徐曉霞 彭端丹

摘 要：由于大規(guī)模光伏發(fā)電的產(chǎn)生，為社會(huì)生產(chǎn)帶來(lái)了很多便利，但是，也對(duì)電力系統(tǒng)造成了不良影響。本文主要介紹了光伏發(fā)電井網(wǎng)，分析了光伏發(fā)電的建模，探討了引入大規(guī)模光伏發(fā)電給電力系統(tǒng)造成的影響。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模；光伏發(fā)電；電力系統(tǒng)；影響

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷實(shí)施下，人們的生活變得方便許多，但是，有利就有弊，雖然，經(jīng)濟(jì)得到了發(fā)展，在資源環(huán)境方面，出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，不僅資源處于枯竭趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境也遭到了破壞。另外，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，不管是清潔能源，還是可再生資源，都擴(kuò)大了需求量。在很多國(guó)家中，逐漸應(yīng)用了太陽(yáng)能、風(fēng)力等來(lái)發(fā)電，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。這樣的發(fā)電方式是新的發(fā)電方式，通過(guò)光伏發(fā)電的有效應(yīng)用，在電力系統(tǒng)中，調(diào)度以及控制作業(yè)等引起了高度重視。

1 光伏發(fā)電井網(wǎng)的概述

太陽(yáng)能光伏發(fā)電指的是將太陽(yáng)光能，通過(guò)一些太陽(yáng)能電池組件，再利用一些半導(dǎo)體材料，轉(zhuǎn)化成電能。對(duì)于井網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)該利用光伏數(shù)組等，把吸收的太陽(yáng)能敷設(shè)能量充分轉(zhuǎn)化成為高壓直流電，在此基礎(chǔ)上，利用逆變器，生成正弦交流電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)方面，為了創(chuàng)造良好的發(fā)電條件，國(guó)家電網(wǎng)公司相繼頒布了多項(xiàng)政策，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目提供了大力支持。

光伏發(fā)電井網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)較多，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）有效節(jié)約了蓄電池儲(chǔ)能；

（2）光伏陣列能夠運(yùn)行在最大功率處，在發(fā)電效率方面，太陽(yáng)能的效果比較好；

（3）光伏發(fā)電井網(wǎng)能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)收益，通過(guò)設(shè)置分散的光伏系統(tǒng)，用戶能獲得供更多的電能，有助于緩解效電力傳輸、分配的壓力；

（4）光伏組件可以與建筑物相結(jié)合，不僅可以發(fā)電，還可以美化建筑物。

2 大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模

2.1 光伏電池與陣列建模

對(duì)于光伏電池來(lái)說(shuō)，是以單二級(jí)管模型為基礎(chǔ)，進(jìn)而形成的等效電路，而且，運(yùn)用了KCL，總結(jié)出了光伏電池的數(shù)學(xué)表達(dá)式。通過(guò)光伏電池的供應(yīng)商所給予的技術(shù)參數(shù)，可以計(jì)算出相應(yīng)的短路電流、電壓等。對(duì)于光伏陣列集成模型，利用光伏電池模型，以及串并聯(lián)的組合等，也可以得到。但是，光伏電池與其陣列模型，在形成的過(guò)程中，具有一些問(wèn)題，比如說(shuō)，在光伏組件之間，差異性比價(jià)明顯等。

2.2 換流器與內(nèi)環(huán)控制模型

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，換流器是核心組件，影響著光伏發(fā)電的暫態(tài)、相關(guān)的并網(wǎng)特性。如今，換流器的控制方法為內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)。對(duì)于內(nèi)環(huán)而言，電流輸入是主要方式，而外環(huán)控制形成的電流參考值是基準(zhǔn)，利用換流器，電流會(huì)流入輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。對(duì)于外環(huán)控制而言，電壓輸入為主要方式，而外環(huán)控制是利用電壓輸入完成的，在各個(gè)環(huán)節(jié)中，通過(guò)控制，得到內(nèi)環(huán)控制相應(yīng)的電流參考值。對(duì)換流器、內(nèi)外裝置進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常，設(shè)計(jì)人員會(huì)采取解禍控制措施，對(duì)換流器機(jī)電暫態(tài)的相應(yīng)電壓、電流等實(shí)施解禍處理，然后，添加在內(nèi)環(huán)控制中。要想實(shí)現(xiàn)模型應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化換流器，簡(jiǎn)化內(nèi)環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功能。

