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能源環(huán)境新聞

淺析大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響

星之球科技 來源:科技與創(chuàng)新2015-08-18 我要評論(0 )   

消除一切阻礙光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的問題,從而提升我國電力事業(yè)的發(fā)展水平。

       電能作為一種廣泛意義上的清潔能源,目前,其在我國國民生產(chǎn)、生活中占據(jù)的地位越來越重要。以往,我國電力能源的主要來源為以煤炭為原料的火力發(fā)電和以水力為能源的水力發(fā)電。隨著當前煤炭資源的逐漸枯竭,加之水力資源的可控性較差、我國的電力需求逐步擴大,利用光能發(fā)電已經(jīng)成為主要的研究方向之一。太陽能光伏發(fā)電與風力發(fā)電、生物質(zhì)能源發(fā)電一并作為我國當前比較清潔的發(fā)電方式,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電主要是以中、小規(guī)模存在,這些規(guī)模的電能在我國已經(jīng)成為一個微網(wǎng)系統(tǒng),接入了我國電網(wǎng)大系統(tǒng)中并網(wǎng)運行。將光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng),大大擴展了光伏發(fā)電的使用范圍、提高了靈活性。但因光伏發(fā)電產(chǎn)生的電力能源采用了特殊的方式并入公共電網(wǎng),在并入電網(wǎng)過程中會產(chǎn)生一系列的問題,需要深入研究。因此,筆者結(jié)合研究,對當前主要發(fā)展的大規(guī)模光伏發(fā)電產(chǎn)生的影響進行了研究,對促進我國光伏發(fā)電技術(shù)的提升具有一定的推動作用。
 
1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)概述
       光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)依靠光伏電池方陣形成電流、送入并網(wǎng)逆變器和變壓器,中間不經(jīng)過蓄電池儲能環(huán)節(jié),由變壓器或逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)不需要蓄電池的儲能、釋放等過程,所以,其能量消耗水平更低,且占地空間更小。目前,對于大規(guī)模光伏發(fā)電,均采取并入大電網(wǎng)。但光伏發(fā)電并入大電網(wǎng)后,往往因光伏部分的逆變器離散動作和發(fā)電間隙性的特點,在向電網(wǎng)輸送功率或被電網(wǎng)輸送功率時,都會造成整個電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的短時或長時變化,這些是大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)時需要研究和解決的問題。
 
2 大規(guī)模光伏發(fā)電對系統(tǒng)特性的影響
2.1 對系統(tǒng)無功電壓特性的影響
       對于光伏發(fā)電,往往需要在海拔高、日照時間長的戈壁、沙漠等地區(qū)建設(shè)發(fā)電設(shè)施,由于這些地區(qū)的人口數(shù)量少、對電力的需求較低,所以,負荷水平較低。光伏發(fā)電接入的地區(qū)不會存在過大的電網(wǎng)短路容量,大量的光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能都需要借助高壓遠距離輸電網(wǎng)絡(luò)輸送。在此過程中,出現(xiàn)的隨機波動的有功出力會對電網(wǎng)的無功平衡特性造成一定的影響,進而使輸送線路沿線的母線電壓出現(xiàn)大幅度波動。此外,由于當前并入電網(wǎng)的大規(guī)模的光伏電源自身的無功電壓支撐水平有限,進而使電壓質(zhì)量出現(xiàn)越限甚至失穩(wěn)的風險進一步增大。
 
2.2 對功角穩(wěn)定性的影響
       采用大規(guī)模的光伏發(fā)電時,由于光伏電池方陣發(fā)電后的電能經(jīng)過并網(wǎng)逆變器和變壓器并入電網(wǎng)后,具有隨機波動和沒有轉(zhuǎn)動慣量的性質(zhì),使電網(wǎng)原有通道的傳輸功率和潮流分布受到
       了一定的影響,進而使電網(wǎng)系統(tǒng)的等效慣量減小。同時,在穿越期間,光伏具有與原來常規(guī)發(fā)電機組不同的動態(tài)支撐技術(shù),因此,當大規(guī)模光伏發(fā)電接入系統(tǒng)后,電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性會出現(xiàn)一定的變化。這種電網(wǎng)功角的變化與光伏并網(wǎng)的規(guī)模、位置、光伏電源的控制技術(shù)、電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)合相關(guān)研究分析發(fā)現(xiàn),光伏接入對功角穩(wěn)定性可產(chǎn)生正面影響,也可能起著負面作用,進而降低電網(wǎng)功角的穩(wěn)定性。
 
2.3 對電能質(zhì)量造成的影響
       大規(guī)模光伏發(fā)電機組接入電網(wǎng)運行后,對原先電網(wǎng)系統(tǒng)中的單電源結(jié)構(gòu)進行了擴充,且不同數(shù)量和規(guī)模的光伏發(fā)電機組的接入使電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了變化,進而使電網(wǎng)的潮流分布難以得到有效控制,降低了配網(wǎng)的電壓質(zhì)量,加之電網(wǎng)中用戶端電子器件的數(shù)量不斷增長,對電力系統(tǒng)也造成了一定的負擔和污染。
 
3 結(jié)束語
       對于大規(guī)模光伏發(fā)電而言,不僅拓展了我國電力資源的來源,還使人們越來越重視環(huán)境和節(jié)約用電問題。為了更好地促進大規(guī)模光伏發(fā)電機組的有效運行和生產(chǎn),從而廣泛服務(wù)于大眾,應(yīng)對光伏大規(guī)模光伏發(fā)電機組進行研究,對于其接入配網(wǎng)系統(tǒng)的行為進行研究,對其接入后可能對原先單一電源的電網(wǎng)造成的影響進行研究,從而為相關(guān)專家和學(xué)者進一步研究消除這些影響的措施提供參考,也為更好地利用太陽能作出一定的貢獻。未來,越來越多的光伏發(fā)電機組并入電網(wǎng)系統(tǒng)是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢,因此,相關(guān)電力工作者應(yīng)加快研究速度,消除一切阻礙光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的問題,從而提升我國電力事業(yè)的發(fā)展水平。

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