【摘要】隨著社會的發展和人們日益增長的需求，帶來了嚴重的環境污染和能源消耗問題，因此可再生能源的利用成為了研究的重點，一方面可以緩解資源緊張的現狀，另一方面還具有清潔環保的特點。在電力方面，規模化光伏發電是目前最為重要的一種可再生能源，該系統是由并聯運行的光伏發電單元組成的，因此該系統的暫態功率特性會直接影響到電網的穩定和安全。光伏發電單元在運行的時候電壓低、電流大。本文對規模化光伏并網系統暫態功率特性及電壓控制進行了分析。

　　【關鍵詞】規模化光伏;并網系統;暫態功率特性;電壓控制

　　1引言

　　在經濟的快速發展下，社會的用電量逐年增加，因此為了環節經濟發展和環境污染、資源短缺之間日益突出的矛盾，我國開始大力發展新能源發電技術，發展較快的為風電和光伏。規模化光伏發電系統不但能夠有效的緩解能源危機、控制環境污染，而且還更加高效、安全、便利。但是相比于傳統的火電和水電電源，光伏發電具有差異化的特點，主要體現在以下幾個方面：一是注入功率動態特性方面、二是電氣響應特征方面、三是并網系統的結構特點方面。

　　2光伏發電的發展

　　由于我國地處北溫帶和亞熱帶，大約有三分之二以上的國土面積全年的日照時間超過2300小時，因此太陽能資源十分豐富。所以對太陽能進行開發和利用能夠有效緩解我國能源緊缺的現狀，對于我國社會的可持續發展有重要的促進作用。光伏發電系統主要分為三種，一是獨立光伏發電、二是并網光伏發電、三是分布式光伏發電。

　　所謂獨立光伏發電也成為離網光伏發電，主要是通過太陽能電池組件、控制器、蓄電池實現的;分布式光伏發電系統也稱為分散式發電系統，通常是在用電現場配置小型的光伏發電系統來滿足用戶的希求，在太陽能的輻射下通過太陽能電池組件陣列將其轉換為電能;并網光伏發電是通過將太陽能組件產生的直流在并網逆變器的轉換下，變成符合要求的交流電接入公共電網。

　　并網光伏發電系統還可以分為帶蓄電池和不帶蓄電池兩種，對于帶蓄電池的并網發電系統來說，具有可調度性，還有緊急備用電源的功能，通常被應用在民用建筑中，對于不帶蓄電池的并網發電系統來說，則不具備備用電源以及可調度的功能，通常在大型系統中使用Ⅲ。

　　3光伏發電電源和匯集支路的暫態功率特性

　　規模化光伏并網系統暫態功率特性包括光伏發電單元的暫態功率特性和匯集支路的暫態功率特性。對于光伏發電單元的暫態功率特性，在受到干擾之后，光伏發電單元的動態行為是由交流母線電壓這一交流輸入電氣量決定的，由于電壓的跌落，導致VCS的有功輸出受阻，功率隨之減小，而這種功率上的不平衡會導致直流電壓的上升，光伏電池的特性又有助于抑制這種上升。

　　在光伏發電單元各個電氣暫態相應特征的表現下，能夠看出光伏電池功率能夠隨著直流電壓迅速的進行調整，從而抑制交流受擾過程中的VSC輸出功率的波動，維持有功輸出。對于光伏發電匯集線路暫態功率特性來說，為了維持光伏電池功率輸出和VSC交流功率輸出的動態平衡，將會引起匯集電路出現低電壓大電流的情況，從而產生無功損耗，制約系統電壓的恢復。

