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世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站投运纪实

国际能源网  来源:国家电网报  日期:2018-01-10

1月2日,河北张家口气温降到零下14摄氏度。天气虽然寒冷,但张家口风光储示范电站有限公司的员工却非常欣慰:这一天,风力发电365万千瓦时,电网运行非常平稳。当天一大早,电站生产技术部副主任朱斯就来查看刚投运的世界首个具备虚拟同步机功能新能源电站的运行状况。他面前一排排银灰色的柜子就是虚拟同步机的控制装置。这看似不起眼的装置,给不羁的新能源发电加装了一个“调节器”,保障了新能源和大电网的友好相处。

难题•全球竞相攻关

近几十年特别是进入21世纪,随着世界各国对清洁能源发展的重视和新能源技术的快速发展,风电、太阳能发电进入规模化开发利用的新阶段。但是,新能源的波动性、间歇性等特点,以及不具备调频、调压等主动支撑能力的特性,给新能源消纳和电网安全运行带来严峻挑战。这一世界性难题一直横亘在各国能源电力行业人士的面前。

到底有没有一种设备、一项技术能解决这个问题呢?答案是肯定的,有一种听起来很艰涩的技术——虚拟同步发电机,可以较好地解决这个问题。

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。具备虚拟同步机功能的新能源电站,可使新能源具备与火电机组接近的外特性,对电力系统的稳定起到支撑作用,是解决新能源发电在并网稳定性方面“先天不足”问题的有效手段。“虚拟同步机技术能够使新能源机组由‘我行我素’地‘自转’变为协调统一地‘公转’,主动支撑电网频率、电压,有力保障电网安全稳定运行。”中国电科院配电研究所微网研究室主任吴鸣说。

美国电气和电子工程师协会(IEEE)工作组在1997年就第一次提出了虚拟同步机的概念。对于这