光伏系统中,光伏阵列的出力受光照、温度等环境因素影响,具有显著的动态特性,尤其是其输出的有功功率和无功功率会随时间快速变化。这种动态特性对电力系统的功角稳定性和电压稳定性产生交互影响,可能导致交互失稳。在功角稳定性方面,光伏动态特性改变了传统同步发电机的惯性和阻尼特性。当光伏出力波动时,系统等效惯量降低,功角振荡模式发生变化,可能引起功角失稳。同时,光伏逆变器的快速响应能力会与系统功角振荡产生耦合,形成正反馈,加剧扰动传播。在电压稳定性方面,光伏动态特性改变了系统的无功功率平衡关系。由于光伏通常运行在单位功率因数或有限无功输出模式,其动态波动可能导致局部电压支撑不足。当光伏出力大幅下降时,系统无功缺口扩大,可能触发电压崩溃。此外,光伏的低电压穿越特性在故障清除后可能引起无功功率大量吸收,进一步恶化电压恢复过程。功角与电压的交互作用主要表现为:光伏动态引发的电压波动会通过影响同步发电机励磁系统和出力,间接干扰功角稳定;而功角振荡导致的相位变化又会影响光伏并网点电压,反馈到逆变器控制中,形成耦合失稳路径。这种交互失稳机理复杂,涉及光伏动态特性、系统结构和控制策略的协同作用。
考虑光伏动态特性的功角电压交互失稳机理分析