摘要：中国的电力系统已然是世界上最庞大且繁杂的系统。规模巨大的分布式能源、电动汽车、储能系统不断接入电网，使得电网从由少数大型发电站主导的集中式发电向大量相对较小的、不兼容的设备主导的分布式发电转变。智能化的电网系统也就迫在眉睫，怎样保证已大规模数量参与为主体未来电力系统更智能、更坚强是当今一大重要课题，虚拟同步机技术的应用将是解决该问题的重要手段之一。
关键词：分布式能源；并网技术；虚拟同步机
1.分布式能源的复杂性
我国人口众多，自身资源有限，分布式能源是我国可持续发展的重要的环节，必须对其充分了解并有效利用。
1.1太阳能发电
太阳能发电又细分为太阳光伏发电和太阳能-蒸汽循环发电，前者是利用一种半导体的光生伏打效应，把光能直接变为电能的发电方式，由电池板、蓄电池、控制器组成，随着各个部件的成本逐渐降低，发展前景较好，后者是太阳辐射能被定日镜反射后被集热器(锅炉)所吸收。集热器中传热介质(水或有机介质、金属钠)吸热而汽化，蒸汽进入汽轮机组作功发电并将电能输出，为保证其稳定输出，需加装储热装置，成本大大增加。
1.2燃料电池和微型燃气轮机复合系统
燃气轮机工作产生的废气来加热进入燃料电池的空气和燃料。燃料电池是固体氧化物，通过反应产生电能。
该燃料电池和微型燃气轮机复合供电系统可以在无电力供应的地区使用；系统稳定性高，可快速启动；有害气体的排放量少，对环境友好，是一种很有发展前景的分布式能源系统
1.3地热发电
地热发电是指利用地下热水、蒸汽或高温岩体作一次能源进行能量转换发电，分为两类：
1.3.1蒸汽型地热发电
蒸汽型地热发电是把高温地热蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电。在引入之前，先要把地热蒸汽中的水滴、砂粒与岩屑分离和清除干净。
近年来，另一类也是未来地热能的主体——干热岩发电正在试验之中。在这类地热电站中，人为地将水灌入地下深层的高温热岩层中加热蒸发，再将产生的蒸汽引向地面的蒸汽轮机组。由于深层地热开采的技术难度很大，这种发电方式近期内还无法进入实用阶段，但前景很好。
1.3.2 热水型地热发电
热水型地热发电是当前地热发电的主流手段。目前已采用的有两种，它们是：高压热水从地热井中抽至地面闪蒸锅炉内，由于压力突然降低，热水会发生沸腾，闪蒸出蒸汽。蒸汽进入汽轮发电机组作功发电。闪蒸后剩下的热水以及汽轮机中的凝结水可以供给其他热用户利用。利用后的热水再回灌到地层内。这种系统适合于地热水质较好且不凝气体含量较少的地热资源。
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1.4生物质能
生物质能是通过植物的光合作用，产生有机物，将太阳能转化成生物质能，热值高的直接燃烧，有些可以通过微生物分解，产生氢气等易燃气体，将生物质能转成化学能加以利用。
1.5 风力发电
风是太阳辐射引起的大气对流运动。利用风能提供的机械能，将其转化成电能。风力发电技术已经越来越成熟，但仍面临很多挑战，如何提升效率、可靠性和降低成本。风能是一种随机性强，能量密度低的能源，合理的利用这用清洁能源，有利于可持续发展。
2.并网技术的基本要求
新能源分布式系统具有波动性强、系统稳定性差的特点，电能质量不好并网后会整个系统产生很多不好的影响，并网技术也有其对应的要求。总的来说，并网后不应降低整个电力系统的可靠性和整个系统运行的安全稳定性。
2.1 风电并网技术要求
风电场应配置有功功率控制系统，并能按照调度要求进行进行有功功率的控制，在电力系统事故或紧急情况下，风电场应根据电力系统调度机构的指令快速控制其有功功率，必要时快速切除。事故处理完毕后电力系统恢复的能力。风电场还应能具有在0-72h短期预测有功功率和15min-4h超短期预测有功功率的能力。对于无功功率，风电场应集中加装无功功率补偿装置。风电场并网电压应在标压的97%-107%范围之内，当并网点电压跌落至标压的20%时，能保证不脱网运行625ms。风电场向电网注入的谐波电流允许值应按照装机容量与公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行配置。
2.2光伏并网技术要求
光伏电站应具备参与电力系统调频和调压的能力，要配置有功功率控制系统，具有连续平滑输出的能力。在电力系统事故或紧急情况下，风电场应根据电力系统调度机构的指令快速控制其有功功率，必要时快速切除。光伏电站要按照调度要求上报0-24小时功率预测曲线，预测值的分辨率为15min，当其并网点电压跌落至0时，光伏电站能不脱网运行0.15S。
3.虚拟同步机技术的应用
同步发电机的惯性和阻尼特性十分优秀，而电力电子变流器虽响应速度快，但转动惯量小，过载能力差。如果能将两者的优缺点相结合，有电力电子器件加上储能环节就引出了虚拟同步机技术。近些年来随着储能技术的发展，虚拟同步机技术发展迅猛，能有效的对光伏进行削峰填谷，有效提升分布式电源的频率稳定性，在张家口风光储也进行了相关技术的应用，但相关技术仍有很多局限有待解决，比如电力电子变流器仍收半导体器件技术的制约，不能很好配合，电磁耦合也亟待解决。
综上所述，分布式电源的复杂性和并网技术的高要求，催生了虚拟同步机技术，虚拟同步机技术能很好的解决分布式能源并网的技术问题，能将光伏和风电等能源的间歇性进行有效的管理，让其达到对应的并网要求，无论从有功功率还是无功功率，再到并网电压跌落后的应急反应，都能得到很好的解决，虚拟同步机技术发展潜力巨大，应用规模也在快速增加，在不久的将来虚拟同步机技术会应用到更多的场景，更好的为人类服务！
参考文献
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[4]分布式发电中的虚拟同步机技术[J].邬小波.华北电业.2016(04).
论文作者:李皓然
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月50期
论文发表时间:2019/11/12
标签：地热论文; 分布式论文; 技术论文; 蒸汽论文; 功率论文; 能源论文; 电力系统论文; 《知识-力量》2019年11月50期论文;