“虛擬同步發(fā)電機技術，可解決光伏、風電等新能源大規(guī)模友好并網難”
一直以來，大家感慨—風光”無限好，何以欠消納！那么這是什么樣的技術，對未來光伏、風電發(fā)展又有什么積極影響？
近年來，我國可再生能源裝機量一路飆升，風電、光電、水電已成為我國能源供應的“綠色發(fā)動機”。但在不斷優(yōu)化能源結構的同時，也為我國電網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)電端無法與大電網的節(jié)奏保持一致，就會出現(xiàn)問題。這樣目前也導致了清潔能源源源不絕，卻無法充分有效利用，大量棄電問題猶如一道緊箍咒，制約行業(yè)發(fā)展、產業(yè)轉型和環(huán)境優(yōu)化。
清潔能源消納問題現(xiàn)狀
在廣袤的西北、華北、東北和河流密布的西南地區(qū)，高聳的風力發(fā)電機、連綿的光伏電站、大大小小的水電站，正在將豐富的風能、太陽能和水能轉化成清潔電。
2016年，全國棄風、棄光電量約500億千瓦時，超過某些國家一年的用電量。有人痛心地將棄電現(xiàn)象比喻為“將一捆捆鈔票往火里扔”。一些地方花了錢，征了地，建設了風電站、水電站和太陽能電站，可電再便宜也送不出。應該說，這一問題已引起了高度關注。有效緩解棄風棄光狀況是2017年政府工作報告布置的一項重要任務。
黨的十九大報告也提出，壯大清潔能源產業(yè)，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。在國家重視之下，今年以來，風光棄電現(xiàn)象有所好轉，但問題遠未解決。據國家能源局發(fā)布的數據，今年前三季度，棄風率同比下降6.7個百分點，棄光率同比下降4個百分點。但局部地區(qū)棄風、棄光問題依然嚴峻，其中棄風問題尤為突出，甘肅、新疆、吉林前三季度棄風率分別高達33%、29.3%、19%。
虛擬同步發(fā)電機技術，可解決光伏、風電等新能源大規(guī)模友好并網難
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光儲輸示范電站建成投運——新能源并網的最大技術難題就此被一舉攻克。20年來，發(fā)達國家一直在努力攻關虛擬同步機技術，但始終未有實質突破。要保證風電、太陽能發(fā)電優(yōu)先上網，火電就要變成調度電源。虛擬同步發(fā)電機技術保持用電量和發(fā)電量的動態(tài)平衡，是電網安全運行的關鍵。為保障新能源大規(guī)模安全并網，就需要用到新能源虛擬同步機——這一“馴服”新能源的好幫手。
清潔能源發(fā)電上網難，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面是主因。由于可再生能源發(fā)電具有隨機性、波動性和間接性的特點，可能導致電網側調峰能力不足。如何優(yōu)化電網調度運行、提高現(xiàn)有輸電通道利用效率、充分發(fā)揮電網關鍵平臺作用，已成為解決問題的關鍵。
國家發(fā)改委和國家能源局日前聯(lián)合發(fā)布《解決棄水棄風棄光問題實施方案》，提出到2020年在全國范圍內有效解決棄水棄風棄光問題。這是國家層面首次提出解決棄水、棄風、棄光的時間表和量化指標，彰顯能源低碳轉型的堅定決心。
按照國家電網公司規(guī)劃，到2020年，我國將基本建成堅強智能電網，形成以華北、華東、華中特高壓同步電網為接受端，東北、西北電網為輸送端，連接全國各大煤電、水電、核電和可再生能源發(fā)電基地的堅強電網結構。
何謂虛擬同步發(fā)電機技術？
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、一次調頻、無功調壓等并網運行外特性的技術。更為重要的是，虛擬同步機并不需要對電網大規(guī)模改造，不僅實用性強，還經濟實惠。
“新能源虛擬同步機科技示范工程歷時兩年，是國家電網公司十大科技創(chuàng)新示范工程之一。”國網冀北電力有限公司科技信通部主任王葆潔介紹說，這一技術能夠使新能源機組由“我行我素”的“自轉”轉變?yōu)?ldquo;協(xié)調統(tǒng)一”的“公轉”，主動支撐電網頻率、電壓波動，有力保障電網安全穩(wěn)定運行。
為攻克這一世界級難題，國網冀北電力協(xié)同中國電科院、南瑞集團等單位開展了關鍵技術攻關和裝備研制，最終全面掌握了虛擬同步機核心技術，為大規(guī)模新能源友好并網提供了新技術手段，鞏固了我國在相關領域的技術引領地位。
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，以及在大規(guī)模新能源匯集地區(qū)應用的可行性，填補了相關技術研究和示范應用空白；
基于技術經濟對比分析，首次提出儲能優(yōu)化配置方案和風機轉速綜合恢復策略，解決了實際運行難題，形成了風儲配合的應用模式。
據悉，該工程建成投運后，提升了電網安全穩(wěn)定運行水平，為新能源友好并網提供了標準典范，這對于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。
