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大规模光伏发电对电力系统影响综述

放大字体??缩小字体 发布日期:2015-10-27??来源:中国母婴用品网??作者:[db:作者]
核心提示:  人类对化石能源枯竭、能源安全和环境恶化的担忧导致对清洁、可再生能源的需求增大,许多国家已经做出大规模开发利用太阳能发电、风力发电的决策和规划,一个以新能源发电为标志的电力系统新时代正在到来。  随

  人类对化石能源枯竭、能源安全和环境恶化的担忧导致对清洁、可再生能源的需求增大,许多国家已经做出大规模开发利用太阳能发电、风力发电的决策和规划,一个以新能源发电为标志的电力系统新时代正在到来。

  随着光伏发电在电力系统中装机容量所占比例越来越大,它对电力系统规划、仿真、调度、控制的影响也引起人们极大关注。光伏发电呈现“规模化分散开发、低压接入、就地消纳”以及“大规模集中开发、中高压接入、高压远距离外送消纳”

  两种方式并存格局,对电力系统的影响无论从深度还是广度而言都将是深远巨大的,国内外工程界和学术界的研究亦是热度不减、成果频出。

  本文的目的在于从多个角度,对国内外有关大规模光伏发电与电力系统交互影响的研究现状和成果进行梳理和综述,为后继开展更为深入的研究提供借鉴与。

  1大规模光伏系统的建模与仿真1.1光伏电池及阵列模型基于单二极管模型的光伏电池等效电路,由基尔霍夫原理(KCL)可得光伏电池模型的数学表达式。对理论计算公式进行简化,利用光伏电池yabo2018.com商提供的技术参数短路电流/s.、开路电压Rc、最大功率点电流/m、最大功率点电压,得到适于工程计算的模型表达式。光伏阵列集成模型可以根据光伏电池模型和串并联关系组合得到,难点问题是光伏阵列的光伏组件差异、遮挡等造成的P-V特性的多峰值以及光伏阵列逆变器模型的集群建模。

  1.2并网换流器及控制模型1.2.1换流器及内环控制模型DC/AC换流器主要决定了光伏发电单元的暂态并网特性。目前主流的基于电压源型(VSC)的换流器采用具有内外环结构的双环控制方式为主。外环控制主要以电压为输入,经过控制环节生成内环控制的电流值,决定换流器的并网策略和外特性;内环以电流为输入,以外环控制生成的电流值作为基准,经过控制环节和换流器装置实现电流入网。

  为了简化控制器设计,一般采用前馈解耦控制策略,将勿0坐标系下换流器机电暂态模型的Ag轴电压、电流解耦,并将此控制环节添加到内环控制中。内环控制环节的时间常数都很小(毫秒级以下),从适应仿真软件计算步长考虑,对换流器及内环控制进行简化。换流器及内环控制机电暂态模型与简化模型框图如、2所示。

  1.2.2外环控制模型从换流器及内环控制模型可看出,光伏并网换流器具备有功、无功的解耦控制能力。外环控制根据电网对光伏发电系统的要求去设定和实现换流器的有功类、无功类并网策略,目前分为两种:电流源和电压源并网模式,如、4所示。

  (b)恒交流电压控制并网模式电压源并网模式下的外环控制模型1.2.3其它控制保护功能的模型在逆变器或DC/DC等换流装置基础上,实现优化并网性能的更多附加控制及保护功能,主要集中于MPPT控制、低/高电压穿越保护、孤岛保护及电能质量治理等,需要根据实际光伏系统的控制、保护策略,研究建立相应的数学模型,并分析其对电网稳定影响。

  1.3光伏发电系统的动态模型采用方程组法首先建立光伏发电系统中各组成部分的状态方程,并将逆变器和MPPT控制环节的控制框图转换为状态方程,通过联立得到状态方程组,即建立整个光伏发电系统的模型。根据研究需要,也可选择其它建模方法,如等效二端口网络模型、简化等值电路模型、受控源模型等。

