光伏、風電等新能源由于在發(fā)電環(huán)節(jié)不產(chǎn)生污染排放，近年來取得了快速發(fā)展，在能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的同時，也給我國電網(wǎng)的安全運行帶來了一定挑戰(zhàn)。在電力系統(tǒng)里，發(fā)電和用電是同時完成的，即用戶需要多少電，電廠就要發(fā)多少電，如果發(fā)電端無法跟大電網(wǎng)的節(jié)奏保持一致，就會出現(xiàn)問題。
在大力發(fā)展新能源之前，煤電占據(jù)了絕對主力電源的位置，雖然污染較大，但是煤電的紀律性非常強，可以始終服從命令，電力需求大時，電廠就多發(fā)電，需求小時，就少發(fā)電，與大電網(wǎng)系統(tǒng)配合默契。新能源雖然清潔，但是最大的毛病就是不穩(wěn)定，比如光伏，在光照足夠充足的時候才能發(fā)電；而風電，只有風力達到要求時才能正常發(fā)電。新能源的步調(diào)很難與大電網(wǎng)保持一致，這給其大規(guī)模安全并網(wǎng)帶來了麻煩。
保持用電量和發(fā)電量的動態(tài)平衡是電網(wǎng)安全運行的關鍵。為了保障新能源大規(guī)模安全并網(wǎng)，就必須“馴服”其不羈的個性，這個時候就需要用到新能源虛擬同步機了。“新能源虛擬同步機科技示范工程歷時兩年，是國家電網(wǎng)公司十大科技創(chuàng)新示范工程之一。”國網(wǎng)冀北電力有限公司科技信通部主任王葆潔介紹說，虛擬同步機技術能夠使新能源機組由“我行我素”的“自轉(zhuǎn)”變?yōu)?ldquo;協(xié)調(diào)統(tǒng)一”的“公轉(zhuǎn)”，主動支撐電網(wǎng)頻率、電壓波動，有力保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
王葆潔說，虛擬同步發(fā)電機技術是一種通過模擬同步發(fā)電機組的機電暫態(tài)特性，使采用變流器的電源具有同步發(fā)電機組的慣量、阻尼、一次調(diào)頻、無功調(diào)壓等并網(wǎng)運行外特性的技術。更重要的是，虛擬同步機并不需要對電網(wǎng)進行大規(guī)模改造，不僅實用性很強，還經(jīng)濟實惠。
為了攻克這一世界級技術難題，國網(wǎng)冀北電力協(xié)同中國電科院、許繼集團、南瑞集團等單位開展了關鍵技術攻關和裝備研制，全面掌握了虛擬同步機核心技術，為大規(guī)模新能源友好并網(wǎng)提供了新的技術手段，進一步鞏固了我國在相關領域技術引領地位。
記者了解到，示范工程取得了多個成果：在虛擬同步機抑制系統(tǒng)振蕩、大容量變流器低電壓穿越等方面取得12項關鍵技術突破，建成投運風電、光伏和電站式三類虛擬同步機；完成了世界首次基于虛擬同步機的新能源電站黑啟動試驗，驗證了三類虛擬同步機的性能指標和在大規(guī)模新能源匯集地區(qū)應用的可行性，填補了虛擬同步機技術研究和示范應用空白；基于技術經(jīng)濟對比分析，首次提出儲能優(yōu)化配置方案和風機轉(zhuǎn)速綜合恢復策略，解決了實際運行難題，形成了風儲配合的應用模式。
王葆潔表示，此次虛擬同步機大規(guī)模實際應用成功，共改造59臺風機、容量118兆瓦，改造24臺500千瓦光伏逆變器、容量12兆瓦，新建2套5兆瓦電站式虛擬同步機。工程建成投運后，提升了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，為新能源友好并網(wǎng)提供標準典范，對建設國家張家口可再生能源示范區(qū)和我國清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用具有重要意義。(來源：經(jīng)濟日報-中國經(jīng)濟網(wǎng))
