實現(xiàn)新能源友好并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)：虛擬同步機

國網(wǎng)能源研究院發(fā)布了《2016國內(nèi)外電網(wǎng)發(fā)展及新技術(shù)應(yīng)用分析報告》（以下簡稱《報告》）?！秷蟾妗凤@示，在以虛擬同步機等為代表的電網(wǎng)運行控制技術(shù)方面，我國取得了令人矚目的成果。

《報告》指出，隨著風(fēng)電、光伏等新能源大規(guī)模開發(fā)利用，特高壓交直流快速發(fā)展，電源、電網(wǎng)特性都發(fā)生了深刻變化。虛擬同步機、同步調(diào)相機和統(tǒng)一潮流控制器等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源平穩(wěn)輸出和友好并網(wǎng)，強化對直流輸電系統(tǒng)支撐，促進交直流電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，是當(dāng)前各國的研究熱點。

虛擬同步機技術(shù)是一種以先進同步逆變技術(shù)和慣性儲能單元為基礎(chǔ)，使新能源發(fā)電擁有常規(guī)火電外特性的技術(shù)。大規(guī)模間歇式新能源通過虛擬同步機接入電網(wǎng)，可以提供一定的有功和無功支撐，并有效抑制頻率振蕩，從而實現(xiàn)新能源的友好并網(wǎng)。

從技術(shù)發(fā)展歷程上看，虛擬同步機概念最早由國外專家提出，但截至目前，國外仍處于理論研究與實驗室樣機（百千瓦級）研制階段，未見工程應(yīng)用相關(guān)報道。具體來說，德國勞克斯塔爾工業(yè)大學(xué)的實驗室樣機存在快速響應(yīng)能力有待提高的問題，加拿大多倫多大學(xué)的實驗室樣機存在應(yīng)用領(lǐng)域窄、不適用大功率系統(tǒng)的缺點，英國利物浦大學(xué)的實驗室樣機在多機并聯(lián)時容易失穩(wěn)。

中國電科院、南瑞集團、許繼集團攻克了虛擬勵磁調(diào)壓、慣性控制和協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)，研制了單機容量10～500千瓦的系列樣機，并完成了多個工程應(yīng)用。

中國電科院虛擬同步機樣機研制走在前列，正在開展單機容量為850～1500千瓦的裝置研制。

2015年9月底，全球首套分布式光伏虛擬同步發(fā)電機在天津中新生態(tài)城智能電網(wǎng)營業(yè)廳微網(wǎng)成功掛網(wǎng)，這是世界上首次將虛擬同步發(fā)電機技術(shù)應(yīng)用于實際工程的案例。該工程通過應(yīng)用虛擬同步機技術(shù)，使分布式光伏具有類似于同步機組的慣性、阻尼特性、有功調(diào)頻、無功調(diào)壓等運行外特性，能夠?qū)崿F(xiàn)慣量功率、自主有功控制、自主調(diào)壓控制三大功能，可顯著改善分布式電源并網(wǎng)、離網(wǎng)過程平滑性和運行穩(wěn)定性，促進清潔能源友好接入與消納。

2016年4月，國家電網(wǎng)公司在張北風(fēng)光儲輸基地開展了虛擬同步機技術(shù)示范工程建設(shè)，對現(xiàn)有風(fēng)機、光伏發(fā)電的逆變器和控制系統(tǒng)進行改造，新建大容量集中式虛擬同步機，設(shè)計調(diào)節(jié)能力54.75萬千瓦，這是世界上規(guī)模最大的虛擬同步機示范工程，計劃于2017年底建成。屆時，張北風(fēng)光儲輸基地的風(fēng)機、光伏發(fā)電將實現(xiàn)更為平穩(wěn)可控的電力輸出和友好并網(wǎng)特性，性能指標(biāo)接近常規(guī)電源。

按照核心關(guān)鍵技術(shù)部署，國家電網(wǎng)公司將于2017年10月前，全面掌握虛擬同步機核心技術(shù)和裝備成套能力。國家電網(wǎng)公司將通過該技術(shù)裝備，大幅提升風(fēng)光儲輸示范基地主動參與系統(tǒng)一次調(diào)頻、調(diào)壓的能力，同時推動相關(guān)標(biāo)準的優(yōu)化完善，形成新能源友好并網(wǎng)的標(biāo)準模式。