光伏电站对地区级电网运行的影响

光伏发电技术早已被广泛应用于社会生产各个领域，彻底解决人类能源紧缺及自然环境污染等方面问题，尤其是大容量光伏电站，是区域光伏发电技术应用的核心基础，对于地区级电网运行的影响较为深远。因此，本文以大容量光伏电站的理论及特征为切入点，进一步对大容量光伏对地区级电网运行的具体影响进行分析，希望以此为地区级电网运行质量的提高提供有效建议。光伏电站的生产特性与传统火电厂比较，存在着明显差异性，即受大容量光伏电站接入的影响，不同程度上波及以往电网中调控运行、电网规划、潮流分布及电压稳定等方面内容。同时，配电网中设置光伏电站能大大减轻网络耗损，控制偏远地区的电网投资建设成本，换而言之光伏电站对于火力发电的冲击及影响较为深远，所搭建的智能化电网具有占地面积小及投资量少等鲜明特点，不止提高电力生产效率，更降低网损。结合统计数据发现，光伏电站的波动性强，尤其是大容量光伏电站的波动早已达到100MW级，夏季用电高峰阶段极易出现火电厂与光伏电站抢占输电通道的问题。鉴于此，本文针对“大容量光伏电站对地区电网运行的影响”进行分析研究具有重要的现实意义。

1大容量光伏电站

1.1大容量光伏电站概念及送电方式

大容量光伏电站经光伏电池板收集光能，再转化为电能，并且单个光伏电池板的输出电压及电流较小，往往需要选择多个光伏电池板，进行串联或并联连接，否则难以形成光伏阵列，无法取得令人满意的发电效果。由此可见，大容量光伏电站依靠光伏阵列生产及转化电能，极大程度上提高总体工作效率。同时，光伏电站的供配电系统可划分为35kV及110kV两种类型，与主电网间相连接，共同组成地区电网架构。即便光伏电站具有受端电网的设计特征，但是无法满足大容量的送电需求，甚至极个别线路不符合N-1的标准。从技术角度来看，大容量光伏电站的送电方式仍存在着技术层面的局限。

1.2工作原理

大容量光伏电站的发电能力普遍为兆瓦级别，具备独立自主的集群控制生产体系，不止能有效并联数个变流器，更能与中央控制系统相匹配，控制光伏发电站各个子系统，保证光伏电站经电网与变流器间相互连通。同时，变流器具有其他工具不存在的控制功能，基本实现有功或无功出力的目标，有助于控制有功变化量，清除谐波的消极影响。当下我国多数光伏发电站内含多个基础单元组合体系，即每一个光伏电源的容量超过1MW大关，尤其是大容量光伏电站中光伏阵列组件，经光电转换后，电流能直接流经汇聚至母线位置，真正意义上做到完成变流器电能传输。

2大容量光伏电站的特征及现状分析

不同于其他类型电站，大容量光伏电站的并网难度较高，特别是系统中所使用的逆变容器类型相对丰富多样，例如：具体实践期间，可组合形成多个逆变器。同时，大容量光伏电站的光伏阵列规模庞大，难以保障所有组件性能相一致，而上述基础特征，促使大容量光伏电站极易于并网运行过程中出现技术层面的问题，例如：谐波超标或难以抑制等。由此可见，光伏发电网系统中单台逆变器所产生的谐波，对于电网的影响相对轻微，但是逆变器经并联处理后，所产生的谐波可能存在着较大的相互性作用。一旦运输距离过长则可能造成谐波严重超标的问题，反而波及电能质量，是现阶段我国大容量光伏电站并网所面临的重要问题。光伏阵列的特性曲线变化复杂，大大增加曲线变化的分析难度。同时，光伏阵列的组件规模相对庞大，不同于单个组件，仅仅呈现出理想特性，可能具备P-V温度特性及基础运输特性，说明其变化规律复杂，尤尤其是对于部分地区电网的影响较为深远，不同程度上波及其发电运行效率，甚至波及电能产量及周边居民日常生活工作。

