关于降低大规模光伏发电对电力系统影响的研究

郑彪

（大唐青海能源开发有限公司新能源分公司，青海 西宁 810000）

0 引言

社会经济的不断发展，使越来越多的能源被消耗殆尽，尤其是一些发电资源的消耗和浪费，严重违背了我国可持续性发展的战略。因此，为了保证电力能源的正常供应，越来越多的人们开始把目光放在可再生能源的开发和应用上，以期缓解我国电力能源短缺的问题。光伏发电作为一种清洁型能源应用技术，逐渐被人们所关注和重视。然而，随着光伏发电规模的日益扩大，其发电过程不可避免地出现了一些问题。其一，大规模的光伏发电会造成电压的不稳，这不仅会影响输电的质量，同时也会使电网的输出功率发生改变。想要避免出现电压不稳的问题，需要确保光伏发电和电网的负荷相吻合。然而，在大规模光伏发电的过程中，会经常性地出现电压输出功率和电网负荷不相同的情况[1]。其二，大规模光伏发电存在着电气不稳定的问题，这一问题的存在会造成电源运用不稳定的情况，容易造成电力系统故障。如果这些问题得不到及时的解决和处理，必将影响电力系统的正常运行，影响电力能源的可持续供给[2]。面对此种情况，本文从五个方面来进行分析和说明，希望能够为有关大规模光伏发电对电力系统的影响的研究提供一些有用的参考。

1 采用大规模光伏发电的新型输电技术

随着光伏发电在电力系统当中所占比重的日益增大，如何降低大规模光伏发电对电力系统的影响逐渐成为人们所关注的重点。大规模的光伏发电，尤其对于无功电压方面的影响是比较巨大的。要知道，在无特殊情况下，大规模的光伏发电需要在海拔较高且日照充足的地区进行，而这些地区往往人口的数量较少，一般情况下对于电力的需求也不大。因此，多数情况下不会出现电力超负荷的情况出现。然而，为了满足其他地区日益紧张的用电需求，这些对电力需求较少的地区，往往会将电能进行远距离的输送，而在输送的过程中难免会出现一定的电力波动，进而对电网的平衡性造成一定的影响。另外，受技术水平的限制，大规模的光伏发电会对电力系统中的电压质量造成一定的影响，甚至还会造成电压幅值的超限，进而威胁电力系统的正常运行。为了有效改变这一现状，需要更新光伏发电的输电技术，采用新型输电技术。

举例来说，为了改善电能远距离输送过程中可能出现的电力波动问题，一方面，可以巧妙地利用配备有FACTS 装置的交流输电技术，借此来推动电力系统的升级。比如，可以在一些海拔较高且日照充足的地区广泛安装多种类型 FACTS 装置，以此来不断提升对外输送电力的能力[3]。另一方面，则可以广泛采用新型的直流输电技术，从而有效整合各种可再生发电能源，以期解决我国地区发电能源不平衡和不稳定的问题。比如，鼓励和引导更多的地区广泛使用以新型直流输电技术为主的输电技术，并在此基础上进行创新，根据不同地区的实际情况来做出调整和优化，从而实现对我国传统直流输电模式的补充和发展。

2 采用光伏发电电厂所规划的设计技术

电能质量是相关电力企业赖以生存和发展的基石，只有维持电力系统稳定且正常的运行，才能扩大电力系统的容量，促进电力系统框架结构的改变。如果电能质量得不到良好的保障，不仅会增加电网的控制难度，同时也会影响用户的用电体验，给诸多用户造成不便。为了有效应对和解决这一问题，需要分析和研究影响电能质量的原因是什么，并在此基础上联系光伏发电电厂，采用光伏发电电厂所规划的设计技术，以此来解决电能质量不稳定和缺乏可靠性的问题。

