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吴鸣:虚拟同步机关键技术研究及工程应用

作者:中国储能电站网 来源:供用电杂志 时间:2019-04-08 浏览:

吴鸣(1981—),工学博士,教授级高级工程师。中国电力科学研究院微电网研究室主任,中国电机工程学会高级会员,全国微电网与分布式电源并网标委会委员,中电联直流配电系统标委会秘书长、IEC SC 8B AHG 2 战略组召集人。国家电网公司重点实验室微电网专业方向负责人。牵头/ 参与国家科技重大专项、国家自然科学基金、国家863 项目,以及北京市、国家电网公司项目30 余项,建设蒙东分布式发电/ 储能及微电网接入控制等多个示范工程;发表SCI/EI 高水平学术论文30余篇,授权发明专利20 余项,参编学术专著3 部,牵头参与10 余项分布式能源、微电网、直流配电的国际、国家、行业、团体标准的制定,获省部级、社会力量科技进步奖等10 余项。

虚拟同步机关键技术研究及工程应用

21世纪以来,以清洁能源为基础的新一轮能源变革蓬勃兴起,新能源发展的势头比人们预期得更快、更猛。清洁能源无论是集中式或分布式,均通过至少一级变流器并网,电力电子装置虽有技术优势,但几乎没有转动惯量、难以参与电网调节,无法为电网提供必要的电压和频率支撑,更无法提供必要的阻尼作用。在构建全球能源生态,推动全球能源互联网的进程中,如何实现清洁能源与电网友好互动是当前研究的重点。为解决分布式能源并网低惯量、弱阻尼的问题,虚拟同步机技术引起了一定的关注。虚拟同步机技术的引入,使控制灵活的分布式电源/储能/负荷(及其逆变/整流系统)具备类似同步发电机(电动机)运行特性,增加了系统虚拟惯量, 提高了各微源并网可控性、改善了单元输出动态特性。

在此背景下,国内多家科研单位、高校和企业陆续开展了针对如何利用虚拟同步机技术实现清洁能源与电网友好互动的相关科学研究、项目实践以及工程示范。研究内容基于电力电子装置优势,充分利用虚拟同步机技术,涉及配电网环境下所接入的光伏/储能/风机/可控负荷等多种清洁能源及负荷的应用。

受《供用电》编辑部的邀请,我担任该刊2019年4 月刊特别策划专题“虚拟同步机关键技术研究及工程应用”的特约栏目主编,组织统筹了6篇技术文章。从不同方面展现虚拟同步机的新研究、新技术及新应用。其中:《先进并网装置关键技术研究综述》对并网装置涉及的关键技术,尤其是各并网变流器的主电路拓扑和多种高性能控制技术等进行了梳理和总结,并对分布式电源并网装置发展存在的关键制约因素以及发展的趋势进行了总结和展望。《虚拟同步机技术系列标准解读》对虚拟同步机技术相关的1项国标及3项企标进行了详细解读,为虚拟同步机技术体系标准的逐步完善和应用提供了依据,为电力系统的稳定运行提供了保障。《具有延时开关特性的多VSG微电网频率恢复控制策略》提出了一种具有延时开关特性的一二次频率协调控制策略,在保证了各VSG输出功率精确分配的前提下,实现了频率恢复到额定值。《虚拟同步机技术在电动汽车充电桩中的应用》将虚拟同步机技术应用在电动汽车充电桩的可控整流器中,采用电压外环电流内环控制方法,使电动汽车充电桩具备同步电动机特性,参与电网的友好互动。《B型剩余电流保护在新能源发电和电动汽车中的应用》分别阐述了B型剩余电流保护在三级剩余电流保护、电动汽车充电桩剩余电流保护和光伏发电系统剩余电流保护中的应用,论证了B型剩余电流保护推广的必要性和重要性。《虚拟同步机示范工程综述》梳理了虚拟同步机技术国内外发展现状,按照其应用场景归纳了国内应用工程,并总结了工程的特点,分析了工程应用方案,最后对虚拟同步机技术发展应用进行了建议和展望。

未来,配电网的发展将更加复杂多样,针对当前研究和试点推进中的问题,需进一步开展虚拟同步机相关产品化工作,开展虚拟同步机与常规机组的适应性问题、虚拟同步机技术经济性和运营机制、负荷虚拟同步机与“源-网-荷”友好互动系统、局部全电力电子系统的研究,建设虚拟同步机示范工程,引导市场和用户逐步升级并网设备,探索“源–网–荷”友好互动新模式,实现电网互联、自主同步,进而推动全球能源互联网的构建。

特约栏目主编

吴鸣 

关键字:微电网 储能

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