“隨著大規模的風能、太陽能、電動汽車等接入電網，以及能源使用效率的提高，電力系統正從以傳統旋轉電機為主轉向以新型電力電子設備為主的復雜巨系統。”國家“千人計劃”學者鐘慶昌教授在近日舉行的電力系統與電力電子技術發展研討會上指出，“如何保證這些新增的設備與電力系統的兼容性是目前急需解決的關鍵問題。”

　　“不能頭痛醫頭、腳痛醫腳”

　　為應對能源問題和環境壓力，社會對能源使用效率的要求不斷提高，以及風能、太陽能等分布式能源正大規模地接入電網，如何保證這些新接入的分布式能源與電力系統兼容成為當務之急。

　　“在電力系統接入相量測量單元PMU可以實時在線監測系統的運行情況，及時做出控制反應，從而增加電網運行的安全性，這也是我國沒有發生過大面積停電事故的原因之一。”鐘慶昌介紹，“但這只是一種被動的解決辦法，治標不治本，不能徹底解決電力系統的穩定性問題。”

　　隨著分布式電源滲透率的不斷增加，未來的電力系統將由集中式的大電廠供電轉向分布式的小規模發電。“因此，應該有一種途徑讓這些新接入的電氣設備能夠主動參與系統調節，自動維護電力系統的穩定。”鐘慶昌說。

　　2015年7月，國家發改委、能源局頒布的《關于促進智能電網發展的指導意見》明確指出，將推廣具有即插即用、友好并網特點的并網設備，滿足新能源、分布式電源廣泛接入要求。“一般說來，分布式電源主要通過并網逆變器接入電網，并網逆變器控制策略各異，加之分布式電源輸出功率具有波動性、不確定性等特點，很難實現其即插即用與自主協調運行。”

　　“100多年以來，電力系統的規模不斷變大，這主要歸功于同步發電機的同步機制。如果能使并網逆變器具有類似同步發電機的運行特性，那么必將大幅提升分布式發電的性能，提高分布式能源的消納能力，提高電力系統的穩定性。”鐘慶昌進一步解釋。

　　“可將事故控制在一定范圍內”

　　鐘慶昌在世界上率先研究了虛擬同步機技術，使得并網逆變器能夠模擬同步發電機的運行機理、有功調頻以及無功調壓等特性，使并網逆變器從內部運行機制和外部運行特性上可與傳統同步發電機一樣，能夠促進風電、光伏發電上網的穩定性、安全性，防止脫網。“目前，如果分布式電源脫網處于孤島運行，并網逆變器必須轉換為電壓控制，難以實現無縫切換。當使用虛擬同步機技術后，無論并網還是孤島運行，逆變器均采用同一種控制方式，無需切換，一直具有自我調節能力，因此系統更加穩定。”鐘慶昌介紹了虛擬同步機的工作原理。

　　“它改變了原來僅由發電端調節的單向模式，實現了負荷端和發電端的雙向調節模式。”例如，普遍使用的空調在引入虛擬同步機技術后，就可以根據電網的電量來自動調節空調的功率。當電量不夠時，空調能夠自動減少用電量，幫助電網實現自動平衡。

　　“所以，未來的電力系統在采用虛擬同步機技術后，發電設備和負荷能夠通過內在的同步機制自主交互，在不需要人工調節的情況下就可以實現系統的穩定運行。”鐘慶昌對未來電力系統的發展充滿信心，“虛擬同步機技術可以很好地解決分布式電源與電網的兼容性問題，是解決大規模分布式電源并網的有效途徑。可以說，雖然未來的電力系統不能控制事故的發生，但可以將事故控制在一定范圍內。”