光伏發電系統對電力調控的影響探討

魏秩群

（山東力諾電力設計咨詢有限公司，山東 濟南 250000）

隨著經濟的不斷增長，資源以及能源不斷的消耗，作為清潔能源的光伏能源的開發以及應用就顯得越來越重要。我國太陽能資源非常豐富，在我國境內，除了西南以及黑龍江邊境地區以外，其他地區均為高太陽能輻射區，太陽能資源特別豐富，在這些地區發展光伏發電，無論是地理位置還是光照條件方面都極其有利。然而，在實際的光伏發電在我們國家的發展卻依然存在有許多的問題，例如，光伏發電的功率不夠穩定、調度性不強、隨機波動變化較大、間歇性發電等等特征。上述的這些原因都對于電力的調控產生了很大程度上的影響，對于電力調控以及管理工作而言，都將是一個巨大的挑戰。

1 光伏發電系統的簡介

我國光伏發電系統在光電效應的基礎上，可以將太陽能資源轉換為電力能源，并且將其用于人們的日常生產以及生活，這是因為太陽能電池板所發出的為直流電，可以經過轉變成為交流電，接入國家電網系統。因此，光伏發電系統的環保性相對較高，不會像化石燃料燃燒那樣產生空氣污染。其中，主要的發電系統由以下幾種：獨立運行、并網型以及混合型。在上述幾種光伏發電系統中，并網運行以及混合型系統的功率最大，會對電力調控帶來一定的影響。

2 我國光伏發電系統對于電力調控的具體影響

我國屬于全球最大的一項光伏發電應用市場，由于發電建設速度比較快，所以發電的應用市場有了很大程度的延伸，不過，光伏發電系統還對電力調控有著直接性的影響。

2.1 直接影響發電站的發電計劃

目前，我國主要采取發電方式是火力發電，即使用一些化石能源、煤炭以及其他的物體進行燃燒發電，所以，伴隨著時間的發展，在未來發電技術的發展過程中，火力發電技術所造成的污染問題已經被逐漸的邊緣化。然而，未來發電技術如果想替代火力發電技術，仍然還是有許多的問題。當前使用的火力發電雖然對于環境造成的污染比較大，但是其發電的功率卻遠遠大于光伏發電，并且電力也具有一定的穩定性。與火力發電相比較，目前應用的光伏發電系統卻僅僅依靠太陽光能。會受到季節、空氣濕度等等環境因素的影響，對于光伏發電技術而言，具有不可控制的特點。因為光伏發電系統的這層特點，所以，直接影響了系統的安全穩定性，與此同時，也極大地增加了光伏發電計劃的實施難度。依據《2018 年光伏發電通知》，可以得出，在未來，光伏發電系統的使用數量以及范疇還會繼續增加，這樣，電力企業的電力調控難度就會大大增加。

2.2 光伏發電站所引發的孤島效應

在電路上，存在某些區域已經存在電流通路，然而卻沒有實際的電流通過該區域，一般展現出電網失壓的現象，對于光伏發電系統來說，仍然對電力網絡中臨近的線路實施供電，往往這就是電流系統中的孤島效應。目前，我國不僅僅在大范圍的推廣光伏發電系統，同時，光伏發電站的數量也在不斷增長。因此，伴隨著光伏發電站的不斷增多，電流系統中的孤島效應也會越來越多。光伏發電站產生的孤島效應，不僅直接影響發電站的有關發電設備性能，還會造成電網的損壞，從而引發更大的電力災害。例如，如果電流通路中存在孤島效應，那么在電流通路中就不會存在任何的電流，此時，電力系統處于正常供電，將會直接威脅到電力系統維修人員維修，造成極大的安全問題。因此，作為電力調控中心的操作人員而言，需要保證電力網絡系統的安全穩定運行。

2.3 直接影響無功電壓的特征

在通常情況下，主要依靠太陽能光照進行發電的系統是光伏發電系統。因此，太陽光照越充足，光伏發電系統所產生的電能就越多，根據光伏發電系統的這一特點，我國大多數的光伏發電站都位于太陽能資源特別豐富的高海拔地區。比如，戈壁灘以及沙漠等地方，其他一些人煙相對稀少的地方也會建立光伏發電站。光伏發電站所處的位置相對偏僻，這些地區對于電能的需求較少，在電力資源的需求也相對較少。因此，導致光伏發電系統會存在一種普遍的現象，即電力網絡的容量極低。由于光伏發電系統對于太陽能光照要求很高，且光伏發電系統產生的電能需要遠距離高壓傳輸到各個地區。所以，在電能的整個運輸過程中，會產生相應的電能變化，直接影響電網的平穩運行，電能的變化也會直接影響電能的遠距離傳輸，對于電網系統中的無功平衡產生很大的影響，從而對整個電網平衡性造成巨大的沖擊。