  1.4光伏发电系统的稳态模型光伏发电系统可通过电压或电流控制模式的逆变器接入电网,在潮流计算中可分别处理为有功输出、并网节点电压恒定的PV节点或入网电流恒定的PI节点;功率因数为1的光伏阵列并网时一般都安装无功补偿装置,而电容器、SVC等大多补偿装置的无功输出都与节点电压幅值有关,因此宜等效为P-Q(v)节点;如果在潮流计算时需计及光伏发电系统的内部,可建立含光伏阵列、逆变桥、变压器和滤波器等准稳态模型的潮流方程。

  1.5光伏发电系统模型的研发基于上述建模原理,国内常用的电力系统仿真平台PSD-BPA以及PSASP中已经开发、集成了光伏电站的静态、动态模型,初步具备了大规模光伏并网分析的仿真手段;在一些商业化的电力系统分析软件如PSS/E、ETAP、PowerFactory/DIgSILENT中,都拥有灵活的自定义模块功能,很多光伏电站建模研究都是基于这些软件开展的。

  1.6下一步研究重点及建议基于厂家提供的典型模型结构及参数等信息,通过实测及参数辨识技术,研究建立更符合实际物理特性的光伏模型,尤其是对电网动态特性影响较大的、但主要技术被封装的低/高电压穿越功能的实测及建模技术。

  根据MPPT控制、逆变器附加控制和故障穿越、孤岛保护等策略、方案的共性和差异化特征,开展精细化建模研究。

  综合考虑光伏阵列、换流器的组合方式、并网拓扑和控制系统,以及电站内部线路、变压器参数,研究大型光伏电站等值建模的理论、方法与模型。

  除了暂态建模,还应研究包含中、长期等多时间尺度的全过程仿真模型,使光伏发电系统模型能够适应多场景下的并网分析。

  研究大型光伏电站建模规范及验证流程,研究光伏模型的基本分类、典型结构、标准化建模方法及模型参数辨识。

  2大规模光伏接入对系统特性的影响2.1对有功频率特性的影响光伏发电具有以下特性:1)外出力的随机波动性;2)电源是无旋转的静止元件,通过换流器并网,无转动惯量;3)低电压穿越期间不同的有功/无功动态特性;4)考虑电力电子等设备元件的安全,电源抗扰动和过负荷能力相对较差,易发生脱网;5)通过逆变器并网,具备四象限控制及有功/无功解耦控制的能力。光伏系统的这些特性,使得大规模光伏接入后系统的稳态/暂态特性发生变化,进而影响到系统的运行与规划。

  光伏电力大幅、频繁的随机波动性对系统有功平衡造成了冲击,进而影响到系统的一次、二次调频以及有功经济调度等运行特性,频率质量越限等风险加大;系统备用优化策略等将因光伏接入而发生变化,对与常规机组等其它多类型电源的有功频率协调控制以及调频参数整定等也提出了适应性需求;同时,由于光伏电源是非旋转的静止元件,随着接入规模的增大并替换常规电源,系统等效转动惯量降低,恶化了系统应对功率缺额和功率波动的能力,极端工况甚至会发生频率急剧变化,频率跌落速率及深度可能触发低频减载、高频切机等安控、保护动作的严重运行问题。

