2017年12月27日，世界首个具备虚拟同步发电机功能的新能源电站在位于张北的国家风光储输示范电站建成投运。

  虚拟同步发电机技术的应用，对于推动能源转型，构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重大而深远的意义。虚拟同步发电机技术有多厉害？简言之，该技术能使新能源机组由我行我素的“自转”变为协调统一的“公转”，主动支撑电网频率、电压波动，有力保障电网安全稳定运行。

  随着新能源发电的大量接入，电网稳定性持续受到不同程度的冲击。驯服新能源发电这个“桀骜不驯”的“赤兔马”绝非一日之功。新能源虚拟同步发电机科技示范工程历时两年，是当时国家电网有限公司的十大科学技术创新示范工程之一。

  攻坚克难，还要集众智、聚群力。国网冀北电力联手中国电科院、许继集团、南瑞集团等单位开展了关键技术攻关和装备研制，全面掌握了虚拟同步发电机核心技术，为大规模新能源友好并网提供了新的技术方法，进一步巩固了我国在相关领域的技术引领地位。

  工程建成投运后，提升了电网安全稳定运行水平，为新能源友好并网提供标准典范，对建设国家张家口可再次生产的能源示范区和我国清洁能源大规模开发利用具备极其重大意义。

  为了应对传统化石能源日益枯竭和环境形势日益严峻两大难题，以清洁能源为主的新一轮能源变革方兴未艾。1997～2022年，全球新能源发电发展迅猛。风电装机从760万kW增长到9.2亿kW，光伏装机从23万kW增长到9.5亿kW，全球风光装机仍以每年超过2亿kW的速度逐年增加。与此同时，我国也积极推动清洁替代和电能替代，全力推进新能源发电。

  截至2022年底，我国风电、光伏并网容量超过7亿kW，风电、光伏发电装机均处于世界首位，新能源发电已成为19个省级电网的第二大电源。2022年，我国风电、光伏发电新增装机容量1.25亿kW，贡献了全球一半的新增容量。国家发展改革委和国家能源局印发的《能源生产和消费革命战略（2016～2030）》指出，到2030年，非化石能源发电量占全部发电量的比例力争达到50%，新能源发电将继续保持迅猛发展态势。

  风电机组、光伏发电单元等新能源发电设备大多通过电力电子变流器进行并网，是典型的非同步电源，其并网运行机制与火电机组的同步运行机制存在较大不同。随着新能源占比的不断的提高，电力系统电力电子化特征日益显著，基于交流同步机制的电力系统运行控制模式受到巨大冲击，电网安全稳定运行面临以下三方面挑战：

  一是电网的频率调节能力不断下降。新能源发电设备是采用矢量控制与锁相同步机制，不具备向电网提供惯量的能力，也无法主动参与系统频率调节，导致电网频率调节能力变弱。2016年9月28日澳洲南部电网和2019年8月9日英国电网发生了因新能源占比高、系统频率调节能力不够引发的大停电事故，造成了严重的经济损失。

  二是电网的电压调节能力不断下降。基于矢量控制和锁相同步机制的新能源发电设备不具备类似火电机组的电压支撑能力，无法主动为电网提供电压参考与快速的无功支撑，导致高比例场景下系统电压崩溃风险增大。

  三是电网的宽频带振荡风险日益增大。新能源发电设备阻尼不足，导致系统振荡问题频发，部分地区新能源机组在次同步频段内甚至表现出负阻尼，大幅度提升了电网安全稳定运行的风险。

  综上可知，提升新能源的主动支撑能力，保障系统的安全稳定运行，是新能源电力系统面临的重大基础性研究课题。在此背景下，虚拟同步发电机技术应运而生。该技术以新能源预留备用或加装储能等方式为能量基础，通过改进变流器控制方式使其模拟同步机的运行机制，从而使新能源发电设备具备自主建立电压和频率的能力，可实现惯量响应、一次调频、快速调压等主动支撑功能。由此可见，虚拟同步发电机技术可实现新能源发电设备“类同步机化”运行，是使新能源融入电力系统交流同步机制的重要方法，对促进新能源高比例接入电网具备极其重大意义。

  今天，笔者就向大家安利一本由国网冀北电力有限公司电力科学研究院组织编写的，荣获国家电网公司电力科技著作出版项目，以在张北国家风光储输示范电站开展的虚拟同步发电机示范工程为基础，从基础理论、控制策略、装备研发与测试、工程应用、应用推广模式等方面全面论述了新能源虚拟同步发电机技术的实用好书。

  本书共分为六章：第一章概述了我们国家新能源发电的发展历史与技术现状；第二章剖析了高比例新能源接入电网后系统对调频、调压及阻尼提升的需求，指出新能源主动支撑技术的必要性；第三章系统介绍了虚拟同步发电机技术的发展历史及基础原理，为后文控制策略的提出奠定理论基础；第四章分别从风电、光伏单机虚拟同步发电机和整站功率支撑两个维度，对几种不同频率支撑技术方案进行了对比分析，并提出了新能源单机和整站调频优化控制策略；第五章系统分析了虚拟同步发电机的并网适应性，剖析了虚拟同步发电机的暂态电压支撑特性与宽频带阻尼特性，并针对性地提出了并网适应性提升策略；第六章详细的介绍了风电、光伏、储能虚拟同步发电机的工程实现方案，构建了完善的设备性能检验测试与全过程质量管控体系，并对虚拟同步发电机示范工程长期的运行监测成果进行了总结提炼。

  本书是国家电网有限公司虚拟同步发电机示范工程的结晶，也是国网冀北电力有限公司多年来研究成果的体现。经过多年的酝酿与努力，编者力图将该领域最新的研究进展、研究成果呈现给各位读者，希望为助力我国能源战略转型、推动新能源发电领域创新进步贡献绵薄之力。

  以上就是笔者向大家推荐的关于新能源虚拟同步发电机的实用好书，很高兴与你进行分享，并希望对你有所帮助。

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