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环北京地区新能源电力系统虚拟同步机关键技术环北京地区新能源电力系统虚拟同步机关键技术、装备与应用。本项目涉及新能源、电力系统及其自动化和电力电子等技术领域。 高比例新能源和电力电子化是电力系统的发展趋势，京津冀新能源装机容量已突破3900万千瓦，占统调装机容量的37%，预计到2035年，新能源装机容量占比超过60%，将取代常规同步机成为第一大电源。

项目简介

北京地区正逐步形成被新能源机组和柔性直流输电包围的大受端电网，伴随常规同步机占比下降，系统的惯量和短路容量持续下降，频率和电压调节能力减弱，提升环京地区新能源对电网支撑能力，提升清洁电力安全稳定运行水平，保障北京供电安全，是新能源电力系统的重大基础性课题。 传统新能源并网技术已经相对完善，但仅解决了并网点的问题，无法从根本上将电力电子化系统与常规同步机电网进行有效融合、消除因缺乏互动机制导致的电网运行风险，项目组提出的虚拟同步机与电网交互技术可实现新能源等电力电子并网设备“类同步机化”运行，是对传统新能源并网技术的重大改变，可从根本上提高新能源与电网的适应性。项目历时8年，开展“产学研用”联合攻关，突破了虚拟同步机基础理论、关键技术、装备研发和集群运行等难题

主要创新如下

（1）建立了虚拟同步机与电网的适应性基础理论。提出了电压源型自同步并网运行机制，提出了虚拟同步机的能量函数模型，揭示了支撑电网频率的动力学作用机理，表征虚拟同步机与电网的同步稳定性，为虚拟同步机装备研制和工程应用奠定了理论基础。

（2）突破了虚拟同步机主动支撑关键技术。提出了惯量支撑与一次调频协同控制策略、适应电网复杂工况的电压支撑控制策略、考虑并网稳定运行约束的阻尼优化控制策略，量化虚拟同步机与电网惯量的构效机制，实现了电力电子装备从“被动调节”到“自主运行”的转变。

（3）自主研制了虚拟同步机系列成套装备。成功研制含风电、光伏、储能及负荷侧虚拟同步机在内的26款装备，填补了MW级新能源虚拟同步机和负荷侧虚拟同步机国际空白，一次调频响应时间可达100ms，性能指标处于国际引领地位。

（4）攻克了虚拟同步机集群运行技术。发明了异构机群协调运行技术，提出了基于虚拟同步机的新能源电站自启动技术，提出了多层级试验检测技术，建立了虚拟同步机性能指标体系，为支撑新能源电力系统自主运行提供了解决方案。 项目授权专利57项，发表SCI/EI论文60篇，出版专著2部，牵头发起虚拟同步机IEC国际标准1项，编制国家标准1项、国网企业标准3项，获得第46届日内瓦国际发明金奖。项目成果经中国电机工程学会鉴定认为，整体技术达到国际领先水平。

项目在国家风光储输示范电站建成了世界首个百兆瓦级多类型虚拟同步机工程，首次在天津和北京实现了源侧和负荷侧虚拟同步机应用。项目成果在京津冀光伏扶贫和领跑者工程中服务380个电站数十万用户，装机容量超过230万千瓦，新增销售收入21.2亿元。项目实现了新能源并网技术的自主创新和国际引领，对保障北京新能源电力系统安全稳定运行和国家能源安全新战略实施具有重要意义。