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光伏发电对电网安全稳定的影响及对策分析

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张少旭

[导读] 摘要：随着时代的进步与经济社会的发展，能源所发挥的作用也是不容忽视的，其对于经济社会的发展具有十分显著的直接影响。

        （大唐河北新能源（张北）有限责任公司）
        摘要：随着时代的进步与经济社会的发展，能源所发挥的作用也是不容忽视的，其对于经济社会的发展具有十分显著的直接影响。伴随着光伏发电技术的应用与普及，发电技术也随之得到了极大地改善。但是光伏发电并网仍然面临着诸多的问题，只有找出了合理的措施才能解决存在的问题。本文在介绍光伏发电场与一次调频控制方式的前提条件下，着重分析了光伏发电中存在的问题以及其对电网安全稳定性所造成的不良影响，继而逐步提出了相对合理与有效的解决措施。
        关键词：光伏发电；电网安全；一次调频控制方式
        引言
        现如今世界各国的能源短缺问题都十分严重，同时也对各国发展造成了十分直观的制约影响。为了可以有效的应对能源方面存在的危机，一定要对新能源的相关研究工作重视起来。光伏发电技术是一种相对比较新兴的发电技术，使用这一技术可以极大地程度上提升太阳能的开发效率，太阳能也随之应用到逐个领域，极大地满足生产生活中对于电力资源的需求。
        一、开展一次调频设备改造的必要性
        （一）一次调频定义
        伴随着新能源发电机组渗透率的逐步增加，一些大规模的新能源场站集中接入对电力系统稳定、高效与安全运行带来了极大地挑战与威胁。在电网的实际运行过程中，如果电量的实际消耗与电量供给出现较为严重的不匹配现象时，就极有可能会引发电网频率出现变动较小与变动周期较短的微小分量，一般情况下可以与发电机组调节系统的自身频率修正电网频率的波动，此过程也就被称之为一次调频。
        （二）必要性
        新能源发电机组主要使用的是电力电子变换器来进行并网，并且并网变换器的实际响应速度相对迅速。另外，要维持系统安全稳定运行，需要一定的惯性与阻力，但是这也是并网变换器所并不具备的。在相对大规模的新能源机组逐渐并入到电网之后，系统的总转动惯量也会随之降低，继而为系统的快速调频的响应速度造成极大地不良硬性，继而导致电网的稳定性出现较大的降低现象。
        为了不断保证电网稳定性，促使新能源场站的快速调频能力逐步提升，一般情况下会使用改造现有电网能量管理平台的方式来对其进行逐步改善，但是此种方式的调频响应的精度相对比较低，继而致使发电组以此调频响应的实际精度逐步降低，整体发电机组的调频动作也出现异议。另外，对于发电机组的一次调频的实际响应速度也会逐步变慢，电子系统稳定性受到波动。基于此，一定要开展一次调频相关设备的改造。
        二、光伏发电对电网安全稳定的影响
        （一）影响电网运行特性
        光伏并网发电的实际电量储集输送与太阳照射有着十分直观的联系，有着十分显著的昼夜性特征，因此其振幅的波动也相对较大。光伏电站可以实现太阳能发电，同时也可以实现就近发电，这样做主要是由于燃料不需要进行远距离的输送，花费不必要的运输资源与成本，另外，运行的成本相对比较低，十分便于维护，不存在污染与噪音等优势特征。总体来说，与火力发电、水电站与风力发电场等相比，光伏发电的电站与其存在着许多的不同，因此也会对电网的实际运行造成极大地不良影响。
        （二）对电能质量的影响
        光伏发电连接到电网系统中通常有数量相对可观的逆变装置与整流器。在此类大功率电子设备的影响之下，直流逆变之后会出现相对大量的高次谐波，继而造成相对较大的谐波污染，对整个电网的实际安全运行造成严重的不良影响，因此一定要注意将其充分重视起来。谐波在出现之后就很难再被滤除，由此也会导致出现电力谐振，对电力系统的电能质量带来极大地不良影响。电力系统与用户在很大程度上会受到电流谐波的不良影响。举例说明：如会改变平均电源，促使电机出现一定发热现象，不断增加对于通信系统的干扰，继而对变压器、断路器等造成严重的不良影响。

