大规模光伏发电并网对电力系统的影响

2019 No.14

Electric System电力系统

Electric Power System Equipment电力系统装备

大规模光伏发电并网对电力系统的影响

辛东昊1，郑东青2

（1.内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特 010000；2.宁波金风绿能能源有限公司，浙江宁波 315000）

［摘 要］随着全球经济一体化发展，资源过度开发问题逐渐显露，资源匮乏已经成为全球关注的焦点问题之一。电能是目前大众使用的最广泛的一种能源，为了满足大众用电需求，实现节能降耗的战略目标，大规模的光伏发电并网就显得尤为重要。本文对光伏发电并网进行了介绍，对大规模光伏发电并网对电力系统的影响进行了研究，并对光伏并网发展现状进行了分析，希望能够为该方面的研究提供参考。

［关键词］大规模光伏发电；电力系统；电能质量；并网系统；分析［中图分类号］TM76　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）14–0058–02

The Influence of Large-scale Photovoltaic Power Generation on

the Power System and Its Development Status

Xin Dong-hao，Zheng Dong-qing

［Abstract］With the global unification of the economy, the problem of over-exploitation of resources has gradually emerged, and the lack of resources has become one of the focus of global attention. Electric energy is currently the most widely used energy source for the public, in order to meet the needs of the public electricity, while achieving the strategic goal of energy saving. Large-scale photovoltaic power generation is particularly important. This paper first introduces photovoltaic power generation, and studies the impact of large-scale grid-connected power system on the power system. It analyzes its development status and hopes to provide reference for future research in this area.

［Keywords］large-scale photovoltaic power generation; power system; power quality; grid-connected system; analysis随着社会经济的发展，人们生活水平的提升，大众的用电量也有了显著的增加。为了满足当前的用电需求，发电方式变得更加多样化，光伏发电就是众多方式中的一种，也是

近几年应用较为广泛的。光伏发电的大规模应用，能够有效地解决能源匮乏、环境污染等问题，其应用具有非常重要的意义。

动化操作，这就不再需要人工操作，而是通过和计算机技术进行结合，就能提高电气自动化系统的智能性，并在相对较短的时间处理和分析电气自动化系统数据信息。这一过程不仅提高了电气自动化控制决策的准确性，也显著提高了其决策的效率，以至于电气智能控制失误减少，电气产品质量显著提高。具体来说，人工智能技术在专家系统和神经网络控制下进行电气智能控制，在控制中具有一定的原理。人工智能控制方式采集和处理电气自动化系统的所有模拟量，以便于获得系统运行的实时数据，这就实现了对电气自动化系统的实时控制，并有效整合电气自动化系统运行过程中的相关数据，这些数据在数据库中输入后，就能给电气自动化系统的管理带来更加科学可靠的参考依据。

2.3 电气故障诊断环节人工智能技术的应用

由于电气自动化控制生产环节非常多，主要是机械设备数量多，且处于同时运转状态，任何一个环节出现故障，必然会对整个生产环节带来影响。如果借助于人工对电气故障进行诊断，不仅需要工作经验丰富且理论知识扎实的工作人员，并且要求工作人员在最短的时间找出故障并及时地解决，一旦在故障诊断上耗时过多，必然会对企业带来巨大的经济损失。如此说明，电气故障诊断环节仅仅依靠人工操作，必然是愚笨的办法，应在电气故障诊断方面应用先进的人工智能技术[3]。人工智能技术通过运用模糊理论和专家系统，在模拟逻辑诊断、神经网络检测及专家系统检测方法下，就能全面高效地分析仪表数据信息和各个生产环节的数据信息，这就有助于专家系统及时地跟踪电气自动化系统的运行数据，并分析这些数据，查出故障，以便在最短的时间内找出故障

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并解决，以促进电气自动化系统的稳定运行，也保障了企业的稳定可靠发展。

人工智能技术在电气自动化控制中的应用非常具有价值性，在电气产品设计、电气智能控制及故障诊断中，都应正确掌握人工智能技术的特点及相关理论知识，并为电气自动化控制带来更高的价值。3 结语

