北极星智能电网在线讯:进入10月份以来，我国许多地方出现严重雾霾天气，其中以北京及其周边地区最为严重。钟南山曾表示：大气污染比非典可怕得多，非典可以隔离，但是大气污染任何人都跑不掉。
大气污染是我们目前面临的最大威胁，而从长远的发展来看，气候变化对地球的影响更大。
美国气象学会今年发布的第26期年度《气候状况报告》显示，气温、二氧化碳、海洋热量和北极海冰等所有的变化在2015年都达到了创纪录的水平。
2016年，全球气温继续飙升，上半年的温度已经远远高于2015年。这份报告的第一作者杰西卡•布伦登说：“2016年很有可能会创造新的全球高温纪录。”
环境污染、气候变化、雾霾等已经成为人类急迫需要解决的问题，而发展清洁能源成为解决难题的全球共识。
据统计，全球水能资源超过100亿千瓦，陆地风能资源超过1万亿千瓦，太阳能资源超过100万亿千瓦，仅开发其中0.05%就可以满足未来人类社会对能源的需求。
然而，能源转型要伴随着各种新技术的突破，一步步从诞生、快速成长走向大规模普及。
让电网更稳定
近年来，我国清洁能源持续快速发展。截至2015年底，全国风电、光伏发电装机分别达到1.28亿千瓦、4158万千瓦，均居世界第一。国家电网成为全球接入清洁能源规模最大、发展最快的电网。
然而，与火电等同步发电机相比，风电、光伏等新能源发电尚不具备惯性调频、自主调压、阻尼功率振荡的能力，故障应对能力差，大规模接入电网后，将影响电网的安全稳定运行。中国电力科学研究院新能源中心总工迟永宁告诉本刊记者，要想达到与火电等常规同步发电机同样稳定的效果，虚拟同步机技术是一个很好的解决方案。
虚拟同步机是一种基于先进同步变流和储能技术的电力电子装置，可通过模拟同步电机的本体模型、有功调频以及无功调压等特性，使含有电力电子接口（逆变器、整流器）的电源和负荷，从运行机制及外特性上与常规同步机相似，从而参与电网调频、调压和抑制振荡。
这并不是一项新技术，早在1997年，IEEE就提出过虚拟同步机的概念。随后，比利时鲁汶大学、加拿大多伦多大学、英国利物浦大学相继开展了模拟同步发电机外特性、虚拟惯性频率控制策略等研究。2012年，国家电网公司依托千人计划专项，开展虚拟同步机技术研究。2013年，中国电科院成功研制世界首台50千瓦虚拟同步机样机。2014年，南瑞集团、许继集团成功研制500千瓦虚拟同步机样机。目前正在开展兆瓦级样机研制。
“风电、光伏通过虚拟同步机接入电网，一是能够主动参与一次调频、调压，提供一定的有功和无功支撑；二是能够提供惯性阻尼，有效抑制频率振荡。可使新能源具备与火电接近的外特性，对电网稳定起到支撑作用，是解决新能源发电‘先天不足’问题的有效手段。”迟永宁说。
作为实现大规模清洁能源消纳的有效手段之一，虚拟同步机技术被国家电网公司列入“十大重点科技创新工程”，由国网冀北电力公司牵头，中国电力科学研究院、南瑞集团、许继集团等单位共同参与，开展虚拟同步发电机技术标准、仿真分析、设备研制与检测等工作，旨在研究解决虚拟同步电机接入电网的关键技术，建设发电侧虚拟同步电机接入电网的示范工程。
示范工程对现有风机、光伏发电的逆变器和控制系统进行改造，新建大容量集中式虚拟同步机，调节能力达到547.5兆瓦，是世界上规模最大的虚拟同步机示范工程，计划2017年年底建成。
应用虚拟同步机技术成本并不高，据迟永宁介绍，风电场虚拟同步机改造成本100元/千瓦；新建风电场标配虚拟同步机基本不增加成本。光伏电站虚拟同步机改造成本600元/千瓦；新建光伏电站标配虚拟同步机增加成本200元/千瓦。集中式虚拟同步机成本220元/千瓦，随着储能价格下降，造价将持续降低。
技术只有转变为标准，才能具有更普遍的意义。“目前有两项标准正在制订中，分别是《单元式光伏虚拟同步发电机技术要求和试验方法》和《风电机组虚拟同步发电机技术要求和试验方法》，我们希望能够进一步明确虚拟同步机技术参数，推动新能源参与电力系统调频、调压技术规范的出台，形成新能源建设和并网的标准模式。”迟永宁说。