3大容量光伏电站对地区级电网运行的具体影响分析

如前所述，对大容量光伏电站的特征及现状有了一定程度的了解。而从实践来看，大容量光伏电站对地区级电网运行的影响范围较广。总结起来，具体影响如下：

3.1综合影响

大容量光伏电站的出力幅度与地区级电网运行间存在着密切联系，即日照条件不足时则直接影响大容量光伏电站自身出力幅度，促使其始终处于波动状态，导致光伏电站有功处理期间可能出现电伏跳变的问题。具体说来，光伏电站装机容量增加后，地区电网日照时间不变时，其电网类型改为主变上送型电网，而遭遇阴天环境时，其电网类型改为受端电网。由此可见，立足于多方面因素，综合考虑地区电源最大及最小的开机方式，发现光伏发电及电流输送具有明显的间歇性特征，说明此阶段所产生的电源波动性较强，可能影响大容量光伏发电站的运行成本，甚至波及其运行稳定性。大容量光伏电站的消纳及远距离送电能力对于地区电网运行的影响较为深远，尤其是电压及电能，一旦处理措施不得当则直接影响周边居民正常生活及工作。例如：以电压为例，所产生的波动及影响呈现出程度分化的状态。同时，光伏电站不同于传统火力发电，存在电压调整区别较大的问题，特别是大容量光伏电站接入电网后，大大增加电压控制的难度，促使电压呈现出波动幅度过大的表现，甚至难以于日后进行处理及调整。即便当下我国大容量光伏电站已设置无功补偿装置进行地区级电网调试，但是深受动态容量补偿不到位等因素的影响，可能削弱其原本的装置调度能力。

3.2火电组运行及备用容量影响

大容量光伏电站运行期间不可避免存在一定的波动性，尤其是最大波动值可达到1000MW级，而遭遇夏季高峰用电情况时则极易出现火电厂出力的现象，例如：夏季雷雨季节，光伏电站的出力值始终无限趋近于零，势必需要火电厂迅速增加出力，否则无法保证光伏发电站处于正常运行状态。同时，大容量光伏电站所使用的电源多为分布式电源，一旦接入电网后则可能产生电流波动的情况。电流波动现象的产生原因相对复杂，与小水电、太阳能光伏及风力发电间存在着密切联系，而处于生产不利条件下，分布式电源主动投切，能保证地区级电网接入全新的分布式电源，保证其运行安全性。

3.3系统运行稳定性影响

大容量光伏电站接入分布式电源入网后可能引发各方面问题，例如：分布式电源不发功或无法发功等，不同程度上影响配电网电压的稳定性，而上述问题的产生原因较为复杂，与明显缺少无功功率间存在着密切联系。一般说来，分布式电源的功率处于0.97～0.99，遭遇风电场或水电工程中装机容量过大时则极易出现无功功率不足的现象，反而破坏电网电压原有的稳定性，甚至导致系统电压完全崩溃。同时，规划设计配电时倾向于以受电型电网为参考依据，拟定相应的设计分析方案，但是不同于大容量光伏发电站，其并网操作处于配电网连接分布式电源后期，存在配电网基础运行特性发生变化的可能性。同时，光伏电站与配电网并线运行后，直接影响其系统安全性可靠性、运行稳定性，特别是遭遇潮流变化后，不利于配电网电压调节工作有序开展，甚至导致保护定值的流程日趋复杂多样。从运行稳定的角度来看，光伏电站自身具备一定的电源性特征，而大容量光伏电站与普通光伏电站相似，其电源属性表现相对强烈，但是对于系统稳定性约束的表现仍尚未达到理想状态。

结语：

通过本文探究，认识到由于国家光伏扶贫政策持续推进，促使以大容量光伏电站为典型代表的新能源得到迅速发展。同时，光伏并网对于地区电网的影响较为深远，而地区电网必须高度重视结构设计、建设及运行等环节，主动迎合消纳新能源的基础要求，形成科学合理的电网结构，方可保证大容量光伏所产生的电能就地消纳，甚至可利用搭建超高压电网的手段，进行远距离电能输送，否则可能阻碍区域经济长远发展。总而言之，大容量光伏电站建设地区级智能化配电网是不可阻挡的主流趋势，说明智能化配电网能满足光伏电站生产运作的要求，进一步使我国未来电力事业向综合化、人性化及智能化方向转变。

作者：刘铭 单位：宁夏贺兰京能新能源有限公司