  2.2对无功电压特性的影响大规模光伏集中接入更多是在戈壁、荒漠地区,当地负荷水平较低,接入的地区电网短路容量相对较小,大量光伏电力需通过高压输电网远距离外送,随机波动的有功出力穿越近区电网以及长输电通道,影响到电网无功平衡特性,进而造成沿途的母线电压大幅波动。同时,目前实际并网运行的光伏电源无功电压支撑能力较弱,发生电压质量越限甚至电压失稳的风险加大;对于规模化光伏分散接入配电网而言,光伏接入改变了电网既有的辐射状网架结构,单电源结构变成了双电源或多电源,电网潮流分布大小、方向等复杂多变,潮流变得更加难控,进而影响到配电网的电压质量,影响程度与光伏接入位置、接入规模以及出力等关系较大2.3对功角稳定性的影响光伏电源是静止元件,本身不参与功角振荡,不存在功角稳定问题,但由于其随机波动以及无转动惯量等特性,大规模光伏接入后改变了电网原有潮流分布、通道传输功率,减小了系统的等效惯量;同时,计及故障穿越期间光伏具有与常规机组不同的动态支撑性能,因此光伏接入后电网功角稳定性会发生变化,变化情况取决于电网拓扑结构、电网运行方式及所采用的光伏电源控制技术、光伏并网位置及规模。光伏接入既有可能改善、也可能恶化电网的功角稳定性,这必须结合具体场景通过仿真分析才能确定。光伏并网还可能因故障穿越能力不足引发脱网,尤其是集中化、规模化后,脱网给系统稳定性带来的冲击将更加强烈,应结合实际并网情况,评估大规模光伏的脱网风险。我国第一个百万千瓦级青海光伏基地的集中接入改变了通道潮流分布的均匀性,且光伏电源表现出弱动态支撑性,综合两者影响,通道的传输极限降低,通过切除光伏电源以及光伏电站配置动态无功补偿,可提升安全性。

  振荡型失稳是功角失稳的一种。波动的光伏出力改变了系统运行点,同时并网逆变器与常规机组相比具有不同的控制策略,这些都会改变系统的阻尼,不但对系统原有的机电振荡模式产生影响,也会带来新频段范围的振荡。但一般而言,光伏接入对原振荡稳定的影响也是依接入位置、穿透率大小等情况而定。文发现主动孤岛检测对系统振荡特性有负面影响;文提出光伏发电系统分散性地渗透入网比集中在某处并网更有利于系统的振荡稳定。如充分利用逆变器的灵活控制功能,可提升系统阻尼。文基于光伏发电系统能够独立控制其注入电网有功、无功特点,提出了利用光伏发电系统来抑制电网功率振荡的方法,设计了有功、无功的附加控制策略。

  2.4对小扰动稳定性的影响光伏电池虽不存在机械与电磁量不平衡的动力学稳定问题,但也存在电气运行不稳定问题,进而当大规模光伏并网后也会影响到电网的稳定性动法分析了理论上存在的两个运行点中的一个是不稳定的,指出不稳定现象更多出现在接近最大功率运行点的高出力水平;基于动态等效阻抗适配概念来剖析光伏电气运行不稳定点的机理。故障期间的不平衡功率只能由光伏电站的直流侧电容吸收,由于电容的储能作用很小,因此不平衡功率直接导致直流侧电压迅速上升,给电源可靠运行带来影响。建立了含光伏电池、逆变器等小信号数学模型,利用特征值法分析了系统遭受小干扰后的稳定性,仿真验证了光照扰动后的稳定性。

  2.5对电能质量的影响随着大规模光伏的接入,电力电子广泛应用使得大量非线性负载也加入到系统中,对电力系统造成污染,出现电能质量问题。逆变器开关速度延缓,导致输出失真,产生谐波;在太阳光急剧变化、输出功率过低、变化过于剧烈的情况下,产生谐波会很大;也会出现大规模光伏集中并网时电流谐波叠加的问题等。国内外若干大型光伏电站的运行经验表明:即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小,多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标。针对这些问题,从并网逆变器并联系统数字控制的角度出发,对多台逆变器组合的谐波问题和稳定性进行了建模;分析了大型光伏电站逆变器并联系统中存在的电网阻抗耦合效应,该耦合效应降低了并网逆变器控制回路的带宽和稳定裕度,导致并网电流谐波含量超标等不稳定问题;分析了光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网,滤波电容可能引起的谐振从而造成某些次谐波放大问题。

  直流注入也是光伏并网需要解决的关键问题之一,产生原因是多方面的。光伏出力的大幅、高频随机波动也会引发电压波动、闪变以及电压偏差、频率波动等问题。针对光伏接入后的电能质量问题,提出抑制谐波的有效方法:包括增加谐波补偿器、无源固定频次滤波器、有源滤波器、混合滤波器等;提出了治理直流注入的有效解决方法,包括:1)安装隔离变压器;2)设计合理的逆变器拓扑结构;3)电容隔直;4)检测补偿;5)虚拟电容法等。