综上所述，人工智能技术在电气自动化控制中的应用，为电气生产企业的发展节约了人力资源成本和经济成本，并凭借着高可靠性、自动化及智能化等特点推动了电气企业产品生产的长远发展。为此，电气企业在未来的发展中应积极地培养大量的高科技技术人才，提高工作人员的计算机运用能力和理论知识水平，并定期为工作人员培训人工智能技术的相关原理和知识点，以便于电气自动化控制中可以充分发挥出人工智能技术的优势，并为电气自动化控制中的电气产品设计、电气控制及故障检测等方面带来便利。

参考文献

[1] 周璇.探析人工智能技术在电气自动化控制中的应用[J].山东工业技术，2019，8（14）：152，155.[2] 史瑞山.电气自动化控制中的人工智能技术[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（5）：237-238.[3] 刘春.电气自动化控制中人工智能技术应用[J].湖北农机化，2018，12（6）：32.[4] 程辉.基于人工智能技术的电气自动化控制实现[J].自动化与仪器仪表，2019，7（3）：43-45.

电力系统装备

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第14期

2019 No.14

1 大规模光伏发电并网概述

大规模的光伏发电是将太阳能发电系统运行产生的直流电，转化成为大众可以使用的交流电。整个转化过程由并网逆转器完成。光伏并网发电系统可以分为两种类型，分别是集中式大型并网电站和分散式小型并网发电系统。集中式大型并网电站的并网发电系统在发电站当中就能够对电流进行转换，可以直接对用户进行供电，通常情况下都是国家级的大型发电站在应用；分散式小型并网发电系统多数应用在居民建筑供电方面，利于光伏建筑的一体化发展。光伏发电并网系统不同于传统的发电方式，不必储存能量之后再进行配电，减少了在储存与释放过程当中能源消耗的可能，使得电能的利用率有多提升[1]。

大规模光伏发电消耗的能源是太阳能，具有非常明显的优势，与传统的发电模式相比较，光伏发电的运用效率更高，能源消耗更低；太阳能是清洁能源，在利用其进行发电时，不会破坏环境；大规模的光伏发电并网的供电量较大，能够

尽可能地满足大众的用电需求；

光伏发电系统与建筑物的有机结合，能够提升建筑物的使用价值与美观性。2 大规模光伏发电并网对电力系统产生的影响

2.1 有功频率特性受到的影响

大规模光伏发电并网系统具有非常多的特点[2]

，例如，低压穿越会产生无功或者有功特性、电源的抗扰动能力较差、过负荷能力低等。在这种情况下，电力系统自动的稳态与暂态特性产生了一定的变化，并且电力系统的规划与正常运转也受到了一定的影响。当大规模光伏发电并入到电网当中时，光伏系统产生的随机波动会破坏原有电力系统的平衡，整个电力系统的有功经济调度与频率都会发生变化，如果频率超过了规定的数据，那么电力系统的安全稳定性也就无法保证[3]。并且，光伏发电的并网必须改变电网的网架结构，从以往的单电源向多电源转变，电网潮流与以往相比也会更加复杂化，控制的难度也会有多增加，电压质量也会有所下降。

2.2 功角稳定性受到的影响

在光伏发电系统当中，光伏电源与功角的振荡不会产生过多的关联，光伏发电系统产生的电能经过变压器与逆变器的转化，能够直接向公共电网输送电能。这也就说明此种电能具备随机波动的性质，电网原有的传输功率会受到其影响，其潮流分布的方法也会产生一定的变化，电网功角的稳定性也发生变化。

电网功角的稳定性受到很多因素的影响，例如，光伏并网规模大小、所处位置、应用技术等。光伏发电系统并网产生的影响可能是积极的，也可能是消极的。如果光伏外出力的波动较大，超出了范围，那么系统运行点与原有系统的阻力都会受到影响，电力系统中很容易出现震荡状况。假如在并网时，电力系统中的任何一部分发生了故障，都会使电网的穿透力受损，可能会造成脱网的情况。

2.3 无功电压特性受到的影响

电力系统的无功电压在一定程度上会受到大规模光伏发电的影响。目前国内的大规模光伏发电地区一般是西部的荒漠地区等。此类地区具有地势开阔、人烟稀少等特点。从地理条件的角度出发，此类地区的各项条件都能够满足大规模发电。但是此类地区也存在一定的问题，就是经济发展程度与其他地区相比较要更加落后，电网的发达程度也较弱。也就是说，在整个送电的过程当中，很有可能会由于电网系统波动过大，无法保证远距离的电力输送质量。

