目前,对于大规模光伏发电,均采取并入大电网的方式。但光伏发电并入大电网后,往往因光伏部分的逆变器离散动作和发电间隙性的特点,在向电网输送功率或被电网输送功率时,都会造成整个电网系统电压的短时或长时变化。
太阳能发电系统,特别是光伏系统,是将太阳光直接转化为电能的装置。这是通过半导体材料(通常是硅)吸收太阳光,使材料中的电子被激发,从而产生电流。
我们需要了解太阳能发电是如何连接到电网的。在住宅和商业光伏系统中,直流电需要通过一个装置(被称为逆变器)转换为交流电,以便可以将其馈入电网。逆变器的工作原理是,它会在电网的电压稍低于其设定的输出电压时开始供电,这被称为"电压源模式"。
我们需要考虑太阳能发电对电网电压的影响。当光伏系统将电能馈入电网时,如果系统的输出电压高于电网的电压,那么电网的电压可能会上升。这就是为什么电网运营商需要精确地控制和平衡电网内的负载和发电量,以维持稳定的电压水平。
电网电压的上升并不总是问题。在很多情况下,电网可以容纳一定程度的电压上升,而不会影响其稳定性和性能。此外,现代的光伏逆变器通常具有一些高级功能,如电压调节和反向功率流控制,可以帮助减轻电压波动。
如果太阳能发电系统的规模过大,或者电网的容量不足,那么太阳能发电可能会导致电压过高,从而影响电网的稳定性和继电保护设备的性能。
对负荷特性的影响
光伏发电受环境影响较大,其发电功率会随着光照增强而增大,一般状况下,晴天光照时,其功率峰值一般处于日照强点,约为10-14点。而当光伏并网发电向大容量发展后,其负荷曲线也将发生变化。如在某光伏发电园区,其负荷峰值出现在9点左右,而在10-14点之间,等效负荷呈现为变小状况。
对调度的影响
当前光伏发电还不成熟,自动化功能还不完善,进而使得其调度状况难以随着电网电压、频率等变化而变化。在原有的调度下,电网相关数据的变化,将直接导致电网可调度发电容量减少,进而导致电网控制及调度工作越来越难。
对电压的影响
光伏并网发电向大容量方向发展,光伏发电在电网的馈线末端及终端接入状况越来越多,而电网中存在反向潮流,进而使得光伏并网发电的电流在电网中将受馈线影响,产生压降状况,使得变电站侧的电压降低,而负荷侧电压与变电站侧电压处于不等状态,进而使得负荷侧电压出现越限。此外,根据电压与电流的关系,当光伏并网发电中电流出现变化时,电流势必会随之发生一定变化,而光伏并网发电的发电功率与光照状况存在紧密关联,进而会导致电压波动更大,可能会引起电网中相关无功调节装置出现频繁动作,影响相关调节装置使用寿命,影响电网运行安全。