  2.6对配电系统保护的影响光伏电源接入配电网后使配网故障特征发生了变化,对继电保护和自动装置产生若干影响:1)网架结构由单电源辐射状网络变为双电源、多电源的复杂拓扑结构,从而故障电流大小、方向及持续时间均发生变化,原有馈线保护都将受到影响,保护装置会发生误动或拒动;2)根据变压器连接方式的不同,与变压器相连的逆变器会额外形成接地回路,影响零序电流或在单相接地故障时加大未短路相的对地电压,也将改变继电保护的动作特性;3)对扰动较为敏感的并网光伏变换器增加了必要的保护内容,包括低电压穿越、输出谐波超标、输出直流分量超标和三相不平衡保护等;4)当PV系统反孤岛保护功能时间不能与自动重合闸等装置协调配合时,会引起非同期合闸;5)对配电系统中的线路三相一次重合闸以及变电站(开闭所)的备用电源自投装置应用产生一定的影响。为防止出现非同期合闸,对于接有经逆变器并网的线路或母线,其三相一次重合闸起动时间或须备用电源自投断路器的动作时间均要大于逆变器反孤岛保护最大动作时间。

  分布式、高密度光伏发电系统往往通过多条或一条低压配电线路接入于同一母线并网发电。由于同一区域的光伏发电功率受光照变化的影响具有相关性,高密度光伏发电系统并网,会加剧配电网局部潮流变化幅度以及电压的波动范围。另外,若某些与高密度光伏发电系统同一母线的供电负荷较小的馈电线路发生短路故障时,可能导致接于馈电线路的上下级熔断器无法配合,失去选择性,甚至有可能致使流过某些负荷支路上的短路功率超过断路器的遮断容量。

  2.7下一步研究重点及建议基于大规模光伏集中接入、高压交直流外送等多种典型场景,剖析规模化的光伏与大电网动态特性的交互作用机理,从功角、频率以及电压等多个稳定侧面,分析大规模光伏接入后对大电网安全稳定的影响;研究大电网现有三道安全防线对大规模光伏接入及外送的适应性,并进行优化调整。

  研究规模化分散式接入的光伏与配电网交互运行机理;研究光伏大规模接入对配电网潮流分布、无功电压以及电能质量等运行特性的影响;研究光伏规模化接入后保护方案、自动装置及调度自动化系统的适应性及优化协调技术。

  3大规模光伏外送及消纳的关键技术3.1大规模光伏外送的新型输电技术为了提高长通道外送光伏等波动性电源的可控性,在通道沿线装设可控高抗、动态无功补偿SVC以及可控串补等,集合多种FACTS装置的交流输电技术提升了系统对光伏等间歇性新能源的接纳能力。我国新疆-西北交流联网一、二通道即装设了多种类型FACTS装置,提升了外送大规模风光混合电力的能力。

  *800kV特高压直流输电技术以其远距离送电的经济性、中间无落点的直通性等优越性能在我国正逐步推广建设,为我国大规模光伏、风电等新能源的开发、外送及消纳开辟了新的通道。在此基础上,提出了在中国北部地区利用新型直流输电技术(VSC-HVDC)建立广域可再生能源电网结构的远景设想,从而有效整合风电、光伏、水电等,以期利用广域范围内的资源互补性平衡新能源的功率间歇性和不稳定性;论述了半波长输电和分频输电的特点及发展前景,指出二者均适用于超远距离大容量电力输送。

  近年来,新型直流输电技术进一步发展,但由于VSC直流输电使用全控型开关器件,受开关器件容量限制,目前VSC直流输电在远距离、大容量输电领域还不能取代传统直流输电,其电压等级和传输容量有待进一步提高,但在大规模分散式光伏的并网和地区可再生能源消纳领域是传统直流输电的有益补充。

