趙永剛 丁佳樂 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電力的支持，除此之外，人類的活動也很大程度上對環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的破壞作用，面對如此緊張的形式，如果我們再一味的使用石油、煤炭等能源將導(dǎo)致人類社會逐漸走向滅忙，而一味的使用電能等清潔能源，會使其面臨枯竭的情況。大規(guī)模光伏發(fā)電技術(shù)的問世很好的解決了電能短缺的問題，不僅能夠滿足人們及工廠運(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，對電力系統(tǒng)的上進(jìn)一步發(fā)展有著重要推動作用。

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)過燃燒板結(jié)后應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中，促進(jìn)我國電力實(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)省了蓄電池的儲能;第二，光伏陣列可以在最大功率處運(yùn)行，太陽能的發(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)橛脩籼峁└嗟碾娔?，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，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)電對電力系統(tǒng)的影響

2.1對無功電壓特性的影響

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較少、海拔相對較高、日照相對充足的荒野或者沙漠之中。通過光伏系統(tǒng)所在地對電能的需求量相對較少，因此，導(dǎo)致其所面臨的負(fù)荷壓力相對較小，不易造成輸電線路短路。要想把這些電能按照不同用戶的需要進(jìn)行長距離輸送，需要變壓器對其進(jìn)行變壓，在變壓過程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的功率會對無功電壓的穩(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)尚處于初級階段，因此該系統(tǒng)內(nèi)部不具有一定的支撐無功電壓的能力，因此，在利用光伏發(fā)電過程中，電能輸送過程中的穩(wěn)定性及電能的質(zhì)量會受到一定的影響。

2.2對功角穩(wěn)定性的影響

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

2.3對電能質(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)上是在原來發(fā)電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對其進(jìn)行一定的補(bǔ)充，除此之外，由于我國現(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，從而影響了用戶及工廠的使用;另一方面，由于我國現(xiàn)階段正在大規(guī)模推廣光伏發(fā)電技術(shù)的使用，因此會對電力企業(yè)造成一定的負(fù)擔(dān)。

2.4對配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的影響

在電力系統(tǒng)輸電過程中，為了保證輸電穩(wěn)定性及安全性，通常會使用配電保護(hù)裝置對其進(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，原來的電網(wǎng)運(yùn)行模式將會受到一定的影響，從而打破原來的平衡，事故的發(fā)生率也將隨之提高。

三、光伏發(fā)電方式的未來發(fā)展趨勢

3.1國家政策下的光伏發(fā)電前景

未來，太陽能光伏、太陽能硅錠/硅片及高效低成本太陽能電池組件及系統(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。太陽能是一種清潔、無污染的巨大能源，最大限度地開發(fā)利用太陽能將是人類新能源利用的技術(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)的非晶硅太陽能電池的生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是符合國家新能源優(yōu)化發(fā)電的舉措，再加上太陽能光伏發(fā)電清潔、廉價(jià)等性能，未來光伏發(fā)電將呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。

3.2光伏發(fā)電方式整體未來發(fā)展趨勢

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。它可以把人類轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可持續(xù)的能源系統(tǒng)。相對而言，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還處于初級階段，2030以后會有穩(wěn)定和高增長率，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，主要是在通信和偏遠(yuǎn)地區(qū)。在國家和行業(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，勢必對公共權(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。電動汽車的發(fā)展也將為光伏發(fā)電帶來新的機(jī)遇，如汽車空調(diào)、太陽能快速充電系統(tǒng)和光伏制氫系統(tǒng)。從長遠(yuǎn)來看，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

大規(guī)模光伏發(fā)電會對電力系統(tǒng)造成一定的影響。在未來的工作過程中，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)我國電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司）

作者簡介：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)?？?職稱：中級工程師;研究方向：電力系統(tǒng)。