中國儲能網訊：電力系統(tǒng)已經發(fā)展成為世界上最大的、最復雜的人工系統(tǒng)?，F(xiàn)在，電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)──大量分布式能源、電動汽車、儲能系統(tǒng)不斷接入電網，使得電網從由少數大型發(fā)電站主導的集中式發(fā)電向大量相對較小的、不兼容的設備主導的分布式發(fā)電轉變。智能電網是應對這一轉變的產物，其關鍵是在常規(guī)電網的基礎上引入一套通信和信息系統(tǒng)，從而提高電力系統(tǒng)的運行效率、對突發(fā)事件的應變能力以及對環(huán)境的影響，但是這又使每一個主動參與者都有可能被劫持而成為網絡攻擊的發(fā)起者。同時，對通信系統(tǒng)的過度依賴也會降低電力系統(tǒng)運行的可靠性。如何確保具有大量主動參與者的未來電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、高效和可靠運行是當今世界面臨的一大難題。
為解決這一大難題，國家電網公司國家級特聘專家鐘慶昌潛心研究多年后于2008年發(fā)明了同步逆變器把電力電子變流器控制成為同步機，在世界上率先實現(xiàn)了虛擬同步機。他隨后立即開始在國內宣講虛擬同步機技術，先后做了數十場相關的學術報告，并從2012年起帶領中國電力科學研究院配電研究所虛擬同步機專項項目組開展了一系列相關研究。
虛擬同步機技術使得并網逆變器能夠模擬同步發(fā)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(tǒng)同步發(fā)電機一樣，能夠促進風電、光伏發(fā)電上網的穩(wěn)定性、安全性，防止脫網。
鐘慶昌主要解決了時間滯后系統(tǒng)魯棒控制（頻域）的一系列基礎理論問題，將電力電子變流器與同步電機從數學上等價了起來，提出了同步逆變器（虛擬同步機的一種）的思想，是虛擬同步機的主要發(fā)明人，解決了新能源接入電網和逆變器并聯(lián)運行的系列關鍵問題，提出了基于常規(guī)同步機同步機制的下一代智能電網的架構以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的接口統(tǒng)一、機理統(tǒng)一和全自主運行，取得了一系列原創(chuàng)性的研究成果。
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(xiàn)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(jié)能力，因此系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
鐘慶昌從控制與系統(tǒng)理論的角度出發(fā)提出了一整套完善的理論與技術把電力電子變換器控制成為虛擬同步機，從而達到電網的接口統(tǒng)一、機制統(tǒng)一和自主運行，充分展示了控制理論、電力電子和電力系統(tǒng)三大學科的完美融合所帶來的巨大研究和商業(yè)機會。
鐘慶昌自2008年發(fā)明同步逆變器以來在國內做了數十場相關的學術報告，并從2012年起帶領中國電力科學研究院配電研究所虛擬同步機專項項目組開展了一系列相關研究，經過多年的努力，國家電網公司于2016年將虛擬同步機技術列入了國家電網公司“十大重點科技創(chuàng)新工程”，并決定在2022年冬奧會舉辦地張北開展世界上容量最大的虛擬同步機示范工程，涉及風機虛擬同步機435兆瓦、光伏虛擬同步機12兆瓦以及儲能虛擬同步機10兆瓦。該示范工程計劃在2017年底建成，將為虛擬同步機的推廣和應用提供大量的數據和經驗。
最近，IEEE電力電子雜志把鐘慶昌的虛擬同步機技術作為封面故事向全球介紹，促進新能源的大規(guī)模應用。
虛擬同步機技術改變了原來僅由發(fā)電端調節(jié)的單向模式，實現(xiàn)了負荷端和發(fā)電端的雙向調節(jié)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(jié)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(xiàn)自動平衡。
所以，未來的電力系統(tǒng)在采用虛擬同步機技術后，發(fā)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(jié)的情況下就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。對未來電力系統(tǒng)的發(fā)展將會更加靈活，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(guī)模分布式電源并網的有效途徑?？梢哉f，雖然未來的電力系統(tǒng)不能杜絕事故的發(fā)生，但可以將事故控制在一定范圍內。