  3.2光伏电站规划设计技术光伏电站的规划设计问题涉及光伏电站的安装地点,安装容量,投资时间,光伏模块和逆变器模块的使用数量,光伏模块的安装倾角,光伏模块和逆变器的最优组合,站内连接方式,光伏电站的穿透功率、置信容量和经济评价等内容。

  光伏电站的容量规划主要有独立光伏系统,混合光伏/柴油机系统,混合光伏/风电系统,混合光伏/风电/柴油机系统的容量规划等;求解这类问题的主要方法有直观类方法、人工智能优化算法等。直观类方法不考虑光伏出力的随机特性,仅根据月平均最低光照能量或平均月度太阳能用简单的公式计算。优化方法主要为基于系统可靠性分析的方法,考虑光伏与负荷的随机性,用函数表达式拟合系统可靠性与光伏电站规划容量的关系,可以直接计算适合的电站规划容量,还可建立计及工程寿命周期内系统的投资成本、运营维护成本以及重置成本的经济模型并进行优化求解。

  大型并网光伏电站的接线拓扑结构可以分为:集中式、组串式和微逆变器式,其中最常见的是集中式结构。光伏电站的规划设计应满足“安全、可靠、高效和经济”的原则。在规划容量确定后尚需确定光伏电站的设备选择、接线方式等具体问题。

  光伏的穿透功率定义为光伏占整个发电系统总发电量(或占整个负荷电量)的百分比。过高的光伏穿透率可以引起馈线的逆向潮流及电压等问题,破坏传统变电站的开关正常工作。光伏电站的可靠性的评估有助于衡量光伏发电对电力系统充裕性和安全性的贡献,据此计算出的置信容量有效地量化了光伏发电的容量价值,成为电力系统规划中的重要指标。可靠性分析的解析法主要是根据电力系统元件的随机参数,将光伏发电等效为多状态的常规机组,通过数值计算获取各项可靠性指标;模拟法主要是采用序贯蒙特卡洛法模拟,既能描述光伏发电的时序出力,又能求解频率和持续时间等可靠性指标。评估可靠性必须从组成光伏电站的各元件入手,对光伏电池组件的故障率的变化规律进行了讨论。各种接线方式对光伏方阵可靠性影响的研究结果表明,使用TCT结构(total-cross-tied)和BL结构(bridge-linked)可以提升光伏阵列的有效工作时间。

  光伏发电的置信容量反映其容量价值,用于量化光伏发电对电力系统充裕度的贡献,但国内外尚未形成明确统一的衡量标准。Perez将现有的评估指标归纳为四类;Madaem等人又将常用的评估指标分为基于可靠性的评估指标和近似评估指标等。在置信容量的灵敏性分析上,研究表明光伏发电置信容量随装机容量增大而呈现出的饱和效应,光伏发电出力同负荷的相关性是影响光伏发电置信容量的重要因素。

  光伏电站规划设计的经济性指标主要有:最小能耗、净现值、生命周期成本、投资回收期等。由于净现值考虑了整个工程的使用寿命和资金的时效性,是目前的光伏电站规划设计通常采用的经济性指标。在成本/效益评价方面,比较了光伏发电和常规发电的成本与全寿命期收益,分析了光伏发电优于常规发电的条件;建立了多参数成本效益分析模型,通过计算发电成本、税前利润、税后现金流、净现值、内部收益率及回收期等一系列指标,说明了在塞浦路斯地区建设大规模光伏电站的可行性;研究表明贴现率和光电池效率是影响回收率的最重要因素。

  3.3提升光伏消纳的综合规划技术大规模光伏电站的布局对电网规划也有影响。

  就电网规划而言,针对大规模光伏集中式并网,在光伏发电规模较小时,主要通过超高压或高压输电送入本省电网的负荷中心,需要同步加强省内超高压电网建设;随着光伏发电规模的增大,需要送入区域电网内消纳时,除了加强省内电网外,还要加强区域电网内跨省互联;随着光伏发电规模的进一步增大,还需要规划包括特高压直流在内的跨区外送通道,实现光伏发电大规模跨区外送。为提高输电通道的利用效率,需要综合考虑与区域内的水电、风电、火电等各类电源配合,实现协调运行和外送,从宏观上分析了我国太阳能发电并网影响及各区域电网消纳能力。

