实现新能源友好并网的关键技术：虚拟同步机

国网能源研究院发布了《2016国内外电网发展及新技术应用分析报告》（以下简称《报告》）。《报告》显示，在以虚拟同步机等为代表的电网运行控制技术方面，我国取得了令人瞩目的成果。

《报告》指出，随着风电、光伏等新能源大规模开发利用，特高压交直流快速发展，电源、电网特性都发生了深刻变化。虚拟同步机、同步调相机和统一潮流控制器等技术，能够实现新能源平稳输出和友好并网，强化对直流输电系统支撑，促进交直流电网协调发展，是当前各国的研究热点。

虚拟同步机技术是一种以先进同步逆变技术和惯性储能单元为基础，使新能源发电拥有常规火电外特性的技术。大规模间歇式新能源通过虚拟同步机接入电网，可以提供一定的有功和无功支撑，并有效抑制频率振荡，从而实现新能源的友好并网。

从技术发展历程上看，虚拟同步机概念最早由国外专家提出，但截至目前，国外仍处于理论研究与实验室样机（百千瓦级）研制阶段，未见工程应用相关报道。具体来说，德国劳克斯塔尔工业大学的实验室样机存在快速响应能力有待提高的问题，加拿大多伦多大学的实验室样机存在应用领域窄、不适用大功率系统的缺点，英国利物浦大学的实验室样机在多机并联时容易失稳。

中国电科院、南瑞集团、许继集团攻克了虚拟励磁调压、惯性控制和协调控制等关键技术，研制了单机容量10～500千瓦的系列样机，并完成了多个工程应用。

中国电科院虚拟同步机样机研制走在前列，正在开展单机容量为850～1500千瓦的装置研制。

2015年9月底，全球首套分布式光伏虚拟同步发电机在天津中新生态城智能电网营业厅微网成功挂网，这是世界上首次将虚拟同步发电机技术应用于实际工程的案例。该工程通过应用虚拟同步机技术，使分布式光伏具有类似于同步机组的惯性、阻尼特性、有功调频、无功调压等运行外特性，能够实现惯量功率、自主有功控制、自主调压控制三大功能，可显著改善分布式电源并网、离网过程平滑性和运行稳定性，促进清洁能源友好接入与消纳。

2016年4月，国家电网公司在张北风光储输基地开展了虚拟同步机技术示范工程建设，对现有风机、光伏发电的逆变器和控制系统进行改造，新建大容量集中式虚拟同步机，设计调节能力54.75万千瓦，这是世界上规模最大的虚拟同步机示范工程，计划于2017年底建成。届时，张北风光储输基地的风机、光伏发电将实现更为平稳可控的电力输出和友好并网特性，性能指标接近常规电源。

按照核心关键技术部署，国家电网公司将于2017年10月前，全面掌握虚拟同步机核心技术和装备成套能力。国家电网公司将通过该技术装备，大幅提升风光储输示范基地主动参与系统一次调频、调压的能力，同时推动相关标准的优化完善，形成新能源友好并网的标准模式。