分析大规模光伏发电对电力系统影响

赵永刚 丁佳乐 张东明 王震 文小龙 熊航 连婷

摘要：随着时代的不断进步，工业也有了一定的发展，工厂的生产、加工等一系列的工作离不开电力的支持，除此之外，人类的活动也很大程度上对环境造成了不可逆转的破坏作用，面对如此紧张的形式，如果我们再一味的使用石油、煤炭等能源将导致人类社会逐渐走向灭忙，而一味的使用电能等清洁能源，会使其面临枯竭的情况。大规模光伏发电技术的问世很好的解决了电能短缺的问题，不仅能够满足人们及工厂运行的日常需求，同时也能很大程度上提高电力系统的经济效益，对电力系统的上进一步发展有着重要推动作用。

关键词：大规模;光伏发电;电力系统;影响

一、光伏发电的概念及工作原理

1.1光伏发电概念

光伏发电指利用半导体发展技术中的光生伏特效应将自然光转化为电能的新技术。光伏发电的主要应用太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成。利用电池串联的原理将三种材料连接成太阳电池组，后期运用功率控制器等促进光能转化，最终形成光伏发电设备。

1.2光伏发电的工作原理

光伏发电的工作原理主要利用半导体的光电效应将光能转化为电能。光伏发电装置中的半导体的主要组成部分硅原子和硼原子。这两种原子具有较强的电子吸附功能，将太阳光中的正电荷离子吸附在半导体上，然后将运用光波和光能量转化为电能量，最终形成电流。目前，我国大规模使用的光伏发电装置通常采用多硅晶，这种多硅晶中融合了硅原子和硼原子，并且还拥有少量的磷元素，经过燃烧板结后应用于光伏发电系统中，促进我国电力实业的进一步稳定发展。

1.3光伏发电的优点

第一，大大节省了蓄电池的储能;第二，光伏阵列可以在最大功率处运行，太阳能的发电效率较高;第三，光伏发电并网的收益率较高，而分散布置的光伏系统也能够为用户提供更多的电能，从而有效缓解电网传输与分配的负担。除此之外，光伏组件能够与建筑物结合起来，在发电的同时，也增加了建筑物的美观性。

二、大规模光伏发电对电力系统的影响

2.1对无功电压特性的影响

由于发规模光伏发电需要充足的自然能源，因此该系统主要建立在人烟相对较少、海拔相对较高、日照相对充足的荒野或者沙漠之中。通过光伏系统所在地对电能的需求量相对较少，因此，导致其所面临的负荷压力相对较小，不易造成输电线路短路。要想把这些电能按照不同用户的需要进行长距离输送，需要变压器对其进行变压，在变压过程中，系统所产生的功率会对无功电压的稳定性造成巨大影响。除此之外，由于大规模光伏发电系统的研发尚处于初级阶段，因此该系统内部不具有一定的支撑无功电压的能力，因此，在利用光伏发电过程中，电能输送过程中的稳定性及电能的质量会受到一定的影响。

2.2对功角稳定性的影响

由于光伏发电所产生的电能经过变压器后将直接进入到用户家中进行使用，因此这些电能具有随机波动和没有转动惯量的特性，因此会使其稳定性受到相应影响，如果这种情况得不到很好的改善，将会严重制约该技术的进一步应用。

2.3对电能质量的影响

电能质量的高低是电力系统运行过程中所主要考量的指标之一。在电力系统中接入光伏发电系统，实质上是在原来发电网络基础上对其进行一定的补充，除此之外，由于我国现阶段的光伏发电系统并未得到一定的普及，因此会导致电力系统的电网出现不稳定的情况。这种情况的出现一方面会影响电能的质量，使电能不能稳定的进行输送，从而影响了用户及工厂的使用;另一方面，由于我国现阶段正在大规模推广光伏发电技术的使用，因此会对电力企业造成一定的负担。

2.4对配电系统保护装置的影响

在电力系统输电过程中，为了保证输电稳定性及安全性，通常会使用配电保护装置对其进行一定的保护。当大规模的光伏发电系统接入到电力系统之后，原来的电网运行模式将会受到一定的影响，从而打破原来的平衡，事故的发生率也将随之提高。

三、光伏发电方式的未来发展趋势

3.1国家政策下的光伏发电前景

未来，太阳能光伏、太阳能硅锭/硅片及高效低成本太阳能电池组件及系统控制元件的产业化将成为可再生能源和高新技术产业化重点扶持的高新技术产业化项目之一。太阳能是一种清洁、无污染的巨大能源，最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用的技术发展方向。随着世界能源的日益紧张和光伏技术的不断发展，廉价的非晶硅太阳能电池的生产技术日趋成熟。太阳能光伏发电技术是符合国家新能源优化发电的举措，再加上太阳能光伏发电清洁、廉价等性能，未来光伏发电将呈现出良好的发展态势。

3.2光伏发电方式整体未来发展趋势

3.2.1技术层面

从技术上讲，将光能转化为电能的光伏技术是一种非常重要的技术手段。它可以把人类转变为一个可持续的能源系统。相对而言，这项技术的发展还处于初级阶段，2030以后会有稳定和高增长率，这将使供电商更具可行性。随着科学技术的发展，工业用电成本预计在2030以后继续下降。一些技术，如晶体硅，薄膜，和一些新的光伏发电系统，将出现在市场上。如果这些新措施成功实施，模块转换效率将进一步提高。最后，光伏组件的转换效率将达到30%～50%，从而有效地利用太阳能辐射能。

3.2.2應用领域

从应用的角度看，作为以前的光伏发电市场，主要是在通信和偏远地区。在国家和行业大力倡导的光伏发电措施中，应用范围可以降低为光伏发电系统的成本，将向光伏水泵、海岛、工业区和屋顶发电系统的发展方向。随着光伏发电的常规能源日趋紧张，势必对公共权力的规模发展，屋顶光伏发电系统，一个大型独立光伏电站（100KW以上），电网电厂中心（100KW兆瓦电站）和大型风光互补发电站将占更大的公共权力份额。电动汽车的发展也将为光伏发电带来新的机遇，如汽车空调、太阳能快速充电系统和光伏制氢系统。从长远来看，光伏发电可用于更大的应用，如沙漠发电站，甚至宇宙的产生。

四、结语

大规模光伏发电会对电力系统造成一定的影响。在未来的工作过程中，相关工作人员必须采取各种积极有效的措施，化消极影响为积极影响，促进我国电力事业的进一步发展。

参考文献：

[1]王燕青.大规模光伏发电对电力系统的影响[J].技术与市场，2017，24（11）：100+102.

[2]余俊杰，韩春.大规模光伏发电对电力系统的影响[J].城市建设理论研究（电子版），2017，（28）：11-12.

（作者单位：国网新疆电力有限公司巴州供电公司）

作者简介：赵永刚（1984.2.28），性别：男;籍贯：内蒙古赤峰;民族：汉;学历：大学专科;职称：中级工程师;研究方向：电力系统。