光伏发电技术的概述及对电力调控的影响

      光伏发电系统是一种直接将光能转换为电能的发电体系，它依靠半导体的光电效应，将太阳能资源直接变为电力应用到生活中，因为不需要经过发热的过程，因此光伏发电的纯洁度非常高，不会像煤炭发电等发电体系一样造成环境污染。

      在光伏发电系统中，太阳能电池板会直接发出直接应用于直流负荷的直流电，这种直流电也可经过逆变处理转为交流电，接入电网。不同的发电系统的特点、特征也各不一样。主要的发电系统有独立运行（表1）、并网型（表2）、混合型（表3）等三种。

      三种光伏发电系统中以并网运行系统和混合型系统的功效最大，但同时也都会为电网带来一定的电力调控影响，这两种系统也将是需要着重探讨和分析的对象。

1、影响无功电压的特性

      光伏发电系统本身是依靠太阳能资源产生电能，日照越充足产生的电能才越多，基于这一运行特点，国内很多光伏发电系统在建立之时都会选择海拔高、日光足的地方，比如像戈壁滩或者沙漠等处，或是其他人烟稀少的“无人区”。这些地段由于位置偏僻，电能的      需求量少，相应的电系统负荷也不需要太高，因此也使得国内的光伏发电系统存在一个常见现象，就是以光伏发电系统供电的电网其短路容量很低。

      因为光伏发电系统需要日光充足的地方，而其产生的电能都需要用远距离高压输送到千家万户，在这一运输过程中，电能就可能发生随机波动，对于电网运行的无功平衡影响很大，因为随机波动的有功出力会穿越近区电网和长距离的输电通道，从而对无功平衡产生冲击，使得电网的整体平衡性都受到影响。

2、影响电站的发电计划

      国家此前的主力发电方式是火电，也就是煤炭等燃烧物发电，火电因污染等问题在未来的发电系统中正逐渐被边缘化，但光伏发电要想完全取代火力发电还存在很大的缺陷。火电虽然对环境的污染巨大，但在其功率的输出上具有光伏发电所不具备的稳定性和可预测性。相较之下，光伏发电依赖光照，因此季节、空气温湿度、天气等环境因素都会对其产能带来影响，所以光伏发电充满很强的随机性和不可控性。也正是这层不可控性，使得光伏发电系统的运行稳定性受到了极大的阻碍，这也增加了以光伏发电系统发电的电站在制定发电计划以及实施时的难度。在国家能源局的《2018年光伏发电通知》公布之后，未来的光伏发电应用数量和应用范围还会持续增高，而这样一来，供电公司的电力调控难度还会走向越来越困难的状态。

3、影响继电保护

      光伏发电并网运行系统让光伏电网的潮流具有了双向性，而随之而来的是电网故障时短路电流的改变，不管是大小、方向还是分布，这些因素都成为了不确定性。也因此装设继电保护装置成为光伏发电系统中一道必不可少的工序，这是为防止出现电网故障后整个电网系统出现失稳和反送电的情况。

      通常而言，继电保护装置对于整个电站具有非常大的保护作用，可以很好的保护电网避免故障冲击。然而，在光伏发电并网运行系统中，已并网的发电系统向大电网进行功率输入工作时，就会造成原继电保护装置的保护区域缩减，即继电保护装置无法在做到有效的保护电网避免故障冲击，这样一来继电保护装置工作的灵敏性与可靠性就会大打折扣。

4、孤岛效应的引发

      孤岛效应是指在电路上，某个区域明明有电流通路但实际却没有电流通过的现象，具体表现为电网已经失压，但发电系统仍就对电网中的邻近部分线路进行供电。这就是电流系统中所谓的孤岛效应。

      在当前，国家的光伏发电应用正在逐渐扩大，并网光伏电站的数量正在增加。孤岛效应发生的概率也在随着电站的增多而增多。其不仅会对光伏发电站本身的设备带来极大的损害，同时也会让大电网的损害进一步扩大为灾害事故。比如，处于孤岛效应的电流通路虽然没有电流通过，但本身还处于供电状态，因此会对供电公司的现场检修人员造成极大人身安全隐患，极容易引发人身财产损失。因此电网调控中心应当做好相关工作来保障电网的安全稳定运行。

5、对调控管理方面的影响

      光伏发电系统作为一种和火电、水电等电力系统迥异的发电系统，在运营人员上和传统大型国有发电企业存在极大的不同，其自身的需求具有相当程度的灵活性，并会因此出现“量身订做”的情况，即根据自身的需求对机组进行并、解列。另外，光伏发电由于其自身发电原理所受自然条件的影响，使其充满了随机性与不可控性，让配电网侧的能力管理相较于传统火电、水电出现了很多的新难题，同时也让调控中心的调控力度及实施难度猛增不降。此外，在未来大型并网光伏发电站的数量只会越来越多，其直接接入的电压等级也在提高，电网调控的管理模式也会更加复杂化。