1.2　大型光伏电站研究背景概述

随着光伏发电建设成本的逐渐降低以及发电效益的不断增加，在我国中西部荒漠地区建设大型光伏电站是充分利用太阳能的有效途径，也是优化能源配置和缓解雾霾天气的重要途径^[8]。大型光伏电站作为最具规模化开发和商业化发展前景的新能源，越来越受到重视。例如2013年12月27日，陕西省50MW光伏电站在定边县城东南侧贺圈镇成功并网发电，该项目投入运行后年均发电量约7000万度。和相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤约24000吨，减少二氧化碳排放量约10万吨。

在国外，德国于1993年建成了世界上第一座兆瓦级光伏电站，此后光伏电站逐渐从小规模（100kW以下）、中规模（100kW～1MW）向大规模（1MW～20MW）和超大规模（20MW以上）发展，大型光伏电站接入电网已势在必行。目前，国外已建成10MW以上大型光伏电站100余座，正在研究示范百兆瓦级光伏电站以及吉瓦级电站前期研究，其测试技术及公共平台也已形成完整体系，并与光伏技术同步发展^[9]。

在国内，深圳园博园于2004年建成了我国第一座兆瓦级光伏电站，之后若干容量不等的光伏电站逐渐在内蒙古东部地区、甘肃和宁夏等地动工或建成。国家能源局在2016年发布的《太阳能发展“十三五”规划》中，对大型光伏电站建设提出了如下要求：按照“多能互补、协调发展、扩大消纳、提高效益”的布局思路，在“三北”地区利用现有和规划建设的特高压电力外送通道，按照优先存量、优化增量的原则，有序建设太阳能发电基地，提高电力外送通道中可再生能源比重，有效扩大“三北”地区太阳能发电消纳范围。在青海、内蒙古等太阳能资源好、土地资源丰富地区，研究论证并分阶段建设太阳能发电与其他可再生能源互补的发电基地。在金沙江、雅砻江、澜沧江等西南水能资源富集的地区，依托水电基地和电力外送通道研究并分阶段建设大型风光水互补发电基地。

目前，我国并网光伏发电的建设尚处于试验示范阶段，尚无统一的设计规范和接入标准，光伏系统集成商尚未考虑与电网的交互影响^[10]。国内技术与国外尚存在较大差距，主要表现为：在大型光伏电站的建设方面，对大规模接入电网系列技术缺乏深入研究，兆瓦级光伏并网核心设备及其控制技术不成熟等^[5～15]。和国外大型光伏电站的建设及运行现状相比，国内已投入运行的大型光伏电站均存在诸多问题，如表1.1所示。

表1.1　大型光伏电站运行现状及电网需求

随着光伏电站规模的增大，光伏电站对电网的影响逐渐显现，不少国家提出了比较严格的光伏电站并网技术要求^[8～10]。比如德国在《中压电网并网技术规范》中规定：光伏电站必须具备低电压穿越功能，在电网紧急情况下光伏电站需要提供无功支撑。加拿大也提出了类似的并网技术要求。目前，国外已建成10MW以上大型并网光伏电站100余座，正在进行示范百兆瓦级光伏电站研究及吉瓦级电站前期研究，其测试技术及公共平台也已形成完整体系，并与光伏技术同步发展。国际大型光伏电站的发展趋势是：

① 光伏电站装机容量逐渐增加，朝百兆瓦级甚至千兆瓦级方向推进；

② 光伏逆变器额定容量大，利用几百千瓦甚至更大容量的光伏逆变器；

③ 光伏电站通过送端配电站接入电网的电压等级逐渐升高；

④ 光伏电站对电网的适应性提高，提出了光伏电站具备有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及能够参与电网调度等技术要求。

因此，如何提高大型光伏电站的并网电能质量，增强大型光伏电站和电网之间的相互适应性，都是目前亟待解决的关键问题。针对上述问题，本书围绕大型光伏电站与电网之间的相互影响机理，以大型光伏电站为研究对象，在大型光伏电站等效建模、并网逆变器控制策略及稳定性分析等方面做了相应研究。