“虛擬同步發(fā)電機技術(shù)，可解決光伏、風(fēng)電等新能源大規模友好并網(wǎng)難”
一直以來(lái)，大家感慨—風(fēng)光”無(wú)限好，何以欠消納！那么這是什么樣的技術(shù)，對未來(lái)光伏、風(fēng)電發(fā)展又有什么積極影響？
近年來(lái)，我國可再生能源裝機量一路飆升，風(fēng)電、光電、水電已成為我國能源供應的“綠色發(fā)動(dòng)機”。但在不斷優(yōu)化能源結構的同時(shí)，也為我國電網(wǎng)的安全運行帶來(lái)了一定挑戰。在電力系統里，發(fā)電和用電是同時(shí)完成的，即用戶(hù)需要多少電，電廠(chǎng)就要發(fā)多少電，如果發(fā)電端無(wú)法與大電網(wǎng)的節奏保持一致，就會(huì )出現問(wèn)題。這樣目前也導致了清潔能源源源不絕，卻無(wú)法充分有效利用，大量棄電問(wèn)題猶如一道緊箍咒，制約行業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉型和環(huán)境優(yōu)化。
清潔能源消納問(wèn)題現狀
在廣袤的西北、華北、東北和河流密布的西南地區，高聳的風(fēng)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(fēng)能、太陽(yáng)能和水能轉化成清潔電。
2016年，全國棄風(fēng)、棄光電量約500億千瓦時(shí)，超過(guò)某些國家一年的用電量。有人痛心地將棄電現象比喻為“將一捆捆鈔票往火里扔”。一些地方花了錢(qián)，征了地，建設了風(fēng)電站、水電站和太陽(yáng)能電站，可電再便宜也送不出。應該說(shuō)，這一問(wèn)題已引起了高度關(guān)注。有效緩解棄風(fēng)棄光狀況是2017年政府工作報告布置的一項重要任務(wù)。
黨的十九大報告也提出，壯大清潔能源產(chǎn)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(lái)，風(fēng)光棄電現象有所好轉，但問(wèn)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(fēng)率同比下降6.7個(gè)百分點(diǎn)，棄光率同比下降4個(gè)百分點(diǎn)。但局部地區棄風(fēng)、棄光問(wèn)題依然嚴峻，其中棄風(fēng)問(wèn)題尤為突出，甘肅、新疆、吉林前三季度棄風(fēng)率分別高達33%、29.3%、19%。
虛擬同步發(fā)電機技術(shù)，可解決光伏、風(fēng)電等新能源大規模友好并網(wǎng)難
近日，世界首個(gè)具備虛擬同步機功能的新能源電站在國家風(fēng)光儲輸示范電站建成投運——新能源并網(wǎng)的最大技術(shù)難題就此被一舉攻克。20年來(lái)，發(fā)達國家一直在努力攻關(guān)虛擬同步機技術(shù)，但始終未有實(shí)質(zhì)突破。要保證風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)，火電就要變成調度電源。虛擬同步發(fā)電機技術(shù)保持用電量和發(fā)電量的動(dòng)態(tài)平衡，是電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵。為保障新能源大規模安全并網(wǎng)，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(wǎng)難，電力系統穩定性方面是主因。由于可再生能源發(fā)電具有隨機性、波動(dòng)性和間接性的特點(diǎn)，可能導致電網(wǎng)側調峰能力不足。如何優(yōu)化電網(wǎng)調度運行、提高現有輸電通道利用效率、充分發(fā)揮電網(wǎng)關(guān)鍵平臺作用，已成為解決問(wèn)題的關(guān)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(fēng)棄光問(wèn)題實(shí)施方案》，提出到2020年在全國范圍內有效解決棄水棄風(fēng)棄光問(wèn)題。這是國家層面首次提出解決棄水、棄風(fēng)、棄光的時(shí)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(wǎng)公司規劃，到2020年，我國將基本建成堅強智能電網(wǎng)，形成以華北、華東、華中特高壓同步電網(wǎng)為接受端，東北、西北電網(wǎng)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(wǎng)結構。
何謂虛擬同步發(fā)電機技術(shù)？
虛擬同步發(fā)電機技術(shù)是一種通過(guò)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(wú)功調壓等并網(wǎng)運行外特性的技術(shù)。更為重要的是，虛擬同步機并不需要對電網(wǎng)大規模改造，不僅實(shí)用性強，還經(jīng)濟實(shí)惠。
“新能源虛擬同步機科技示范工程歷時(shí)兩年，是國家電網(wǎng)公司十大科技創(chuàng )新示范工程之一。”國網(wǎng)冀北電力有限公司科技信通部主任王葆潔介紹說(shuō)，這一技術(shù)能夠使新能源機組由“我行我素”的“自轉”轉變?yōu)?ldquo;協(xié)調統一”的“公轉”，主動(dòng)支撐電網(wǎng)頻率、電壓波動(dòng)，有力保障電網(wǎng)安全穩定運行。
為攻克這一世界級難題，國網(wǎng)冀北電力協(xié)同中國電科院、南瑞集團等單位開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和裝備研制，最終全面掌握了虛擬同步機核心技術(shù)，為大規模新能源友好并網(wǎng)提供了新技術(shù)手段，鞏固了我國在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)引領(lǐng)地位。
示范工程取得了多個(gè)成果：
相繼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(guān)鍵技術(shù)突破，建成投運風(fēng)電、光伏和電站式三類(lèi)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(dòng)試驗，驗證了三類(lèi)虛擬同步機的性能指標，以及在大規模新能源匯集地區應用的可行性，填補了相關(guān)技術(shù)研究和示范應用空白；
基于技術(shù)經(jīng)濟對比分析，首次提出儲能優(yōu)化配置方案和風(fēng)機轉速綜合恢復策略，解決了實(shí)際運行難題，形成了風(fēng)儲配合的應用模式。
據悉，該工程建成投運后，提升了電網(wǎng)安全穩定運行水平，為新能源友好并網(wǎng)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和我國清潔能源大規模開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。