举例来说，在整个光伏发电系统的构筑过程中，光伏发电站的规划与设计问题是重中之重，只有解决光伏发电站的规划与设计问题，才能保证电能质量的稳定性和可靠性。其一，需要解决光伏发电站的安装地点选择问题。因为光伏发电依靠的是太阳能，因此，在建立光伏发电站时，其地点的选择应该在海拔高且受光照充足的地区。其二，则需要解决光伏发电站的安装容量问题。光伏发电站的容量规划主要有独立光伏系统、混合光伏系统等，为了保证电能质量，需要做到因地制宜，综合考虑。其三，则需要解决光伏发电站的规划与设计过程中所存在的投资时间和投资成本问题。在此过程中，需要建立工程寿命周期内系统的投资成本、运营维护成本以及重置成本的经济模型，并通过计算分析，进而找出性价比最高的模式[4]。其四，光伏发电站的规划设计需要满足安全性高、可靠性强、高效的原则，为此，在选择光伏发电设备时，尽量不要贪图便宜，应当选择一些性价比高、质量好、使用年限久的设备。其五，则需要从光伏模块和逆变器模块的使用数量、光伏模块的安装倾角以及光伏模块和逆变器的最优组合入手，着重解决光伏发电所存在的电能质量问题。

3 采用以光伏消纳为主的综合规划技术

与其他发电方式相比，光伏发电不仅污染较少，不需要电能的存储，而且在释放电能的过程中，能耗较少，运用率高，能够有效保证人民群众日常的用电需求。随着光伏发电的规模化应用，是用电的安全逐渐成为了人民所关注的重点。如何更好地保证电力系统正常的运行是电力企业加强光伏发电安全管理和质量控制的关键所在。就电网规划而言，针对大规模光伏发电，倘若不运用恰当的保护设施来加强对配电系统的保护，必定会影响用电的安全。而采用以光伏消纳为主的综合规划技术，能够有效改变和解决大规模光伏发电过程中可能存在的用电不安全的问题。

举例来说，一方面，需要合理采用以光伏消纳为主的综合规划技术。在此过程中，需要切实加强区域内高压电网的建设，并在此基础上加强区域电网的跨省合作，做好特高压直流在内的跨区外送通道的规划工作，从而有效提高输电通道的利用效率。同时还需要综合考虑地区内水电、风电、火电等各类发电资源的配合，协调好运行和外送，提高各个区域电网的消纳能力[5]。另一方面，则需要采用以光伏消纳为主的精细化光伏预测技术。其中，需要以太阳能资源的预测为基础，进而预测光伏发电功率；还可利用天气预报数据直接对光伏电站的输出功率进行预测。

4 采用光伏消纳的有功或无功控制技术

对大规模光伏发电系统运行的实际情况进行研究可以发现，光伏发电所产生的电能是经过变压器和逆变器而直接转入电力系统的。在此种形式下，所产生的电能是具有一定波动性的，而这种波动性难免会对电力系统原有的电网通道造成一定的影响，比如，造成电网通道传输功率的下降或使电力系统的等效惯量减小等。由光伏发电系统引起的这种问题会造成电网功能稳定性出现变化，进而影响电力系统的正常运行。为了有效改变这一现状，需要对现有的电力控制系统进行优化，尽量选择采用光伏消纳的有功或无功控制技术来保持光伏发电系统的正常运行。

举例来说，为了解决光伏发电在并入电网后所造成的电网有功、无功运行难以有效控制的问题，可以从几个方向来展开。其一，需要着重分析和研究当前光伏电站和调度主站的实际建设情况，根据用电的现实需求加快有功频率控制和无功电压控制系统的构建。其二，则需要建立和健全光伏发电数据采集通信机制，提出能够有效满足当前光伏发电需求的有功或无功控制模式和方式，以此来建立起较为完善的光伏发电信息搜集和处理系统。其三，则需要更新电力系统，将光伏发电纳入电力系统当中，着重实现调度主站对光伏电站的有功、无功闭环控制，提升大规模光伏接入后的频率、电压质量以及发电经济性。当然，在此过程中，还需要确保光伏发电信息的实时性，以此来保证光伏发电信息能够及时地传递，切实做好发电系统的把控工作。

5 结论

综上所述，大规模光伏发电的普及和推广，不仅迎合了我国节能环保的战略目标，同时对于增强人民群众的环保意识，推动电力企业的变革和电力系统的升级换代有着积极有力的影响。为此，为了降低大规模光伏发电对电力系统的影响，保证其正常的运行，不仅需要正视光伏发电在电力能源供给当中的重要性，而且还需要积极寻求和探索科学且可行的光伏发电模式，在掌握光伏发电的特征和优势基础上，提高光伏发电的技术水平，切实做好电能的供给和服务工作。当然，在此过程中，还需要灵活使用新型发电技术，以此来帮助实现节能减排的目标。