揭秘！这些技术让电网运行更灵活、更稳定
发布日期： 2023-11-06 | 作者：同步电机
随着风电、光伏发电等新能源技术的大规模开发利用，以及特高压交直流技术的加快速度进行发展，电源、电性都发生了深刻变化。虚拟同步机技术同步调相机和统一潮流控制器等电力系统新型关键技术和设备，可以在一定程度上完成新能源平稳输出和友好并网，促进交直流电网协调发展，保障电网安全运作。本期带您揭开它们的神奇之处。
清洁能源发展迅速，但在很长一段时期内，仍需要追踪同步电网，实现其即插即用与自主协调运行。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。
100多年来，电力系统的规模不断变大，这主要归功于同步发电机的同步机制。一般说来，分布式电源主要是通过并网逆变器接入电网。并网逆变器必须转换为电压控制，难以实现无缝切换。如果能使并网逆变器具有类似同步发电机的运行特性，那么必将大幅度的提高分布式发电的并网安全性与运行适应性，提升高比例新能源电力系统的稳定性。
虚拟同步机正是这样一种适用于新能源领域，能等效常规同步发电机运行特征的先进的技术。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，因此系统更稳定。采用虚拟同步机技术的电源与负荷都能自主参与电网的运行和管理，并在电网电压/频率、有功/无功异常情况下做出相应的响应，以应对电网的运行暂态和动态稳定问题，具备与同步机组相同的运行机制，源、网、荷都具有唯一的频率，可实现全网唯一频率运行，真正的完成“同步”。
目前国家电网公司规划在张北风光储输基地开展示范工程建设，建设世界容量最大的虚拟同步机示范工程。通过对现有风机、光伏发电的逆变器和控制管理系统进行改造，新建大容量集中式虚拟同步机，计划于2017年年底建成。
电力系统中的异步电动机与变压器等负载在运行中，均需从电网汲取大量的无功功率以供其励磁之用。所以，电网担负着很大一部分电感性的无功电流，导致电网的功率因数降低，以致发电机和输配电设备的作用不能充分的发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。因而需要装设一定数目的无功补偿装置——调相机(或电容器)，用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。
随着我国特高压直流的加快速度进行发展、清洁能源的大规模开发、大比例受电地区的集中出现，电性发生较大变化，部分地区动态无功储备下降、电压支撑不足的问题愈发突出，电压稳定问题成为大电网安全稳定的主体问题之一。这客观要求直流大规模有功输送，必须匹配大规模动态无功，即“大直流输电、强无功支撑”。为提高电网动态无功补偿能力，增加地区电网动态无功储备水平，有效解决电压支撑不足的问题，需要在电网中加装调相机等动态无功设备，提高电网动态无功补偿能力。
与我国上世纪装设的调相机不同，当前电网企业研制的调相机有了很大创新。目前研制的新型调相机具备大容量、少维护的特点，同时其瞬时无功输出能力、暂态无功响应速度及过载能力相比传统调相机大幅度的提升，是提升电网运行安全性、满足系统稳定要求的新一代设备。
目前国家电网公司规划在多个特高压直流工程送受端换流站或近区电网，以及北京、西藏地区电网加装多台调相机，以满足系统动态无功需求。以华东电网为例，在长三角地区加装多台调相机，可有实际效果的减少多回直流同时换相失败的概率。
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