什么是虚拟同步发电机VSG？与储能有什么联系

“ VSG是一种先进发电控制技术，核心在于通过电力电子装置和控制策略，模拟同步发电机的机械和电磁特性 ”
随着可再生能源的大规模并网和电力系统的数字化转型，传统电力系统的运行模式正面临着前所未有的挑战。在这一背景下，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator, VSG）技术应运而生，成为电力系统领域的一大创新。本文将介绍VSG的背景、原理，并探讨其与电化学储能系统的紧密联系。

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VSG技术背景

在传统电力系统的架构中，同步发电机发挥着核心作用，它是确保电网频率和电压稳定的基石。在庞大的电力网络中，这些关键参数的稳定是由同步发电机组精心调控的。这些机组利用调速器来精准控制发电机的转速，以此调节电网的频率；同时，通过励磁器对发电机的励磁电流进行调节，确保电网电压的稳定。

然而，随着风能、太阳能等间歇性可再生能源的快速崛起，我们正面临一个新的挑战：电网中同步发电机的比重正逐渐减少，这削弱了电网的调频和调峰能力。换言之，仅仅扩大光伏发电和储能系统的规模，并不能直接实现100%的光储供能。要达成这一宏伟目标，我们的储能系统必须具备足够的能力来稳定电网的频率和电压。

为了应对这一挑战，虚拟同步发电机（VSG）技术应运而生。这项技术旨在模拟传统同步发电机的运行特性，为电网提供至关重要的同步稳定性。VSG技术不仅能够增强电网的调节能力，还能够为电力系统的智能化和数字化转型提供支持。

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VSG技术原理

VSG技术的核心在于通过电力电子装置和控制策略，模拟同步发电机的机械和电磁特性。其主要原理包括：

1. 模拟惯性响应：VSG能够模拟传统发电机的惯性，对电网频率的短期波动提供必要的阻尼。

2. 模拟调频特性：通过控制策略，VSG能够参与电网的频率调节，提供类似传统发电机的调频服务。

3. 模拟调压特性：VSG可以控制其输出电压的幅值和相位，以维持电网电压的稳定。

4. 功率控制：VSG可以根据电网需求，灵活调节其输出功率，实现对电网的有功和无功支持。

虚拟同步发电机分为电压控制型和电流控制型两种控制结构。

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VSG与电化学储能系统的联系

VSG技术可以让每台储能变流器（PCS）模拟传统同步发电机的运行模式，采用虚拟调速器控制电网频率，采用虚拟励磁器控制电网电压。多台储能变流器，同步支撑微网的频率和电压，可以保障电网的稳定运行。换言之，微网中的每台储能变流器都像一台发电机。如同多台发电机在同步旋转，为整个城市提供稳定的供电。

电化学储能系统（如锂电池储能系统）具有响应速度快、调节能力强等优点，是实现VSG技术的重要载体。二者的结合，为电力系统提供了一种全新的解决方案：

1. 快速响应：电化学储能系统能够快速响应VSG的控制指令，为电网提供瞬时的功率支撑。

2. 能量管理：VSG技术可以优化电化学储能系统的充放电策略，提高其使用寿命和经济效益。

3. 系统整合：VSG与电化学储能系统的结合，可以实现对可再生能源的高效整合，提升电网的消纳能力和运行稳定性。

4. 市场参与：结合VSG技术的电化学储能系统，可以作为独立的市场主体，参与电力市场的调频、调峰等辅助服务。