光伏发电系统对电力调控的影响.pdf
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1、2023 年 10 月光伏发电系统对电力调控的影响方晓彤(国网湖南省电力有限公司益阳供电分公司,湖南 益阳 413000)【摘要】为解决全球能源需求不断增长导致的传统能源资源枯竭问题袁对可再生能源进行研究袁光伏发电作为一种重要的可再生能源发电方式袁具有清洁尧高效和可持续的特点袁分析光伏发电系统对电力调控的影响袁探讨其在技术尧经济和环境等方面的积极作用袁提出光伏发电系统的应用不仅可以提高电力系统的可靠性和稳定性袁还可以减轻对传统能源的依赖袁降低能源消耗和环境污染袁以期为相关人员提供参考遥【关键词】光伏发电曰电力调控曰影响分析【中图分类号】TM615【文献标识码】A【文章编号】1006-4222(
2、2023)10-0070-030 引言光伏发电系统是指利用光伏电池的光生伏特效应,将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。推广光伏发电系统的使用,可以减少对石油、煤炭等有限资源的开采和消耗,实现能源结构的转型和可持续发展。同时,光伏发电系统不产生二氧化碳等温室气体和有害物质,能够降低空气污染和环境破坏的风险。此外,光伏发电系统对提高电网稳定性和能源供应可靠性具有重要作用。与传统集中式发电相比,光伏发电系统具有较高的灵活性和可调度性,可以通过分布式布局将电力生产分散到用户附近,减少电力输送中的能量损失,更好地应对电力需求的波动和峰值时段的电力供应,保障电网的稳定运行。而且,光伏发电系统还能与电池储
3、能技术相结合,实现电力的储存和调度,提高能源供应的可靠性。1 光伏发电原理和系统组成1.1 工作原理光伏发电系统的工作原理基于光伏效应,即当光线照射到半导体材料上时,会产生电子-空穴对,并通过电场的作用使其分离,从而产生电流。当太阳光照射到光伏电池上时,光子与半导体的原子碰撞,将其能量传递给电子,使电子跃迁到导带中,形成电流。同时,原子中失去电子的位置产生空穴,形成正电荷。光伏电池的工作过程可以分为吸光、光生电子-空穴对的产生、电子-空穴对的分离和电子流动 4 个步骤。首先,太阳光被光伏电池吸收,光子能量被半导体材料吸收。其次,光子能量使半导体材料中的电子从价带跃迁到导带,形成电子-空穴对。再
4、次,电子-空穴对在电场的作用下被分离,电子向电极移动,空穴向另一电极移动。最后,电子和空穴在电极上形成电流,为外部负载供电1。1.2 系统组成光伏电池是光伏发电系统的核心组件。光伏电池由多个光伏电池片组成,光伏电池片由半导体材料制成,最常用的半导体材料是硅,作用是将太阳光转化为电能。光伏电池板是将多个光伏电池片组装在一起形成的板状结构,作用是连接光伏电池片使其成为一个整体。光伏电池板通常由透明的玻璃覆盖,以保护光伏电池片,并增强系统的稳定性和耐久性。逆变器是光伏发电系统的重要组成部分。光伏电池产生的电流是直流电流,而常用的家庭电器使用的是交流电流,逆变器的作用是将直流电流转换为交流电流,以供给
5、家庭或工业用电。逆变器还可以监测光伏发电系统的工作状态,包括电流、电压和功率等参数。光伏发电系统还包括电池组、电缆、支架和控制器等配套设备。电池组的作用是储存光伏发电系统产生的电能,以便在夜间或阴天时使用。电缆连接光伏电池板、逆变器和其他设备,用于传输电能。支架用于支撑和固定光伏电池板,确保其能够正常工作。控制器用于监控和管理光伏发电系统的运行,以实现最佳的发电效果2。2 光伏发电系统对电力系统稳定性的影响2.1 光伏发电系统的并网接入方式光伏发电系统的并网接入方式可以分为直接并网和间接并网两种方式。直接并网是指光伏发电系统直接将产生的电能注入公共电网中,与传统的电力系统无缝衔接。这种电力信息
6、702023 年 10 月方式需要具备一定的技术条件,例如,光伏发电系统的电压、频率以及功率因数等参数需要与公共电网的参数保持一致。同时,还需要安装逆变器等设备将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电,以便与公共电网进行交流。间接并网是指将光伏发电系统产生的电能储存在储能装置,待需要时再进行释放。这种方式可以解决光伏发电系统发电不稳定的问题,增强光伏发电系统的可靠性。储能装置可以选择电池组、超级电容器等储能设备,通过充放电实现对发电功率的调节。同时,间接并网方式还可以将多个光伏发电系统进行并联,形成微网,提高光伏发电系统的电能利用率。在光伏发电系统的并网接入过程中,需要符合相关的国家标准和规范,
7、并进行必要的手续审批,获得相关部门的许可,确保光伏发电系统的安全性和可靠性。另外,在实施过程中,需要定期对光伏发电系统进行检查和维护,确保其正常运行。2.2 光伏发电系统对电力系统功率平衡的影响光伏发电系统的功率具有间歇性和波动性。由于太阳能的不稳定性,光伏发电系统的输出功率会受到天气、季节和日照时间等因素的影响出现波动。这种波动性给电力系统的功率平衡带来了挑战,对电力系统的运行和管理提出了更高的要求3。当光伏发电系统的输出功率突然增大或减小时,电力系统需要快速调整其他发电机组的负荷以维持电力系统的功率平衡。光伏发电系统使电力系统的功率平衡有一定的灵活性。尽管光伏发电系统的波动性会给电力系统带
8、来不确定性,但光伏发电系统的可调度性使其能够在一定程度上维持电力系统的功率平衡。当其他发电机组出现故障或需要维护时,光伏发电系统可以快速地提供可靠的电能,并帮助维持电力系统的功率平衡。此外,光伏发电系统还可以与其他能源储备系统结合,如储能系统和燃气轮机等,通过调度和控制保障电力系统功率平衡。光伏发电系统有助于提高电网的稳定性和可靠性。传统的火力发电主要依赖于燃料供应,光伏发电则依赖于太阳能资源,这使得电力系统具备了多能源供应的特点。当光伏发电系统的功率增加时,可以减少对传统发电的需求,降低电力系统的负荷压力,提高电网的稳定性。此外,光伏发电系统的分布式布局也可以增强电力系统的韧性和抗干扰能力,
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