卢海明

(广东电网有限责任公司汕头供电局，广东 汕头 515000)

0 引言

随着能源安全和环境问题的出现，全球对清洁能源的重视程度也在提升，因此，新能源发电规划受到了广泛关注，要明确其运行要求，才能在满足电力系统需求的基础上，共建和谐安全的发电控制模式。

1 分布式光伏发电概述

1.1 分布式光伏发电分类

分布式光伏发电主要分为3类，具体如表1所示。

表1 分布式光伏发电类别

1)离网光伏发电是借助太阳电池组件产生电能，利用控制器控制蓄电池充电或者是满足负载要求的基础上为负载供电，若是交流负载，则需要增加逆变器将直流电转变为交流电。

2)并网光伏发电，在太阳能电池阵列系统处理基础上，其发出的直流电借助逆变器之间转变为交流电能，并输入到公共电网体系中，无需蓄电池存储，实现无污染发电。

3)微网太阳能发电系统，集中监控式光储微网太阳能光伏发电系统，光伏电池板的输出与并离网逆变器的输入侧连接，蓄电池的充放电接口与并离网逆变器连接，配合双电源切换开关备用电源，建立完整的负载供电应用模式，整体环保效果更好。

1.2 分布式光伏发电系统建模

2 大规模分布式光伏发电对电力系统的影响

正是因为光伏电源具有无转动惯量、外出力随机波动、抗干扰性较差等特点较为明显，使得大规模分布式光伏发电会对电力系统产生不同程度的影响。

2.1 对电力系统有功频率特性的影响

在光伏系统应用过程中，会产生数量级较大且频繁的间歇性波动，这就会破坏电网原有的有功平衡，使得电网系统一次调频、二次调频以及有功经济调度等基础特性都会受到影响，甚至会增加频率质量越限的风险。也正是因为光伏系统的接入和应用，使得系统备用优化策略也会出现变动，要对调频参数整定过程、常规机组多类型电源有功频率等予以控制协调。

另外，在分布式光伏发电体系向着大规模方向发展的进程中，其本身就替换了原有的大量常规性电源结构，系统对应的等效转动惯量也会随之降低，使得电力系统应对功率缺额和功率波动的能力出现异常，若是参数较大，会造成频率急剧变化的现象，影响电力系统的安全控制[2]。

2.2 对电力系统无功电压特性的影响

目前，在沙漠或戈壁地区逐渐推进大规模分布式光伏发电项目，主要是因为当地的负荷水平一般，接入区域的电网短路容量相对较小，利用高压输电网实现光伏电力的远距离传输。也正是基于这种传递模式，在光伏电力随机波动的过程中，有功出力经过长输电通道和近区电网就会对无功平衡造成影响。

1)并网运行的光伏电源会对电压支撑效果形成作用，使得电压质量超限问题偶发，也会增加电压失稳的风险概率。

2)大规模光伏分散接入配电网的过程中，接入的过程对电网原有的辐射状网架结构也会产生影响。即单电源结构转变为双电源结构，电网的潮流分布等相应情况更加复杂多变，最终会对配电网的电压质量产生影响[3]。

2.3 对电力系统功角稳定性产生影响

尽管分布式光伏发电系统中光伏电源是静止元件，但是其本身并不参与功角振荡的状态，而随机波动或者是无转动惯量特性会使得大规模分布式光伏体系对电网潮流分布、通道传输功率等产生影响，使得等效惯量逐渐降低。另外，在功角稳定性失效的状态下，会产生振荡型失稳问题，随机的光伏发电系统运行点变化必然会对系统阻尼数值产生影响。

除此，大规模分布式光伏发电模式还会对电力系统扰动稳定性、电能质量等造成不同程度的作用，使得电源运行稳定效果受到制约，无法满足应用预期，最关键的是，大规模光伏的接入增加了电力电子器件的数量，使得非线性负载增加，电力系统出现谐波、电能质量污染、输出失真等现象，都会制约电力系统常规化运行的整体效果[4]。

3 消纳大规模分布式光伏发电负面作用的建议

为了有效减少大规模分布式光伏发电造成的制约作用，要整合其应用过程，打造更加科学合理的系统运行模式，从而确保能从根本上消纳其对电力系统产生的影响，为电力系统可持续发展予以支持。

3.1 新型输电技术

正是因为光伏发电中电源存在一定的随机波动性，所以，在实际处理环节中要将提升远距离外送可控性作为关键，在输电线通道沿线位置设置可控高波、动态无功补偿SVC等，配合可控串补，就能更好地改善系统对光伏随机波动性清洁能源的收纳效果[5]。例如我国西北交流联网通道就假设了不同种类的FACTS(柔性交流输电系统)的静止串联同步补偿装置，产生可控幅值和相角、同步、近似正弦电压差，利用增加输电网络传输容量的方式优化输电网的应用价值(见图1)。

图1 静止串联同步补偿装置示意图

3.2 光伏电站规划技术

在大规模光伏发电系统布置的过程中，为了减少其对电力系统造成的影响，也要对光伏电站的安装位置、安装容量、投资时限、光伏逆变器模块使用情况等予以控制，有效整合站内连接模式的同时，确保相应的经济评估内容都能为共建和谐电力系统模式提供支持[6]。

1)从整体规划布局入手，光伏电站容量规划中，独立光伏系统较为常见，要借助直观类方式、人工智能优化算法等解决系统容量规划问题，要在分析系统可靠性的基础上，利用函数分析模拟方式评估其可靠性和光伏电站规划容量的关系，从而有效计算满足电站规划容量参数，全面评估运营检修成本、生命周期内投资成本等。

2)在大规模并网光伏电站接线拓扑结构中，集中式、组串式以及微逆变器式都较为常见，基于安全可靠的综合考量，要明确设备选择和接线处理模式。并且，有效衡量光伏发电和电力系统充裕度、安全性之间的关系，确保置信容量能有效量化光伏发电的容量价值。

3.3 改善太阳能消纳的源网协调技术

因为光伏的基础渗透率较大，所以，要想维持其运行的稳定性和环保性，就要重视光伏逆变器的动态性能，有效融合虚拟同步机、友好型电源等，配合清洁能源处理方式。并且，要从出力外特性、电源本样、控制性能和保护装置等方面完善接入规模。另外，也要善于应用精细化光伏预测技术，保证调度计划和规划运行的最优化[7]。

4 结语

在大规模分布式光伏发电模式的处理过程中，要充分关注电力系统的运行稳定性，有效融合相应的技术方案，打造更加科学合理的运行框架，针对光伏发电系统的特性建立科学的处理模式，利用太阳能消纳技术促进电力系统可控发展，为电力系统可持续进步奠定基础。