2.4 影響了繼電保護

光伏發電并網運行系統使得光伏電網呈現出了雙向性的特征，在這一現狀下，電網故障期間短路電流出現了變化，無論是大小、分布還是方向等，都成為了幾項影響因素，基于此，裝設繼電保護裝置成為了光伏發電系統內十分關鍵的一個環節。通過這種方式，可以進一步提高電網穩定性，防止出現返送電情況。通常情況下，在電網中繼電保護裝置可以起到電力保護作用，避免電網受到損害。但是，在電網系統的實際運行過程中，并網發電系統向電網在輸入功率時，往往會導致保護區域的大幅度縮減，繼電保護設備難以保護電網，致使電網受到影響，這樣就弱化了繼電保護裝置的可靠性和穩定性。

2.5 影響了電能的質量

在電力系統的運行管理工作中，電能質量的管理是電力系統中最為重要的部分，電能質量不僅僅象征電力企業，同時也代表著電力企業的市場競爭實力。在光伏發電系統中，并網運行直接影響著電力企業的電能質量。眾所周知，如果想檢測電網的電能質量，最直觀的方式就是檢測電力系統中的電壓、頻率、波形。與傳統的發電系統相比較，光伏發電系統在檢測電能質量方面是存在較大問題的，而產生這種問題的原因也大都與光伏發電系統的工作原理緊密相關。

如果光伏發電站處于并網發電系統運行時，發電系統的電力容量就會增加。由于連接的光伏發電機組的數量不一樣，所以，往往導致傳統的發電系統在原先的結構方面出現了很多的變化，因此，控制電網中的潮流就會變得愈發艱難。由于控制難度的增加，隨之帶來的就是電力調控難度的提升。光伏發電站處于并網發電系統運行時，功率的變化都會對于電力系統造成不同程度的損害。另外，在整個光伏發電系統內，發電設備的啟動以及停止也會對于電力的傳輸造成影響，從而直接改變電里傳輸中電能的質量，從而直接影響用電客戶的電力使用效果。除此之外，影響電能質量的另外一個比較重要的因素是諧波污染，電力諧波與光伏發電系統中的逆變器有著緊密的關系。隨著電力能源設備的增加，使用的用電器功率也會隨之變大，消耗的電能也會不斷增高，如果運行的時間過長，諧波污染的可能性就越大，電能質量所受的影響就越大。

3 對于光伏發電未來發展的建議

3.1 能源技術的提高以及電網結構的優化

光伏發電是利用太陽能光照進行電能的轉化，因此是一種清潔能源。然而，其自身也受到環境因素的制約，產生了穩定性下降的現象，要想解決此種情況，就需要提升電網機構的合理性。在能源技術內，電網結構和能源發展需求是否相一致和光伏能源以及電網兼容情況有著直接性的聯系，這是因為電網是介入的重點，電網本身性能和能源技術介入聯系教秘。基于此，強化電力調控的重點是掌握本地光伏發電的規模和分布情況，優化電網運行方式，探究直流輸電和柔性交流輸電技術，確保光伏發電系統的穩定性。

3.2 加強電網結構分布以及研究

光伏發電系統被積極的推行以及發展的過程中，需要重點做好光伏發電系統的規劃工作。由于受到光伏發電系統自身因素的影響，導致了光伏發電系統中的電能質量大幅度降低。因此，需要對光伏發電站的電網負荷情況、電機容量以及電力系統的結構進行調查研究，從而提升電能的質量。

4 結語

隨著光伏發電技術的進一步發展，我國的電力調控能力也會進一步增強。因此，對于供電企業電力調控部門來說，在新的背景條件下，確保光伏發電技術的發展、提升電網的安全性是當前調控工作的重點。因為光伏發電技術具有不穩定性以及不確定性，如果在電力調控工作中依然采用傳統的工作方法勢必不能滿足新形勢下的工作要求。因此，就要求電力調控部門結合實際的工作情況以及發展趨勢制定可行性方案，對傳統的電網結構進行合理調整，使用繼電器保護裝置以及管理方式進行電力調控，同時，還要做好合理的規劃，進一步促進光伏發電技術的發展。