光伏发电对电网造成的影响及原因分析

光伏发电对电网造成的影响及原因分析

  [摘 要]随着社会经济的不断发展,科技的不断进步,人们越来越注重生态平衡和环境保护,因此,对能源的要求也越来越高,电能作为一种清洁能源在社会生活中的地位越来越重要,光伏发电具有永久性,清洁性的特点,在社会生活中得到了越来越广泛的应用。 

[关键词]光伏发电 电网 分布式光伏发电 并网光伏发电 

中图分类号:TM615;TM727 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)19-0297-01 

  在科技发展的今天,人们的生活越来越离不开电能,电能在人们的日常生活和生产中起着越来越重要的重用。电能是一种清洁能源,但是电能的产生是多种的,在我国,电能主要是靠火力发电和水力发电,火力发电需要燃烧煤炭,造成严重的环境污染,水力发电受河流条件影响具有较差的可控性,随着我国经济的发展,对电能的需求也越来越大,因此,利用太阳能的光伏发电,风力发电以及核发电等比较清洁的发电方式得到了越来越广泛的研究与应用[1-2]。太阳能是一种可再生能源,利用太阳能发电的光伏发电具有绿色环保,安全可靠的特点,具有很好的灵活性和适应性。但是,光伏发电的一些特点在并入电力系统时会产生一系列的问题,下面,我们将围绕光伏发电对电力系统的影响进行分析。 

1 光伏发电系统概述 

  光伏发电具有几种不同的发电系统,比较常见的有独立光伏发电,并网光伏发电以及分布式发电三种。其中,对电网产生影响的主要是并网光伏发电系统。并网光伏发电利用光伏效应将光能源转化成电能经过并网逆变器转化为符合电网要求的交流电后可以直接并入电网系统。光伏发电系统在转变电力的过程中不需要蓄电池进行存储,可以直接并入电网系统,在电力转换过程中所需流程较少,减少了电力的损耗,同时,光伏发电系统因为其硬件设备对场地面积要求较低,占地空间较少。  

2 光伏发电系统对电网规划的影响 

2.1 光伏发电系统的出力性 

  光伏发电系统的出力特性是由两方面造成的,一方面是由于光资源的特性,光资源虽然分布广泛,而且取之不尽用之不竭,但是光资源是具有规律性,间歇性和波动性的,光资源主要分布在白天,并且受天气的影响较大。另一方面是由于发电设备的特性,光伏发电设备的逆变器谐波以及抗过流的能力较差,并且光伏电池电磁暂态无惯性的特性也直接影响了发电系统的出力性。

2.2 对电网系统的影响
 2.2.1 对电网电能质量的影响 

  光伏发电受天气影响较大,发电功率随着光照的不同有着巨大的起伏,在晴朗的天气,光伏发电峰值在中午11点到15点会达到最高值。光伏发电系统也会因此功率会出现间歇性和不稳定性的特点,当大规模的光伏发电设备并入电网后,电网的负荷在峰值时会加大,对电网系统造成负担,影响电压质量。  

2.2.2 会造成孤岛效应 

  孤岛效应是指当光伏发电系统因为故障或者检修失去电压时,光伏发电系统仍然会对周围连接的部分线路继续供电的现象。孤岛效应会造成严重的后果,首先,当光伏设备进行维修时,维修人员会因不了解该现象而忽略了部分线路还存在电流的情况,从而给维修人员的安全造成危险。其次,失去了电网的控制,孤岛现象所产生的电压存在不稳定性,电压过强时很容易损坏电气设备,然后当供电系统恢复供电时,由于部分线路还存在电流,会造成电流相位不同引起电流冲击,严重的会直接损坏设备,最后,当孤岛效应发生时,部分线路产生的电流如果没有电力存储设备或者电力储存设备容量过小很造成电压闪变现象。因此,为降低孤岛效应产生的危害,应不断研究改善孤岛效应的检测方法和保护措施,将孤岛效应的危害减至最低。

2.2.3 对电网系统稳定性的影响 

  光伏发电系统和常规的发电系统是不一样的,在并入电网时,会对电网系统的稳定性带来以下影响:首先是因为光伏发电受太阳的影响,其发电系统的发电功率在峰值时能达到特别高的水准,在晚上或者阴雨天气则发电功率处于一个较低的水准,发电系统输出功率具有不稳定性,在并入电网时会使电网的系统的稳定性造成影响,然后光伏发电系统的规模大小也会对电网系统的稳定性造成影响,光伏发电规模越大,对电网的稳定性也会越加影响。最后,光伏发电系统在选址以及发电系统的配置容量,和电网的连接方式等各方面也会对电网的稳定性造成不同程度的影响。针对这些问题,目前世界范围内已经有了研究相关的处理办法,比如为提高并入电网的稳定性,在建立光伏发电系统时要先建立模型进行可靠性评估。  

2.2.4 对电网效益的影响

  电网的效益决定了光伏发电并入电网的有效性,由于光伏发电具有很大的随机性,光伏发电系统也不具备电力调峰和调频的功能,因此当电网的用户的电力使用处于高峰期的时候,光伏发电的发电效率此时可能正处于低谷期,这就需要光伏发电系统增加更多的旋转备用机组来保证用电高峰期间的电力正常供应的问题,增加的发电设备和配套设施会使发电的成本大量的增加。此外,电网一般都会有一个电网规划,根据电网的负荷预测来进行发电控制,一个良好的电网规划能极大的提高电网的效益,但是光伏发电系统的特性会给符合预测带来较大的困难,而且不仅仅是光伏发电系统,很多种新能源也都具有这样的问题,解决这种问题的方法是通过常规的机组与新能源机组的有效搭配,并且对机组选址进行优化,同时加强对电力的存储能力,通过这些办法,提升电网的可靠性和稳定性,降低供电的成本,从而提升电网的效益。 

3 结束语

   虽然光伏发电具有随机性,孤岛效应等问题,但是光伏发电作为一种新能源仍然具有良好的发展空间。通过光伏发电,能有效的解决一些偏远地区比如沙漠,山区的用电问题,也能很好的缓解一些地区用电紧张的问题。光伏发电作为电网电力来源的一种,是对电网系统的一种补充,只要合理布局光伏发电系统,改进电力储存和生产设备,多种发电方式相互补充,就能使光伏发电更安全,更可靠的服务于人类社会。

导读:光伏技术

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