大规模光伏发电对电力系统影响综述寇菁悦

大规模光伏发电对电力系统影响综述寇菁悦

寇菁悦

西南大学工程技术学院电气工程及其自动化专业

引言：

全球不可再生能源枯竭，环境的进一步恶化，导致全球人民对可再生无污染能源利用的呼声空前强烈，而大规模光伏发电恰逢其时地出现在人么难度视野中，代表着一个以新能源发现的标志性电力系统时代的到来。不过，在光伏发电的广泛推行下，也迎来了巨大的挑战，无论是安全问题，还是在对电力系统的规划、仿真、吊证、控制等因素上，都备受广大人名群众的关注，主题上，光伏发电呈现的状态是规模化分散开发、低高压转换、就地消纳和大规模集中开发、中高压转换、高压远距离输送，本文将从这两个方面出发，对现今光伏发电进行综合的分析。

一、大规模光伏系统的概述

（一）光伏电池和阵列模型

在基尔霍夫原理的可得光伏电池模型数学表达式的简化可以看出，单二级管模型的光伏电池等效电路的基础，是需要光伏电池供应商提供相关参数的，在参数中找到开路电压Uoc、最大功率点电流Im、最大功率点电压Um、电路电流Isc。然后根据这些参数，计算出适合于工程的模型表达式。而光伏阵列的集成模型，是需要以光伏电池模型和串并联关系组合进行一定的推导和计算，最终得出最终的光伏阵列模型，这其中的难点是供应商提供的各个组建的差异性会导致P-V特性多峰值的变化，对光伏阵列逆变器的模型有一定程度的影响。

（二）并网换流器和控制模型

大范围光伏发电中单元方向是并网换流器的主要特定，而现今光伏发电系统通常应用的电压模型是内外环双层结构，主要是以控制方向为主，起到控制电流的作用，从而达到电网入网的目标，而在换流器和内外环控制模型上，又有不同的特征，本文将进行简要的分析。

1.简化控制器设计

在简化控制的设计上，通常情况下，是应用前馈解耦控制方式，即下图1、图2所示的简化模型和换流器及内环控制机电暂态模型中的方法。

将dq0坐标系下的换流器机电暂态模型，进行d、q轴电压、电流解耦上的简化，并添加到内环控制。这样，就能极大程度的改善内环控制环节的时间常数，从适应仿真软件计算步长考虑，对换流器及内环控制进行简化。

2.外环控制模型

外环控制模型主要是一种依靠电网对光伏发电系统的要求，而进行设定和实现换流器的并网策略，通过对换流器及内黄控制模型的观察，可以看出光伏并网换流器是拥有有功、无功的解耦控制能力的。

3.其他控制保护功能的模型

在逆变器等环流装置的完整模型上，实现并网性能上的优化，起到更多的附加控制及保护能力，主要集中在对MPPT控制，低高压转换的保护和孤岛保护，在保护功能的模型的设置上，要根据实际光伏系统进行控制保护，及时的建立相应模型，以做到对电网稳定性能的综合分析。

二、大规模光伏发电系统对电力系统的影响

（一）对有功频率的影响

大规模光伏发电是随机波动性的，在低电压无功动态状态下，四象限控制能力和拖网现象都是严重影响电力系统稳定性的重要因素，严重的情况下，会对电力系统的正常运行产生严重的影响，尤其是光伏发电特点之一的随机波动性，如果在发电过程中，光伏发电的波动浮动过大或者频率加快，会严重的影响到光伏发电的平衡，导致对发电系统的其他性能也造成严重影响，甚至会导致频率和质量都远远超过限定频率，所以在光伏系统正常使用后，要进行优化策略的调整，同时，要对常用机组等设备进行调整，在一定的基础上，保证光电系统的正常运行，必须要注意的是，光伏电源的实质，乃是没有旋转的静止原件，在操作时必须要注意光伏规模问题，如果在进行大规模操作时，有可能会引起系统功率缺少等严重问题，对系统的正常运行有非常严重的影响。

（二）对功角稳定性的影响

光伏电源其实不参与功角震荡过程的，因为它的本质，是静止不动的原件，以导致的结果是功角的不稳定性，在承受一定程度的光伏发电时，会有随机波动的现象发生，而在大范围光伏发电中，光伏电源能够改变电网本身的潮流分布和传输功率，这其中存在着很多的，就拿光伏动态支撑和平常的特别相比较，光伏在接入后，电网功角稳定性就会被直接的改变，而改变值是根据电网结构和对光伏电源的控制水平来衡量的，但总体来说，电网接入后对功角稳定性是起到一定的稳定作用的，这需要根据光伏发电现场的情况和基于模型模拟的场景进行综合分析的。而在我国的光伏基地，通常是通过潮流分布的平均形态而产生的变化的，因为在我国，它是接入到光伏基地的，而在关服电源方面，它的动态支撑能力还是有一定的不足，所以在保护通道信息极限值的时候，通常采用切断光伏电源的方法。

三、结束语

综上所述，基于大范围光伏发电的使用，极大的节省了对不可再生资源的利用，有效的提高了对可再生资源的利用，很大程度上解决了能源枯竭的问题，尤其是在集成发电上，光伏发电替代了传统发电，尤其是就地取用和远程供电上，极大的节省了资源消耗，在对光伏发电机组的分析中可以看出，光伏发电是通过半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要构成是太阳电池组、控制器和逆变器三大部分，其主要结构是由电子元件构成，而大规模光伏发电主要影响着电力系统的功频率、功角稳定性等。

参考文献：

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[2]郭磊.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].科技创新导报,2018,1504:35+37.

[3]包玉刚,夏勇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].通信电源技术,2016,3304:233-234.