趙永剛 丁佳樂(lè) 張東明 王震 文小龍 熊航 連婷

摘要：隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，工業(yè)也有了一定的發(fā)展，工廠的生產(chǎn)、加工等一系列的工作離不開(kāi)電力的支持，除此之外，人類(lèi)的活動(dòng)也很大程度上對(duì)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的破壞作用，面對(duì)如此緊張的形式，如果我們?cè)僖晃兜氖褂檬?、煤炭等能源將?dǎo)致人類(lèi)社會(huì)逐漸走向滅忙，而一味的使用電能等清潔能源，會(huì)使其面臨枯竭的情況。大規(guī)模光伏發(fā)電技術(shù)的問(wèn)世很好的解決了電能短缺的問(wèn)題，不僅能夠滿(mǎn)足人們及工廠運(yùn)行的日常需求，同時(shí)也能很大程度上提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)電力系統(tǒng)的上進(jìn)一步發(fā)展有著重要推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模;光伏發(fā)電;電力系統(tǒng);影響

一、光伏發(fā)電的概念及工作原理

1.1光伏發(fā)電概念

光伏發(fā)電指利用半導(dǎo)體發(fā)展技術(shù)中的光生伏特效應(yīng)將自然光轉(zhuǎn)化為電能的新技術(shù)。光伏發(fā)電的主要應(yīng)用太陽(yáng)電池板、控制器和逆變器三大部分組成。利用電池串聯(lián)的原理將三種材料連接成太陽(yáng)電池組，后期運(yùn)用功率控制器等促進(jìn)光能轉(zhuǎn)化，最終形成光伏發(fā)電設(shè)備。

1.2光伏發(fā)電的工作原理

光伏發(fā)電的工作原理主要利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電裝置中的半導(dǎo)體的主要組成部分硅原子和硼原子。這兩種原子具有較強(qiáng)的電子吸附功能，將太陽(yáng)光中的正電荷離子吸附在半導(dǎo)體上，然后將運(yùn)用光波和光能量轉(zhuǎn)化為電能量，最終形成電流。目前，我國(guó)大規(guī)模使用的光伏發(fā)電裝置通常采用多硅晶，這種多硅晶中融合了硅原子和硼原子，并且還擁有少量的磷元素，經(jīng)過(guò)燃燒板結(jié)后應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中，促進(jìn)我國(guó)電力實(shí)業(yè)的進(jìn)一步穩(wěn)定發(fā)展。

1.3光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

第一，大大節(jié)省了蓄電池的儲(chǔ)能;第二，光伏陣列可以在最大功率處運(yùn)行，太陽(yáng)能的發(fā)電效率較高;第三，光伏發(fā)電并網(wǎng)的收益率較高，而分散布置的光伏系統(tǒng)也能夠?yàn)橛脩?hù)提供更多的電能，從而有效緩解電網(wǎng)傳輸與分配的負(fù)擔(dān)。除此之外，光伏組件能夠與建筑物結(jié)合起來(lái)，在發(fā)電的同時(shí)，也增加了建筑物的美觀性。

二、大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

2.1對(duì)無(wú)功電壓特性的影響

由于發(fā)規(guī)模光伏發(fā)電需要充足的自然能源，因此該系統(tǒng)主要建立在人煙相對(duì)較少、海拔相對(duì)較高、日照相對(duì)充足的荒野或者沙漠之中。通過(guò)光伏系統(tǒng)所在地對(duì)電能的需求量相對(duì)較少，因此，導(dǎo)致其所面臨的負(fù)荷壓力相對(duì)較小，不易造成輸電線(xiàn)路短路。要想把這些電能按照不同用戶(hù)的需要進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送，需要變壓器對(duì)其進(jìn)行變壓，在變壓過(guò)程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的功率會(huì)對(duì)無(wú)功電壓的穩(wěn)定性造成巨大影響。除此之外，由于大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)尚處于初級(jí)階段，因此該系統(tǒng)內(nèi)部不具有一定的支撐無(wú)功電壓的能力，因此，在利用光伏發(fā)電過(guò)程中，電能輸送過(guò)程中的穩(wěn)定性及電能的質(zhì)量會(huì)受到一定的影響。

2.2對(duì)功角穩(wěn)定性的影響

由于光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)變壓器后將直接進(jìn)入到用戶(hù)家中進(jìn)行使用，因此這些電能具有隨機(jī)波動(dòng)和沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特性，因此會(huì)使其穩(wěn)定性受到相應(yīng)影響，如果這種情況得不到很好的改善，將會(huì)嚴(yán)重制約該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