  针对规模化光伏分散式并网,调整配电网结构设计成为需迫切解决的问题,如何合理规划含光伏发电系统的智能配电网是必须考虑的重要因素,同时,光伏的布点及容量等也应与配电网的规划协调。随着城市光伏屋顶发电和光伏建筑一体化的增多,城市电网的规划应该留有充分余地。

  科学、合理地配置电力系统中风力发电、光伏发电、常规火电、水力发电、抽水蓄能以及其它储能设备的容量、布点,并计及负荷需求侧管理等,发挥大规模光伏接入后网-源-荷的综合效益,是现阶段推进光伏开发建设必不可少的环节。

  3.4提升光伏消纳的源网协调技术随着光伏渗透率逐渐增大,光伏逆变器的动态性能对于电网的安全变得愈加重要。针对并网逆变器的源网协调技术已开展了大量工作,提出了“虚拟同步机”、“友好型电源”等理念,并针对其中的关键技术、难点技术进行了攻关,取得了阶段性的成果。光伏逆变器的低电压穿越技术,是保障大规模光伏接入后电力系统安全稳定运行的重要技术措施,其中,低电压快速检测与锁相、低穿过程中电压和电流控制方法和故障后的功率快速恢复等控制技术,是光伏发电低电压穿越研究的热点。在光伏并网国标从有功频率、无功电压、低电压穿越、电能质量、紧急无功支撑能力等若干方面对光伏准入提出了要求之后,相关技术的研究也成为一个重要方向。

  风光等新能源与常规电源打捆接入及外送已成为我国新能源开发的主要格局。风光新能源与常规电源电气距离较近,交互耦合的表现将影响到电网的安全。风光间歇性电源与常规电源从出力外特性、电源本体、控制性能以及保护配置等都有较大差别,常规电源如何适应风光规模化接入、与其和谐相处,或者大胆设想可能捆绑形成一种性能更优的“等效电源”,以兼容各自的优势。

  分别提出了考虑电压约束、稳定约束、调峰和风光互补特性的并网光伏电站极限容量分析方法。

  为解决光伏大规模接入后的电力系统安全稳定运行问题,利用风、光的互补特性以及通过储能技术平抑功率波动也是一种可能的技术选择。分别从经济和技术等方面分析了风光储的优化配比技术;提出了联合发电系统站端的控制策略。

  3.5提升光伏消纳的精细化光伏预测技术对光伏电站的输出功率进行精细化预测,把光伏发电容量纳入电网的调度计划和实时调度运行是保证电网稳定经济运行的重要措施之一。国外主要通过两种方式来研究:一是以太阳能资源的预测为基础,进而预测光伏发电功率;二是利用天气预报数据直接对光伏电站的输出功率进行预测。德国提出一种基于卫星云图预测地区太阳辐照强度的方法:首先建立地区的净空辐照度模型,然后通过对连续多帧卫星云图的处理建立云团运动的矢量域方程,进而预测未来的云指数,并对净空辐照度进行修正,最终得到地区的辐照度预测值,并在此基础上利用模型预测光伏电站的发电功率,目前该方法对于单个光伏电站日前发电预测的相对均方根误差为36%,而将德国所有光伏电站作为一个整体统计,其均方根误差降低至13%.日本开展了基于神经网络的光伏发电功率预测研究,通过不同类型的人工神经网络进行光伏发电功率的预测,并利用不同类型神经网络混合的方式进行集合预报,该方法的日前功率预测的平均绝对误差在22%左右。在国内,主流的光伏发电功率预测方法主要分为统计方法和物理方法。统计方法主要是通过对实测气象数据、数值天气预报以及光伏电站有功功率等历史数据进行统计分析,寻找其内在的关系进而建立光伏发电功率预测模型,如BP神经网络、支持向量机等;物理方法主要根据光伏电池板,逆变器等多种设备的特性,得到光伏电站发电功率与数值天气预报的物理关系,进而对光伏电站的发电功率进行预测。一般来说,统计方法的预测误差在9%~25%,物理方法的预测误差在1.%~3.%。