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        （三）对功角稳定性的影响
        电网产生的大规模光伏有着十分显著的随机波动的实际特性，并不存在着转动惯性，会致使电网原有输电通道的传输功率与潮流的实际分布遭受很大程度的不良影响，继而对整体的电力系统的等效惯性带来不良影响。不但如此，电网的功角稳定性受到影响的因素主要是光伏电站建成之后的实际位置与规模，而出现这一现象的主要原因是光伏发电与常规发电机的支撑技术是存在差异的。在一些规模相对较大的光伏电站进入到系统之后，由于受到了电源技术等因素的支持，会致使网络拓扑结构出现相对较大的变化，其自身所带的不确定性也会对整体的稳定性带来极大不良影响，不断降低电网功角的实际稳定性。
        三、提升光伏电网稳定性的策略
        （一）合理选择光伏电站布点
        将光伏电站接入到公用电力系统之时，由于接触端与连接端等方面影响的不同，对于电网安全性与接入点电压值产生的影响也是十分直观的。在并网的过程中促使接入点的电压值不断的提升，由于存在一定程度的波动与发电闪烁等因素的影响，因此十分有必要逐步优化光伏接入布置。选择最适宜的接入点，逐步深入进行有关光伏接入系统之后的相关优化研究。其中包含光伏电站的布设，光伏电量的优化等等。通过对整体系统结构进行客观与合理的调整，可以逐步提升光伏并网相关模式设计的稳定性与安全性。
        （二）健全技术标准与规范
        随着技术的进步与国家政策的支持，我国的光伏发展速度不断加快，但是与之相配对的相关的技术标准与技术规范的发展却处于一种较为落后的状态。从光伏并网发电系统有秩序与安全接入电网发电的角度作为出发点，电力部门不仅要深入的研究分布式光伏并网系统的基本技术参数与并网电压等级等方面的技术参数，逐步建立健全与完善技术规范与标准，还要合理的制定光伏产品接入电网的相关标准，做好有关接入光伏设备质量的这一关。通过有关的技术标准与规范积极地引导光伏合理并网发电，继而逐步减少其对电网的不良影响。
        （三）改善电网的网架结构
        一般情况下，光伏电站的功率主要受到照明强度所带来的影响，排除设备故障的前提下，太阳能光伏电站的实际输出功率主要的影响因素主要是温度、天气、光照等。基于此，设备的实际输出功率的不稳定性可能会直接影响电压的控制，继而对整体特性造成极大地影响。多数大型光伏电站会选择一些距离负荷中心相对较远的郊区，一定要在电网框架之上综合的考量诸多的因素，通过这种方式来保证在电力传输过程中，实现框架完善与电路协调。
        （四）配置无功补偿装置
        光伏发电系统的接入在能源波动方面存在着波动性相对较大的特征，在相对长时间与长距离的外界输送的前提下，会对电网的无功平衡带来极大地影响。逆变器并网的状况下，极大可能会出现谐波污染的状况，而光伏发电的接入一定要保证无功调节的完善与健全，合理的配置相对应的无功补偿装置。同时装设高抗动态无功补偿装置与可控串联补偿装置。无功功率装置的装设有很大可能会提升电网功率的实际因数，促使供电变压器与输送线路损耗极大降低，不断提升供电的实际效率，推动供电环境的完善与健全，促使电网的安全运行质量逐步提升。
        结语
        综上所述，光伏发电指的是一种相对比较新型的技术，在稳定性与复杂性方面需要人们对其进行深入的研究与分析，因而一定要对光伏发电并网面对的问题开展深入的研究与分析，合理的选择适宜的解决措施。
        参考文献：
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        [2]余文雄，曾祥丰.电网运行安全稳定性现状及改进策略[J].南方农机，2019，50（18）：188.
        [3]匡兆平.光伏发电对电网安全稳定的影响[J].江苏科技信息，2017（35）：46-47.