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浅析大规模光伏发电对电力系统影响

时间:2015-08-18   作者:三维钢构 点击:


  电能作为一种广泛意义上的清洁能源,目前,其在我国国民生产、生活中占据的地位越来越重要。以往,我国电力能源的主要来源为以煤炭为原料的火力发电和以水力为能源的水力发电。随着当前煤炭资源的逐渐枯竭,加之水力资源的可控性较差、我国的电力需求逐步扩大,利用光能发电已经成为主要的研究方向之一。太阳能光伏发电与风力发电、生物质能源发电一并作为我国当前比较清洁的发电方式,得到了越来越广泛的应用。太阳能光伏发电主要是以中、小规模存在,这些规模的电能在我国已经成为一个微网系统,接入了我国电网大系统中并网运行。将光伏发电产生的电能并入电网,大大扩展了光伏发电的使用范围、提高了灵活性。但因光伏发电产生的电力能源采用了特殊的方式并入公共电网,在并入电网过程中会产生一系列的问题,需要深入研究。因此,笔者结合研究,对当前主要发展的大规模光伏发电产生的影响进行了研究,对促进我国光伏发电技术的提升具有一定的推动作用。
  1.光伏发电并网系统概述
  光伏发电并网系统依靠光伏电池方阵形成电流、送入并网逆变器和变压器,中间不经过蓄电池储能环节,由变压器或逆变器直接将电能输入公共电网。由于光伏发电系统产生的电能并入电网不需要蓄电池的储能、释放等过程,所以,其能量消耗水平更低,且占地空间更小。目前,对于大规模光伏发电,均采取并入大电网。但光伏发电并入大电网后,往往因光伏部分的逆变器离散动作和发电间隙性的特点,在向电网输送功率或被电网输送功率时,都会造成整个电网系统电压的短时或长时变化,这些是大规模光伏发电并网时需要研究和解决的问题。
  2.大规模光伏发电对系统特性的影响
  2.1.对系统无功电压特性的影响
  对于.光伏发电,往往需要在海拔高、日照时间长的戈壁、沙漠等地区建设发电设施,由于这些地区的人口数量少、对电力的需求较低,所以,负荷水平较低。光伏发电接入的地区不会存在过大的电网短路容量,大量的光伏发电产生的电能都需要借助高压远距离输电网络输送。在此过程中,出现的随机波动的有功出力会对电网的无功平衡特性造成一定的影响,进而使输送线路沿线的母线电压出现大幅度波动。此外,由于当前并入电网的大规模的光伏电源自身的无功电压支撑水平有限,进而使电压质量出现越限甚至失稳的风险进一步增大。
  2.2.对功角稳定性的影响
  采用大规模的光伏发电时,由于光伏电池方阵发电后的电能经过并网逆变器和变压器并入电网后,具有随机波动和没有转动惯量的性质,使电网原有通道的传输功率和潮流分布受到
  了一定的影响,进而使电网系统的等效惯量减小。同时,在穿越期间,光伏具有与原来常规发电机组不同的动态支撑技术,因此,当大规模光伏发电接入系统后,电网的功角稳定性会出现一定的变化。这种电网功角的变化与光伏并网的规模、位置、光伏电源的控制技术、电网的拓扑结构有关。结合相关研究分析发现,光伏接入对功角稳定性可产生正面影响,也可能起着负面作用,进而降低电网功角的稳定性。
  2.3.对电能质量造成的影响
  大规模光伏发电机组接入电网运行后,对原先电网系统中的单电源结构进行了扩充,且不同数量和规模的光伏发电机组的接入使电网的网架结构出现了变化,进而使电网的潮流分布难以得到有效控制,降低了配网的电压质量,加之电网中用户端电子器件的数量不断增长,对电力系统也造成了一定的负担和污染。
  3.结束语
  对于大规模光伏发电而言,不仅拓展了我国电力资源的来源,还使人们越来越重视环境和节约用电问题。为了更好地促进大规模光伏发电机组的有效运行和生产,从而广泛服务于大众,应对光伏大规模光伏发电机组进行研究,对于其接入配网系统的行为进行研究,对其接入后可能对原先单一电源的电网造成的影响进行研究,从而为相关专家和学者进一步研究消除这些影响的措施提供参考,也为更好地利用太阳能作出一定的贡献。未来,越来越多的光伏发电机组并入电网系统是不可逆转的趋势,因此,相关电力工作者应加快研究速度,消除一切阻碍光伏发电并入电网的问题,从而提升我国电力事业的发展水平。

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