2.4 小扰动稳定性受到的影响

大规模光伏发电使用的能源为太阳能，所以在进行光伏发电系统并网工作时，会对失衡现象进行处理，但是小扰动稳定性的问题也随之而来，会直接影响到整个系统的正常运行。主要体现在：光伏发电系统的两个运行点当中，其中一个会因为高出力而发生不稳定状况。光伏发电的电容储存能力较

弱，如果发生了故障，需要直流侧电容来吸收不平衡的功率，此时直流侧电压就会突然增大，会更难调整，电源的运行也会受到一定的影响。由此可见，如果出现了诸如光照扰动等干扰行为，那么电力系统的稳定性就会发生变化。

2.5 配电系统保护受到的影响

电网系统在运行时，会进行适当的保护处理并安装保护设施，从而保证配电系统的稳定运行，这也是电力企业安全管理、质量管理中的主要内容。大规模光伏发电并网，配电系统的运行方式发生了变化，其故障等特征也会产生一定的变化，这使得配电系统保护无法准确地判断出电力系统内部发生的故障，无法做出正确的应对措施。比如，原有的网架结构产生了变化，此时有故障出现，无论系统当中电流的方向与大小，都会导致保护装置出现拒动或者误动状况的发生，会影响到整个电网系统的稳定运行。传统的变压器连接形式与光伏电力系统的变压器连接形式存在一定的差异，其继电保护的特性也会产生变化。与此同时，还会受到一些人为因素的影响。一些工作人员在本不应该装置保护器的位置布置了保护装置，导致原本配电系统当中的变电站备用电源无法正常使用，增加了电力系统的运行风险。

2.6 电能质量受到的影响

大规模光伏发电并网，会使电力系统当中电力电子设备数量增加，对于非线性负载会造成污染，直接影响到电能的质量。在电力系统处于运行状态时，由于逆变器开关速度的影响，会产生谐波，如果在某个区域当中的太阳光的波动过大，那么谐波也会产生巨大的波动，甚至可能导致谐波叠加的情况出现，电能质量就会受到非常明显的影响。随着电子技术的发展，数字设备与电子设备的种类越来越多，用户所使用用电器数量也越来越多，社会总体的用电量有了明显的提升，电力系统的负担也更大，如果此时无法保证电能质量，很有可能会导致整个电力系统出现故障，甚至出现瘫痪的情况。3 大规模光伏发电并网的现状

随着发电技术水平的提升，国内的光伏发电技术也在不断的优化，光伏电池的转换率也有了显著的提升，大规模光伏发电的运营成本也有所降低，光伏发电产业迈入了新的发展阶段。光伏发电技术能够减少资源的消耗，符合当前的发展形式，其与公共电网的结合是必然发展趋势。目前世界范围内对于大规模光伏发电并网研究都投入了大量的资金与精力，在经济与规定方面也给予了大力支持，提倡更多的人才与企业参与到大规模光伏发电并网行业当中，为光伏发电行业的发展贡献出自己的力量。

大规模光伏发电的输出功率会受到许多因素的影响，其产生变化的同时也会对公共电网造成影响。由此可见大规模光伏发电系统对于电网系统运行、结构、规划、实施标准与遵守规定等方面还是今后主要的研究问题。4 结语

大规模光伏发电系统的应用，符合我国资源可持续发展，节能降耗的战略目标，具有重要的意义。在未来的发展当中，我国应大力支持光伏发电技术的研发与优化，提倡光伏发电技术的应用，促进光伏发电行业的发展。在研究过程中，要重视大规模光伏发电并网对电力系统产生的影响，采取适当的方式将不良影响降到最低，维持电力系统运行安全与稳定。

参考文献

[1] 李秀云，韩继武.大规模光伏发电并网对电力系统的影响及其发展现状[J].智慧中国，2019（04）：93-95.[2] 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.[3] 索江镭，胡志坚，等.大规模光伏发电并网对互联电力系统阻尼特性的影响及其阻尼控制策略[J].西安交通大学学报，2015，49（02）：99-105.

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