电站最大安装容量的主要因素是稳态运行时由光伏电站出力引起的节点电压越下限。文献【4】中对光伏发电系统的电池特性进行简化，建立适应于光伏发电系统接入对电网稳态运行研究的光伏电源模型：选取Benchmark典型中压配网系统和低压微网为计算算例，对典型天气条件、不同接入形式的光伏发电系统对其接入系统产生的稳态影响进行研究；结合常规调压方式和新型调压方式，提出了减少影响的措施。另外，考虑光伏发电系统的实际出力波动情况，建立适用于暂态稳定分析的光伏发电系统输出功率模型，对集中接入式的光伏电站出力波动引起的系统暂态响应进行分析，提出改善系统暂态响应的措施。在今后的十几年中，我国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。我国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿kW，年发电量可达1300亿kWh，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，我国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。因此，研究光伏并网系统电压稳定性的意义十分重大。3.4.3求解方法3.4.3.1潮流计算要确定包含光伏电站的电力系统在扰动前的初始状态，得到发电机（包括光伏电站）注入网络的功率和网络中各母线电压的幅值及相角，就需要计算包含光伏电站的电力系统的潮流。常规的潮流计算中，将系统母线分为PQ节点，PV节点和Vθ节点三大类。由于光伏电站的特殊性，求解包含光伏电站的电力系统的潮流时必须要考虑其本身的特点：通常情况下，光伏电站功率变换器本身不具备功率调节功能，并网功率因数由器件本身所决定，一般在0.99~1之间；稳态运行时，光伏电站通过并联电容器的投切和在并网点装设SVC可在一定范围内调节功率因数，因此在潮流数据中光伏电站一般设置为PQ节点。在逆变器的设计改变的基础上，光伏电站也可以具备一定的功率调节能力，此时在潮流数据中不能简单地把光伏电站处理为功率恒定的PQ节点，而是处理成PV—PQ节点，此时V填写控制目标电压值，无功的上下限按照实际光伏电站出力限制填写。3.4.3.2电压稳定计算1.PV曲线PV曲线通过建立关键母线节点电压和一个区域负荷或传输界面功率之间的关系，从而指示区域负荷水平或传输界面功率水平导致整个系统临近电压崩溃的程度。PV曲线法是从当前系统稳态运行点出发，逐点得出系统过程的变化轨迹，并且通常把PV曲线拐点看作电压稳定极限状态，主要包括连续潮流法和重复潮流发两种。重复潮流法基于常规潮流计算方法，通过不断增加负荷节点功率，以此来追踪PV曲线，其缺点是在功率极限点附近潮流雅可比矩阵近似奇异，会导致潮流方程病态。连续潮流方法是后期提出的，用于对PV曲线进行追踪的非线性方法，通过对参数进行设置，引入一维校正方程，采用预估校正的方法对下一潮流值进行预估，由潮流方程求解校正，解决了雅可比矩阵在极限点附近奇异的问题，正是这一特点使连续潮流法在PV曲线求取中得到了大范围应用。从计算的角度来看，相比于重复潮流法，连续潮流法速度较快，且可以得出精确的电压稳定极限以及相对完整的PV曲线。2.VQ曲线

VQ曲线表示系统关键母线电压与该母线无功功率之间的相互关系，它反映系统中某母线节点能够提高无功功率支持而不会导致电压崩溃的能力。该曲线以母线电压为横坐标，以无功功率为纵坐标。

计算VQ曲线的目的是通过测试节点的无功功率来检验系统的鲁棒性。VQ曲线底部切线斜率dQ/dU=0,表示系统电压崩溃点。曲线底部右侧区域dQ/dU>0，为系统稳定区域；左侧区域dQ/dU<0，为系统不稳定区域。系统运行点与底部电压崩溃点纵坐标之间的距离表示该母线节点的最大无功负荷裕度，对应的底部点纵坐标为母线节点最小无功需求。VQ曲线的斜率表示了该母线节点的刚性，dQ/dU值越大，刚性越好。3.灵敏度分析法灵敏度分析法是以潮流计算方程为基础，从定性物理概念出发，利用系统中某些状态参数量之间的变化关系，即他们之间的微分关系来研究电力系统的电压稳定性。灵敏度分析法的基本方程是节点功率平衡方程。灵敏度分析数学方程为F（X,U,a）=0（3-16）Y=G(X,U,a)（3-17）状态方程式（3-16）包括PQ节点的有功和无功平衡方程以及PV节点有功平衡方程，输出方程式（3-17）包含PV节点无功功率方程，网络损耗方程，平衡节点方程以及支路潮流方程等。灵敏度分析法是最早使用于静态电压稳定性分析方法之一，目前应用也较为广泛，其原理较为简单，不仅给出了电压崩溃指标，还可以得出各节点电压支撑能力的强弱以及需要的应对措施等信息。但是灵敏度直指标计算时并未涉及负荷的静态和动态特性以及发电机的无功支撑能力，因此，灵敏度指标作为电压稳定性指标还存在着一定的局限性。3.5影响电压稳定性的主要因素及提高电压稳定性的措施3.5.1影响电压稳定性的主要因素在传统配电网中，有功、无功负荷随时间变化会引起电压波动，越靠近网络的末端，电压的波动越大。光伏电源接入配电网后，一方面，电压同样会随着有功、无功负荷的变化而变化；另一方面，环境条件特别是光照强度的变化会引起光伏电源输出功率的变化，在光强急剧变化的极端条件下，光伏电源输出功率的变化会引起电压波动。光伏电源接入配电网后，引起并网点电压波动的印度有多种，如光伏电源容量与当地负荷不匹配引起的电压波动，光照强度变化引起的电压波动，以及光伏电源接入点的不同、接入容量的不同和接