2.3對(duì)電能質(zhì)量的影響

電能質(zhì)量的高低是電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所主要考量的指標(biāo)之一。在電力系統(tǒng)中接入光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是在原來(lái)發(fā)電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行一定的補(bǔ)充，除此之外，由于我國(guó)現(xiàn)階段的光伏發(fā)電系統(tǒng)并未得到一定的普及，因此會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電網(wǎng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。這種情況的出現(xiàn)一方面會(huì)影響電能的質(zhì)量，使電能不能穩(wěn)定的進(jìn)行輸送，從而影響了用戶(hù)及工廠的使用;另一方面，由于我國(guó)現(xiàn)階段正在大規(guī)模推廣光伏發(fā)電技術(shù)的使用，因此會(huì)對(duì)電力企業(yè)造成一定的負(fù)擔(dān)。

2.4對(duì)配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的影響

在電力系統(tǒng)輸電過(guò)程中，為了保證輸電穩(wěn)定性及安全性，通常會(huì)使用配電保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行一定的保護(hù)。當(dāng)大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電力系統(tǒng)之后，原來(lái)的電網(wǎng)運(yùn)行模式將會(huì)受到一定的影響，從而打破原來(lái)的平衡，事故的發(fā)生率也將隨之提高。

三、光伏發(fā)電方式的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1國(guó)家政策下的光伏發(fā)電前景

未來(lái)，太陽(yáng)能光伏、太陽(yáng)能硅錠/硅片及高效低成本太陽(yáng)能電池組件及系統(tǒng)控制元件的產(chǎn)業(yè)化將成為可再生能源和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)扶持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目之一。太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染的巨大能源，最大限度地開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類(lèi)新能源利用的技術(shù)發(fā)展方向。隨著世界能源的日益緊張和光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，廉價(jià)的非晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是符合國(guó)家新能源優(yōu)化發(fā)電的舉措，再加上太陽(yáng)能光伏發(fā)電清潔、廉價(jià)等性能，未來(lái)光伏發(fā)電將呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3.2光伏發(fā)電方式整體未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.2.1技術(shù)層面

從技術(shù)上講，將光能轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)是一種非常重要的技術(shù)手段。它可以把人類(lèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可持續(xù)的能源系統(tǒng)。相對(duì)而言，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還處于初級(jí)階段，2030以后會(huì)有穩(wěn)定和高增長(zhǎng)率，這將使供電商更具可行性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)用電成本預(yù)計(jì)在2030以后繼續(xù)下降。一些技術(shù)，如晶體硅，薄膜，和一些新的光伏發(fā)電系統(tǒng)，將出現(xiàn)在市場(chǎng)上。如果這些新措施成功實(shí)施，模塊轉(zhuǎn)換效率將進(jìn)一步提高。最后，光伏組件的轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到30%～50%，從而有效地利用太陽(yáng)能輻射能。

3.2.2應(yīng)用領(lǐng)域

從應(yīng)用的角度看，作為以前的光伏發(fā)電市場(chǎng)，主要是在通信和偏遠(yuǎn)地區(qū)。在國(guó)家和行業(yè)大力倡導(dǎo)的光伏發(fā)電措施中，應(yīng)用范圍可以降低為光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，將向光伏水泵、海島、工業(yè)區(qū)和屋頂發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著光伏發(fā)電的常規(guī)能源日趨緊張，勢(shì)必對(duì)公共權(quán)力的規(guī)模發(fā)展，屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，一個(gè)大型獨(dú)立光伏電站（100KW以上），電網(wǎng)電廠中心（100KW兆瓦電站）和大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站將占更大的公共權(quán)力份額。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展也將為光伏發(fā)電帶來(lái)新的機(jī)遇，如汽車(chē)空調(diào)、太陽(yáng)能快速充電系統(tǒng)和光伏制氫系統(tǒng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，光伏發(fā)電可用于更大的應(yīng)用，如沙漠發(fā)電站，甚至宇宙的產(chǎn)生。

四、結(jié)語(yǔ)

大規(guī)模光伏發(fā)電會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成一定的影響。在未來(lái)的工作過(guò)程中，相關(guān)工作人員必須采取各種積極有效的措施，化消極影響為積極影響，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王燕青.大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2017，24（11）：100+102.

[2]余俊杰，韓春.大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017，（28）：11-12.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司）

作者簡(jiǎn)介：趙永剛（1984.2.28），性別：男;籍貫：內(nèi)蒙古赤峰;民族：漢;學(xué)歷：大學(xué)專(zhuān)科;職稱(chēng)：中級(jí)工程師;研究方向：電力系統(tǒng)。