由于可以有效破解光伏、風電等新能源大規模友好并網的難題，二十年來，發達國家一直在努力攻關虛擬同步機技術，卻始終未有實質突破。12月27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。這對我國推動能源轉型，構建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重大而深遠的意義。

光伏、風電等新能源由于在發電環節不產生污染排放，近年來取得了快速發展，在能源結構不斷優化的同時，也給我國電網的安全運行帶來了一定挑戰。在電力系統里，發電和用電是同時完成的，即用戶需要多少電，電廠就要發多少電，如果發電端無法跟大電網的節奏保持一致，就會出現問題。

在大力發展新能源之前，煤電占據了絕對主力電源的位置，雖然污染較大，但是煤電的紀律性非常強，可以始終服從命令，電力需求大時，電廠就多發電，需求小時，就少發電，與大電網系統配合默契。新能源雖然清潔，但是最大的毛病就是不穩定，比如光伏，在光照足夠充足的時候才能發電；而風電，只有風力達到要求時才能正常發電。新能源的步調很難與大電網保持一致，這給其大規模安全并網帶來了麻煩。

保持用電量和發電量的動態平衡是電網安全運行的關鍵。為了保障新能源大規模安全并網，就必須“馴服”其不羈的個性，這個時候就需要用到新能源虛擬同步機了。“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，虛擬同步機技術能夠使新能源機組由“我行我素”的“自轉”變為“協調統一”的“公轉”，主動支撐電網頻率、電壓波動，有力保障電網安全穩定運行。

王葆潔說，虛擬同步發電機技術是一種通過模擬同步發電機組的機電暫態特性，使采用變流器的電源具有同步發電機組的慣量、阻尼、一次調頻、無功調壓等并網運行外特性的技術。更重要的是，虛擬同步機并不需要對電網進行大規模改造，不僅實用性很強，還經濟實惠。

為了攻克這一世界級技術難題，國網冀北電力協同中國電科院、許繼集團、南瑞集團等單位開展了關鍵技術攻關和裝備研制，全面掌握了虛擬同步機核心技術，為大規模新能源友好并網提供了新的技術手段，進一步鞏固了我國在相關領域技術引領地位。

記者了解到，示范工程取得了多個成果：在虛擬同步機抑制系統振蕩、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和在大規模新能源匯集地區應用的可行性，填補了虛擬同步機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。

王葆潔表示，此次虛擬同步機大規模實際應用成功，共改造59臺風機、容量118兆瓦，改造24臺500千瓦光伏逆變器、容量12兆瓦，新建2套5兆瓦電站式虛擬同步機。工程建成投運后，提升了電網安全穩定運行水平，為新能源友好并網提供標準典范，對建設國家張家口可再生能源示范區和我國清潔能源大規模開發利用具有重要意義。

本文來源：5e中國能源網