由于可有效破解光伏、風(fēng)電等新能源大規(guī)模友好并網(wǎng)難題，20年來，發(fā)達(dá)國家一直在努力攻關(guān)虛擬同步機技術(shù)，但始終未有實質(zhì)突破。近日，世界首個具備虛擬同步機功能的新能源電站在國家風(fēng)光儲輸示范電站建成投運——新能源并網(wǎng)的最大技術(shù)難題就此被一舉攻克。這對我國推動能源轉(zhuǎn)型，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重大而深遠(yuǎn)的意義。


    近年來，光伏、風(fēng)電等新能源因清潔環(huán)保得到快速發(fā)展，但在不斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的同時，也為我國電網(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)電端無法與大電網(wǎng)的節(jié)奏保持一致，就會出現(xiàn)問題。

    在我國大力發(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(jì)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，始終與大電網(wǎng)系統(tǒng)“配合默契”。反觀新能源，它雖然清潔，但最大的毛病就是不“聽話”。比如光伏發(fā)電，需要光照足夠充足；風(fēng)電發(fā)電，又需要風(fēng)力達(dá)到足夠要求。新能源的步調(diào)很難與大電網(wǎng)保持一致，導(dǎo)致其大規(guī)模安全并網(wǎng)成為長期難題。



    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(guān)鍵。為保障新能源大規(guī)模安全并網(wǎng)，就需要用到新能源虛擬同步機——這一“馴服”新能源的好幫手。

    “ 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，這一技術(shù)能夠使新能源機組由“我行我素”的“自轉(zhuǎn)”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。

    王葆潔介紹，虛擬同步發(fā)電機技術(shù)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(shù)。更為重要的是，虛擬同步機并不需要對電網(wǎng)大規(guī)模改造，不僅實用性強，還經(jīng)濟(jì)實惠。
    為攻克這一世界級難題，國網(wǎng)冀北電力協(xié)同中國電科院、南瑞集團(tuán)等單位開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和裝備研制，最終全面掌握了虛擬同步機核心技術(shù)，為大規(guī)模新能源友好并網(wǎng)提供了新技術(shù)手段，鞏固了我國在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)引領(lǐng)地位。

    記者了解到，示范工程取得了多個成果：相繼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(guān)鍵技術(shù)突破，建成投運風(fēng)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(biāo)，以及在大規(guī)模新能源匯集地區(qū)應(yīng)用的可行性，填補了相關(guān)技術(shù)研究和示范應(yīng)用空白；此外，基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，首次提出儲能優(yōu)化配置方案和風(fēng)機轉(zhuǎn)速綜合恢復(fù)策略，解決了實際運行難題，形成了風(fēng)儲配合的應(yīng)用模式。

    據(jù)悉，該工程建成投運后，提升了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，為新能源友好并網(wǎng)提供了標(biāo)準(zhǔn)典范，這對于建設(shè)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。