  3.6提升光伏消纳的有功无功控制技术大规模光伏并入电网后,其出力的不确定性增加了电网有功、无功运行控制的难度,需在分析大规模光伏接入对电网运行控制影响基础上,结合光伏电站和调度主站的建设现状,设计适应大规模光伏接入的有功频率控制和无功电压控制系统架构;研究制定光伏数据采集通信机制,提出适应电网多种控制需求的光伏有功/无功控制模式及控制性能评估方法,以此建立横向集成光伏信息采集与监视、光伏有功/无功控制功能,纵向贯穿调度端和厂站端的光伏综合控制系统;将光伏发电纳入大电网自动发电控制(AGC)和自动电压控制(AVC)系统,实现调度主站对光伏电站的有功、无功闭环控制,提升大规模光伏接入后的频率、电压质量以及发电经济性,其中,光伏电站实时信息的上传下达是解决调度控制问题的基础。

  在无功功率控制方面,光伏逆变器普遍实现了有功和无功的解耦控制,等提出了将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的控制方案,使光伏发电在发有功的同时也能够提供无功;另一个研究热点是无功控制与谐波抑制的统一控制技术研究,提出了同时实现光伏并网发电、无功及谐波补偿统一控制技术。

  在有功功率控制方面,光伏发电可以通过增加储能或偏离最大功率点等方法实现有功功率控制。提出了通过光伏发电有功和无功的附加控制,增加系统的阻尼,抑制电网功率振荡的方法;的有功闭环控制;提出利用附加电压和频率分量的光伏逆变器控制系统使光伏电站具备有功和无功调节能力,以提高电网运行稳定性;提出了光伏并网运行功率的直接控制方法,实现光伏有功和无功功率的统一控制,以改善电网供电质量;引入蓄电池储能系统实现对光伏发电功率削峰填谷功能。

  3.7下一步研究重点及建议研究新型输电技术输送光伏等波动性能源的经济性及社会效益;研究新型输电技术适应光伏波动的运行技术;研究新型输电技术输送光伏的优化布局等规划技术。

  研究适应大规模光伏的输电系统网架结构优化技术、网架优化原则和方法;研究适应大规模光伏集中接入的送端电源结构和布局优化技术;研究考虑动态性能的光伏置信容量评价方法和指标体系;研究综合考虑社会效益、环境效益的光伏发电容量优化规划和技术经济评价方法。

  研究适应大规模分散式接入的智能配电网规划技术,包括系统结构优化方法、光伏电站布点、容量优化以及微网模式的设计等;研究大规模光伏接入后的电能质量监测及治理技术;研究智能配电网背景下接纳分散式光伏的有功、无功控制技术。

  研究将大规模光伏纳入、含多时间尺度的广域有功频率控制技术;研究规模化光伏接入的分层分区、多级协调自动电压控制技术;设计大规模光伏接入的有功频率、无功电压控制系统框架及功能;着重研究高压交直流集中外送波动性光伏的有功、无功控制技术。

  研究大规模光伏接入后的安全评估技术;研究大规模光伏集中接入高压交直流外送的广域协调安控技术;研究大规模光伏分散式接入后提升供电效果的辅助决策技术。

  4结论本文从大规模光伏系统的建模与仿真、大规模光伏接入对系统动态和稳态特性的影响、大规模光伏外送及消纳的关键技术三个方面对国内外研究现状进行了归纳、总结;根据作者的思考,提出了进一步研究重点及建议供。仍有一些内容如大规模光伏电站的安全监控、鼓励光伏发展和消纳的政策法规等限于篇幅无法纳入,但值得继续讨论。

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