2.3 光伏發(fā)電的動(dòng)態(tài)模型

對(duì)大規(guī)模的光電發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建的過(guò)程中，技術(shù)人員往往應(yīng)用方程組法，得到各個(gè)狀態(tài)下的方程，并且，組建成聯(lián)合方程組。在這樣的條件下，針對(duì)大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)，也就逐漸構(gòu)建出了動(dòng)態(tài)模型。

2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)模型

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是利用逆變器，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)介入，在這個(gè)過(guò)程中，技術(shù)人員可以測(cè)算PV節(jié)點(diǎn)、PI節(jié)點(diǎn)等，還能針對(duì)含變壓器等，構(gòu)建在內(nèi)問(wèn)題模型的相關(guān)方程。對(duì)于大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)，要構(gòu)建多個(gè)模型。技術(shù)人員應(yīng)該綜合考慮，明確光伏陣列、變壓器參數(shù)等，根據(jù)防真模型，綜合分析并網(wǎng)。

3 大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

3.1 系統(tǒng)無(wú)功電壓特性

大規(guī)模光伏發(fā)電往往建設(shè)在戈壁、荒漠地帶，對(duì)于這樣的地區(qū)，往往負(fù)荷不高，大量電力主要依靠高壓輸電網(wǎng)的外送。在該過(guò)程中，對(duì)電網(wǎng)的電壓特性會(huì)受到影響，尤其是母線電壓，波動(dòng)較明顯，會(huì)影響電壓的穩(wěn)定性。另外，在有的地區(qū)中，通過(guò)接入大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)，會(huì)改變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，降低電壓質(zhì)量。

3.2 功角穩(wěn)定性

當(dāng)大規(guī)模光伏被接入電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，原有的潮流會(huì)改變，也會(huì)降低系統(tǒng)等效慣量，影響了電網(wǎng)功角的穩(wěn)定性。不過(guò)，這樣的變化也會(huì)帶來(lái)良性影響。由于某些故障的出現(xiàn)，電網(wǎng)穿透能力會(huì)明顯降低，造成脫網(wǎng)問(wèn)題。

3.3 電能質(zhì)量

由于引入了大規(guī)模光伏系統(tǒng)，電力電子等的應(yīng)用也比較廣泛，不僅污染了原有的電力系統(tǒng)，電能質(zhì)量也會(huì)下降。比如說(shuō)，若太陽(yáng)光變化頻率很快，就會(huì)出現(xiàn)明顯的諧波波動(dòng)，甚至法還是能疊加問(wèn)題等。另外，通過(guò)引入直流，會(huì)造成電源波動(dòng)，降低電能的質(zhì)量。

3.4 有功頻率特性

由于大規(guī)模光伏的接入，隨機(jī)波動(dòng)很明顯，影響了系統(tǒng)有功平衡，另外，電力頻率的質(zhì)量比差，進(jìn)而增加了風(fēng)險(xiǎn)。不僅如此，系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也有所改變，應(yīng)對(duì)功率的波動(dòng)明顯，影響有功頻率的特性。

3.5 配電系統(tǒng)保護(hù)

接入大規(guī)模光伏電源之后，使配電系統(tǒng)出現(xiàn)了不同的故障，負(fù)而影響比較多樣化。有些工作人員在比較敏感的并網(wǎng)光伏變換器中，設(shè)置沒(méi)用的保護(hù)裝置，干擾了備用電源的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，通過(guò)大規(guī)模的光伏發(fā)電，在不同層面上，會(huì)影響電力系統(tǒng)。在日后的工作中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該有效的手段，將消極影響轉(zhuǎn)化成為積極作用，進(jìn)而推動(dòng)電力事業(yè)的發(fā)展。