近日，国网天津电科院正式启动了“虚拟同步电机在配电网中应用技术研究”项目。虚拟同步电机项目利用电力电子技术，使分布式电源从外特性上模拟出同步发电机的频率及电压控制特性，从而改善分布式电源的稳定性，实现具有波动特性的风力发电、光伏发电等清洁能源与各级电网同步运行，为构建全球能源互联网、支撑清洁能源多级消纳提供技术保障。
为应对能源问题和环境压力，社会对能源使用效率的要求不断提高，以及风能、太阳能等分布式能源正大规模地接入电网，如何保证这些新接入的分布式能源与电力系统兼容成为当务之急。近日，国网天津电科院在中新天津生态城正式启动“虚拟同步电机在配电网中应用技术研究”项目，天津电力将以此为支撑打造国内清洁能源消纳示范。
据了解，虚拟同步电机项目利用电力电子技术，使分布式电源从外特性上模拟出同步发电机的频率及电压控制特性，从而改善分布式电源的稳定性，实现具有波动特性的风力发电、光伏发电等清洁能源与各级电网同步运行，为构建全球能源互联网、支撑清洁能源多级消纳提供技术保障。
项目在中新生态城落地建设示范工程，通过组建高效的科研创新团队，建立定期的联络机制，健全与各参项单位交流合作，助推工程顺利开展。电科院将重点针对虚拟同步电机接入电网面临的阻抗适应性、电能质量、追踪电网等方面问题，开展虚拟同步发电机接入配电网的控制与保护技术研究，建成虚拟同步电机示范工程。
目前，项目已完成在中新生态城动漫园区的现场调研工作，将结合调研情况编制虚拟同步电机接入生态城配电网工程建设方案，加快项目落地实施进度，有力支撑公司全球能源互联网“三个示范”。
早在2012年8月28日，国家电网公司就下达了中央“千人计划”专项支持项目“基于虚拟同步发电机的分布式电源并网关键技术研究”任务书。中国电科院引进的中央“千人计划”专家钟庆昌教授为该项目的负责人。项目由中国电科院牵头承担，联合英国谢菲尔德大学共同研究，引入国际先进的科学研究理念和创新体系，有效促进人才培养，提升自主创新能力。
钟庆昌在世界上率先研究了虚拟同步机技术，使得并网逆变器能够模拟同步发电机的运行机理、有功调频以及无功调压等特性，使并网逆变器从内部运行机制和外部运行特性上可与传统同步发电机一样，能够促进风电、光伏发电上网的稳定性、安全性，防止脱网。“目前，如果分布式电源脱网处于孤岛运行，并网逆变器必须转换为电压控制，难以实现无缝切换。当使用虚拟同步机技术后，无论并网还是孤岛运行，逆变器均采用同一种控制方式，无需切换，一直具有自我调节能力，因此系统更加稳定。”钟庆昌介绍了虚拟同步机的工作原理。
“它改变了原来仅由发电端调节的单向模式，实现了负荷端和发电端的双向调节模式。”例如，普遍使用的空调在引入虚拟同步机技术后，就可以根据电网的电量来自动调节空调的功率。当电量不够时，空调能够自动减少用电量，帮助电网实现自动平衡。
“所以，未来的电力系统在采用虚拟同步机技术后，发电设备和负荷能够通过内在的同步机制自主交互，在不需要人工调节的情况下就可以实现系统的稳定运行。”钟庆昌对未来电力系统的发展充满信心，“虚拟同步机技术可以很好地解决分布式电源与电网的兼容性问题，是解决大规模分布式电源并网的有效途径。可以说，虽然未来的电力系统不能控制事故的发生，但可以将事故控制在一定范围内。”
