大规模光伏发电对电力系统影响

Science&TechnologyVision科技视界大规模光伏发电对电力系统影响张志文杜泽源罗熹渊国网湖北省电力有限公司十堰供电公司袁湖北十堰442000冤揖摘要铱随着人们环保意识的不断提升和科学技术的不断发展袁光伏发电作为目前技术较为成熟的新能源之一袁可以将人们对电能的需求有效的缓解袁但是由于光伏发电的发电原理与传统水火发电存在较大差异袁其应用会对电力系统的频率尧电压等产生一定影响袁因此本文主要研究的是大规模光伏发电对电力系统影响的综述遥揖关键词铱大大规模光伏发电曰电力系统曰影响中图分类号院TM615;TM73文献标识码院A文章编号院2095-2457渊2018冤03-0138-002ImpactofLargeScalePhotovoltaicPowerGenerationonPowerSystemZHANGZhi-wenD哉Ze原yuanL哉韵Xi(StateGridHubeiElectricPowerCo.,Ltd.ShiyanPowerSupplyCompany,Shiyan442000,China)揖Abstract铱Withthecontinuousimprovementofpeople'sawarenessofenvironmentalprotectionandtheconstantdevelopmentofscienceandtechnology,asoneofthemorematurenewenergysources,photovoltaicpowergenerationcaneffectivelyrelievethedemandforelectricenergy.However,duetotheprincipleandtraditionofphotovoltaicpowergeneration,Waterandpowergenerationarequitedifferent,andtheirapplicationwillhaveanimpactonthefrequencyandvoltageofthepowersystem.Therefore,thispapermainlystudiestheimpactoflarge-scalephotovoltaicpowergenerationonthepowersystem.揖Keywords铱蕴arge-scalephotovoltaicpowergeneration;孕owersystem;陨nfluence0前言在社会快速发展中逐渐暴露出能源不足的问题袁经济的发展提高了人们的生活水平袁这大大增加了人们对电力资源的需求量袁但是由于我国资源短缺袁在供应过程中逐渐出现供不应求的现象袁导致人们更加重视能源保护遥目前一种可应用的电能资源主要是太阳能光伏发电袁其可以有效的缓解传统火力和水力发电供应不足的状况袁更好的服务人们的生产和生活遥因此具体研究大规模光伏发电对电力系统的影响具有重要的现实意义遥11.1大规模光伏发电系统的论述光伏电池和阵列模型构成大规模光伏发电系统的重要部分之一是光伏电池袁因此需要具体仔细的研究其排列情况袁光伏电池等效电路就是本文所说的大规模光伏发电系统中的光伏电池袁其核心主要是二极管模型袁而且其数学表达公式在KCL状态下是确定的遥周星宇认为与工程计算相符合的模型表达公式是在光伏电池提供电流尧开路电压以及最大功率电压等情况下确定的袁之后利用串并联的方式展现出大规模光伏发电系统中的阵列模型[1]遥1.2并网换流器和控制模型并网换流器是一种暂态的并网特性袁这主要是从大规模光伏发电系统大规模单元方面来说的遥毛志成等人在研究中发现目前内外环双层结构是大规模光伏发电系统中主要使用的电压源型袁这样可以使双环的控制方式得以形成袁电流是内环控制方式的核心内容袁其基础衡量标准主是以外环的电流参考值为主袁而电流入网的目标是通过控制环节和换流器装置共同来实现的曰输入电压的过程是外环控制主要的内容袁内环控制的电流参考值是通过控制环节生成的袁其对换流器的并网策略和外特性具有直接的决定性作用[2]遥在实际的应用过程中袁主要对前馈结构控制策略进行应用袁其主要目的是将控制器的设计进一步简化袁通过这种策略可以将换流器的暂态模型及时的确定袁同时可以将电力结构的处理方式根据暂态模型确定下来袁最后要在内控制环节中直接添加这些控制条件遥另外内环控制环节具有很小的时间常数袁因此要想简化换流器和内环节控制袁需要对充分考虑仿真软件计算步长的适应性遥图1是换流器和内环控制模型遥图1换流器和内环