注册

国家标准计划《虚拟同步机技术-总则》由 TC564(全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会)归口上报及执行 ,主管部门为中国电力企业联合会

主要起草单位 中国电力科学研究院等

目录

基础信息

计划号
20171641-T-524
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2017-10-11
申报日期
2017-03-02
公示开始日期
2017-07-26
公示截止日期
2017-08-09
标准类别
基础
国际标准分类号
29.240.01
29 电气工程
29.240 输电网和配电网
29.240.01 输电网和配电网综合
归口单位
全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会
执行单位
全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会
主管部门
中国电力企业联合会

起草单位

目的意义

新能源、储能、多元化负荷的迅猛并网给电网带来巨大挑战。

这些新元素大部分依赖电力电子变流装置并网,目前的并网控制策略均没有考虑转动惯量,无法为电网稳定提供支撑。

电网的最大优势就是具备“同步机制”,同步发电机电源、同步电动机负荷都按照唯一的频率来运行,并且具备较大的转动惯量。

虚拟同步机技术是通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、有功调整、无功调压等并网运行外特性的技术,可使清洁能源发电、储能、负荷及其变流装置像大电网中的同步机一样参与电网调节,通过下垂特性实现功率追踪,通过软件引入积分器、硬件配置储能模拟惯性和阻尼,在系统出现扰动时,依靠同步机制抵御外部扰动,有效避免大量电力电子装置引入带来的转动惯量缺乏的难题,大大增强电网的稳定性。

范围和主要技术内容

本标准规定了虚拟同步机技术的相关定义,以及采用虚拟同步机技术的分类、应用场景。 本标准适用于虚拟同步机技术的应用。

国内外简要情况说明

997年,IEEE Task Force工作组A-A.Edris等学者首次提出了静止同步机(Static Synchronous Generator,SSG)的概念,2007年,德国劳斯克塔尔工业大学的Beck教授率先提出虚拟同步机(VISMA)概念,通过模拟同步发电机数学模型,虚拟了同步发电机的转动惯量与阻尼特性,2008年K.VISSCHER教授基于欧洲联合项目“VSYNC”提出虚拟同步发电机(virtual synchronous genarator,VSG)概念,通过模拟发电机的一阶下垂特性曲线与动态机械方程,并添加短时储能环节来模拟转动惯量与阻尼特性,2009年钟庆昌教授提出“Synchronverter”概念,通过模拟同步发电机的二阶模型,较为全面的模拟了同步发电机的电磁特性、转子惯性、调频和调压特性,之后,德国劳斯克塔尔工业大学Chen Yong教授提出基于同步发电机的降阶模型与动态机械方程来虚拟转动惯量。2012年美国Hussam Alatrash提出发电机模拟控制(GEC)方案首次引用于光伏逆变器,GEC技术将同步发电机具备的定子电磁特性、转子惯量特性、励磁调速特性以及接受电网调节特性在从高到低不同频域下,对系统频率和电压稳定作用进行了划分。2013年国家电网公司中国电力科学研究院开发完成“Synchronverter”内核50kW虚拟同步发电机。2014年,国家电网公司南京南瑞集团、许继集团开发完成500kW光伏虚拟同步发电机并实现工程应用。2016年,国家电网公司在张北风光储输基地开展示范工程建设,对现有风机、光伏发电的逆变器和控制系统进行改造,调节能力达到547.5MW,是世界上规模最大的虚拟同步发电机示范工程,国家电网作为全球接入新能源规模最大、发展最快的电网,建设虚拟同步发电机示范工程,引导市场和用户逐步升级并网设备,是维护电网安全,承担社会责任的重要体现,也是电网互联、自主同步进而构建全球能源互联网的重要步骤之一。 在当前同步发电机组仍占主导的电网中推广虚拟同步机技术,一是有助于将清洁能源和负荷有效的融入电网,提高自身的生存能力;二是有助于改善现有并网技术对电网的“负作用”,规避潜在的电网安全问题。综合国内合肥工业大学、浙江大学、南京航空航天大学、西安交通大学、北京交通大学、华北电力大学、西安理工大学、清华大学等团队的科研成果来看,在虚拟同步机技术方向经过多年的学习、积累和资金投入,已经全面赶超了西方相关技术的临界点。