近年来，我国新能源发展迅猛。到2016年底，全国水电装机达到3.3亿千瓦，位居世界首位。风电并网容量连续7年领跑全球，到2016年底，全国风电并网装机1.49亿千瓦，年发电量2410亿千瓦时，占全社会用电量比重达到4个百分点。从2013年起，我国太阳能产业成为全球最大的新增光伏应用市场，2015、2016年连续两年位居世界首位。但是与成就并存的，却是弃风弃光问题日益严重的现实。根据国家能源局数据显示，今年前三季度，我国弃风、弃光率分别为12%和5.6%，整体虽较去年有所下降，但局部地区弃风、弃光问题依然严峻，弃风问题尤为突出。甘肃、新疆、吉林、内蒙古前三季度弃风率仍分别高达33%、29.3%、19%和14%。
弃风弃光背后的技术难题
为解决三弃严重问题，近日由国家发改委和国家能源局联合下发《解决弃水弃风弃光问题实施方案》，提出2017年可再生能源电力受限严重地区弃水弃风弃光状况要实现明显缓解，确保弃水弃风弃光电量和限电比例逐年下降，到2020年在全国范围内有效解决弃水弃风弃光问题等要求。此消息一出便在网上不胫而走，对于新能源电力发展无疑起到推波助澜的积极作用，方兴未艾的储能市场更是蠢蠢欲动，然而，除去电力设施规划、电力交易及激励政策等原因，传统发电机组的一些重要特性也同样制约着新能源的普及和发展。
1、惯量特性：随着光伏等新能源渗透率越来越高会导致整个电网惯性降低，因为电力电子装置内部电感提供的天然惯性极小。这意味着一旦电网某处出现故障会导致故障迅速扩大造成严重后果。为了防止这种情况出现，光伏等新能源的接入需要有配套的火电容量作为备用（火电机组的机械环节为电网提供惯性）。火电机组的开机导致了光伏等新能源无法全部送出，造成弃光。
2、频率稳定性：目前行业标准不要求光伏等新能源的功率输出相应电网频率变化，电网的一次调频工作完全由火电机组完成（水电太少可以忽略）。
3、电压稳定性：光伏风电等逆变器默认不具备对局部电网电压波动的响应，需要外配SVG或由当地变电站集中提供无功。这明显降低了新能源对传统电网的友好程度。
其他国家例如德国在最新的接入规范中对频率及电压稳定性指定了解决方案。随后国内行标也借鉴了这一标准，但无论国内国外仍在一段时间内未能解决电力系统惯性降低的问题。
虚拟同步机及其特性
为彻底全面解决以上问题，虚拟同步发电机应运而生。虚拟同步机发电技术是一种适用于新能源领域，能够等效常规同步发电机运行特征的先进技术。通过应用这种先进的控制技术，使风机、光伏发电设备更加智能化，具备频率自适应能力，提供电网暂态稳定支撑能力，让新能源由“我行我素”的自转变为“协调统一”的“公转”，实现清洁能源友好并网。
虚拟惯性阻尼控制技术：在系统频率升高/下降时，虚拟同步机能够控制惯性储能单元存储/释放能量的速度，类似于同步发电机转子存储/释放动能，抑制系统频率突变、阻尼功率振荡。
自主有功调频技术：当系统频率波动时，控制系统根据测量值，基于同步发电机转子运动方程，计算出目标输出电压相角，调节虚拟同步机有功输出，实现对电网的一次调频。
自主无功调压技术：根据电网电压幅值偏差，由无功调节器与电压调节器计算出目标输出电压幅值（等效同步机的反电动势），调节无功输出，实现对系统的调压和无功支撑 。
具备以上特性，引入虚拟同步机技术的新能源电站能够完全以火电机组的行为模式来运行，从本质上解决了新能源大量接入给电力系统带来的负面影响。也就不再需要火电机组匹配新能源挂网，最终降低弃风弃光的比例。
虚拟同步机发展现状
年初国家电网公司召开新闻发布会，提出20项促进新能源消纳的具体措施，其中重点强调为突破电网核心技术，提升大电网平衡能力，要加快虚拟同步发电机、微电网储能等关键技术攻关和应用，修订完善相关技术标准，提高各级电网智能化水平，由此可见国家电网对该项技术的认可与重视。
2016年9月，全球首套光伏虚拟同步发电机在中新天津生态城智能电网营业厅微电网成功挂网，同年年底“张北风光储输基地虚拟同步机示范工程”在国家风光储示范电站并网运行，虚拟同步机技术已得到了很好的印证并逐渐受到关注和推崇。相信随着可再生能源开发利用机制的完善、电力市场与政策体制的健全，虚拟同步机技术的不断提升和普及，“弃风弃光”终将成为历史。
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