控制模型根据图1可知袁有功和无功是光伏并网环流率结构控制能力主要包括的内容袁但是要根据光伏发电系统的实际需求对外环控制有功和无功并网策略进行合理的设计袁图2是具体的外环控制模型遥作者简介院张志文渊1985.11要冤袁男袁湖北麻城人袁硕士袁电力工程师袁研究方向为电力系统稳定分析遥138科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界图2具体的外环控制模型2大规模光伏发电系统对电力系统的影响2.1随影机响波有动功性频尧低率电的压特时性无功动态特性不具备尧四象限控制能力和脱网现象等是大规模光伏发电具备的特性袁这些特性会改变电力系统的稳定特性袁从而对系统的正常运行和规划造成一定的影响遥包玉刚等人在研究中指出光伏电力随机波动性的幅度和频率会严重冲击系统的有功平衡性袁从而对系统一二次调频和有功经济调度等运行的特性造成影响袁同时会大大增加频率质量越限等相应的风险曰在接入光伏后对改变系统备用优化策略袁针对这种情况袁需要将常规机组等电源有功频率协调控制的适应性需求进行及时的调整曰而且由于非旋转静止元件是光伏电源的实质袁由于不断增加接入的规模等原因大大降低了系统的等效转动惯量袁使系统应对功率缺额的能力进一步恶化袁这样增加了频率迅速变化的风险袁从而对其正常运行造2.2成不利影响[3]王影果响等功人角在稳遥研定究性中发现静止元件是光伏电源的本质袁在功角振荡过程中其本身是不参与的袁因此功角稳定性的问题自然不会存在袁但是由于其特性袁如随机波动等袁导致在接入大规模光伏以后对电网原有的潮流分布和传输功率等进行了改变袁而且在故障穿越期间袁光伏具备的动态支撑性能与常规组具有一定的差异性袁所以在接入光伏以后会在一定程度上改变电网功角的稳定性袁而电网拓扑结构以及控制光伏电源技术等对改变的程度具有决定性的作用袁功能稳定性在接入光伏以后可能被改善袁也可能会进一步恶化袁只有通过仿真分析具体的场景才能确定其造成的影响是好是坏遥另外如果故障没有足够的穿越能力则会引发光伏并网的脱网现象袁一般在集中化和规模化以后这种现象更容易出现袁脱网现象会更加强烈的冲击系统的稳定性袁所以需要与实际并网情况相结合袁将大规模光伏的脱网风险及时和正确的评估和预测遥程康在研究中发现袁我国光伏基地在集中接入以后将通道潮流分布的均匀性进行了改变袁而且光伏电源的动态支撑性比较弱袁通过对这两项影响的分析可知袁如果降低了通道的传输极限袁其安全性可以通过将光伏电源2.3切除虽影来然响保机小障械扰遥与动电稳磁定量性不平衡的动力学稳定问题是光伏电池本身不存在的袁但是电气不稳定运行是光伏电池普遍存在的问题之一袁因此电网的稳定性也会受到并网后大规模光伏的影响遥李娟主要是对注入特定光伏功率问题进行了具体的研究袁其对理论上不稳定的一个运行点利用小扰动法具体的分析袁在具体的分析中发现在与最大功率运行点的高出力水平接近的地方更容易出现不稳定的现象遥李石头等人对光伏电气不稳定运行机理从动态等效阻抗适配方面进行研究袁其认为只有光伏电站的直流侧电容可以吸收故障期间不平衡的功率袁而且由于电容具有较小的储能作用袁所以直流侧电压上升的现象是由功率的不平衡性直接造成的袁从而影响电源的正常运行遥丁明等人在研究过程中通过对小信号数学模型的建立袁其中光伏电池和逆变器等都是该模型所包括的内容袁对小干扰对系统稳定性的影响通过特征值法进行了分析袁将光照扰动后的稳定性用仿真模型进行了验证遥3结论我国电能供应供不应求的状况可以被大规模光伏发电有效的缓解袁而且其与保护生态环境理念和可持续发展的战略要求相符合遥为了使大规模光伏发电的目标得以实现袁将光伏发电的优势地位充分体现出来袁需要进一步详细的分析和研究光伏发电的机组遥通过本文的研究可知袁有功频率的特性尧功角稳定性以及小扰动稳定性等各个方面都会受到大规模光伏发电的影响袁所以只有将其研究力度不断加大袁才能为电力系统的正常稳定运行提供有利的保障袁从而可以促进我国经济的进一步发展遥咱电1子暂李测娟试.咱袁分2015析大,25规(19模)光揖:144伏参考文献铱-发145.电入网对电力系统的影响[J].通2信暂包电玉源刚技,术夏勇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].咱发3电暂丁对明电,力王系伟袁统胜2016影,王袁33袁16(04):233-234.响秀综丽述,宋云亭,陈得治,孙鸣.大规模光伏(01):1-14.[J].中国电机工程学报袁2014袁34Science&TechnologyVision科技视界139