　　4暫態功率特性和改善對策

　　由于規模化的光伏并網系統改變了電網原有的線路傳輸功率、潮流分布和電能質量，因此會對電網的暫態穩定性造成影響。

　　4.1暫態功率特性

　　光伏發電單元和匯集線路功率特性共同決定了光伏并網系統的暫態功率特性，因此在交流電網受到干擾導致電壓降低的時候，主要表現出以下幾個特性。首先，在交流電壓下降的時候，VSC的控制系統能夠在第一時間進行相應，從而進行調控，增大輸出交流電流，維持光伏電池注入功率和輸出功率的平衡，將直流電壓維持在設定好的目標值上，由此可見，光伏發電單元具有電流大、電壓低的特點。

　　其次，在交流電壓下降的時候，由于并聯運行的各個光伏發電單元的輸出電流都會增大，所以導致匯集線路中的電流明顯的增加，會帶來更多的無功損耗，因此匯集線會從匯集站吸收無功，表現出動態無功負荷的特點。

　　最后，在電氣距離增加或者是輸送功率增大的影響下，引起電壓降低，從而導致匯集線路吸收的無功會以非線性的形式增加，在接近滿載運行的情況下，限幅會影響VSC交流電流的增幅，導致匯集線路吸收的無功凈增量減少，但是增速和峰值持續的時間都會增大;除此之外，在有多個光伏發電匯集支路接入到匯集站的時候，由于通過并網線路與交流電網連接，所以會在并網線路上進一步放大這種低電壓大電流的特性，并網線路所吸收的無功嚴重影響了交流電壓的恢復。

　　4.2暫態無功特性的改善對策

　　由光伏發電并網系統暫態功率特性可以看出，暫態無功需求受到匯集線路阻抗、輸送功率水平和無功支撐能力等方面的影響，所以可以從以下幾個方面改善暫態無功特性：首先，要優化光伏并網的系統結構，在接入主網的時候采取就近原則，或者是通過增加串聯電容進行補償的方式，從而減少匯集線路的電氣距離，除此之外，還可以進行均勻分散的接入，以免匯集線負載過重。

　　其次，要增加靈活調控的一次設備，以抑制交流電流增長或者降低送電功率的方式，實現匯集電路上無功損耗的減少，可以通過SVG的動態無功補償裝置，提升交流電壓實現抑制暫態增幅的目的，也可以在匯集線的發電側設置耗能電阻或者儲能裝置，通過在低壓的時候吸收光伏有功的方式，降低匯集線的送電功率;再次，要對光伏發電單元的自身控制進行改進，在VSC定直流電壓控制器中，增加低壓限功率的功能，使其能夠對交流電壓跌落進行感知，從而通過降低輸出功率來減少匯集線的無功損耗。

　　除此之外，還可以增加VSE的自動切換控制方式的功能，在交流電壓跌落的時候，能夠快速的將無功功率控制切換為定電壓控制，從而增加換流器的無功輸出，實現一直交流電壓跌落的目的;最后，要對控制策略進行完善，當無法第一時間恢復交流電壓的時候，能夠通過拉停少量匯集線路、對低壓脫網保護參數進行差異設置的方式，減少匯集線路的輸送功率，從而實現降低無功需求的目的，確保其他大容量光伏電源能夠穩定、安全的運行。

　　5結語

　　總而言之，隨著環境的不斷惡化和不可再生資源的消耗，推動了太陽能等可再生清潔能源的發展，利用太陽能進行發電的規模化光伏并網系統對于我國來說，不但能夠緩解資源緊張的情況，還能夠提高用電質量和發電效率，但是其暫態功率特性會影響電力系統的安全穩定運行，需要不斷的進行深入的研究和分析。

　　【參考文獻】

　　【1】鄭超，林俊杰，趙健，等.規模化光伏并網系統暫態功率特性及電壓控制【J】.中國電機工程學報，2015，(5)：1059一l071.

　　[2】魯勝清.含光伏發電系統的配電網電壓控制研究[O].合肥工業大學，2016.

　　電子類刊物推薦：中國電機工程學報(旬刊)是中國電力行業的一流學術期刊，國家一級學報，全國中文核心期刊，國內外公開發行。1964年創刊，中國科協主管，中國電機工程學會主辦，中國電科院協辦。