我国率先攻克虚拟同步机技术，不听话的新能源被“驯服”

由于可有效破解光伏、风电等新能源大规模友好并网难题，20年来，发达国家一直在努力攻关虚拟同步机技术，但始终未有实质突破。近日，世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站在国家风光储输示范电站建成投运——新能源并网的最大技术难题就此被一举攻克。这对我国推动能源转型，构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重大而深远的意义。

近年来，光伏、风电等新能源因清洁环保得到快速发展，但在不断优化能源结构的同时，也为我国电网的安全运行带来了一定挑战。在电力系统里，发电和用电是同时完成的，即用户需要多少电，电厂就要发多少电，如果发电端无法与大电网的节奏保持一致，就会出现问题。

在我国大力发展新能源之前，煤电占据了绝对主力电源的位置。虽然污染较大，但是煤电的“纪律性”非常强，可以始终服从命令：电力需求大时，电厂就多发电;需求小时，就少发电，始终与大电网系统“配合默契”。反观新能源，它虽然清洁，但最大的毛病就是不“听话”。比如光伏发电，需要光照足够充足;风电发电，又需要风力达到足够要求。新能源的步调很难与大电网保持一致，导致其大规模安全并网成为长期难题。

保持用电量和发电量的动态平衡是电网安全运行的关键。为保障新能源大规模安全并网，就需要用到新能源虚拟同步机——这一“驯服”新能源的好帮手。

“新能源虚拟同步机科技示范工程历时两年，是国家电网公司十大科技创新示范工程之一。”国网冀北电力有限公司科技信通部主任王葆洁介绍说，这一技术能够使新能源机组由“我行我素”的“自转”转变为“协调统一”的“公转”，主动支撑电网频率、电压波动，有力保障电网安全稳定运行。

王葆洁介绍，虚拟同步发电机技术是一种通过模拟同步发电机组的机电暂态特性，使采用变流器的电源具有同步发电机组的惯量、阻尼、一次调频、无功调压等并网运行外特性的技术。更为重要的是，虚拟同步机并不需要对电网大规模改造，不仅实用性强，还经济实惠。

为攻克这一世界级难题，国网冀北电力协同中国电科院、南瑞集团等单位开展了关键技术攻关和装备研制，最终全面掌握了虚拟同步机核心技术，为大规模新能源友好并网提供了新技术手段，巩固了我国在相关领域的技术引领地位。

记者了解到，示范工程取得了多个成果：相继在虚拟同步机抑制系统振荡、大容量变流器低电压穿越等方面取得12项关键技术突破，建成投运风电、光伏和电站式三类虚拟同步机;完成了世界首次基于虚拟同步机的新能源电站黑启动试验，验证了三类虚拟同步机的性能指标，以及在大规模新能源汇集地区应用的可行性，填补了相关技术研究和示范应用空白;此外，基于技术经济对比分析，首次提出储能优化配置方案和风机转速综合恢复策略，解决了实际运行难题，形成了风储配合的应用模式。

据悉，该工程建成投运后，提升了电网安全稳定运行水平，为新能源友好并网提供了标准典范，这对于建设国家张家口可再生能源示范区和我国清洁能源大规模开发利用具有重要意义。