綠能發(fā)展至今，許多國(guó)家綠能占比日漸提升，綠能支持者對(duì)于反對(duì)者所謂“不穩(wěn)定”批評(píng)頗有微詞，尤其是如今配合衛(wèi)星云圖，云況、風(fēng)況預(yù)測(cè)都越來(lái)越準(zhǔn)確，不論云層遮蔭造成的太陽(yáng)能發(fā)電量下降，以及風(fēng)力減弱造成的風(fēng)能發(fā)電減低，電網(wǎng)均可事先應(yīng)對(duì)，已經(jīng)沒(méi)有什么真正的意外突發(fā)狀態(tài)造成所謂的不穩(wěn)定，不過(guò)，電網(wǎng)方面對(duì)綠能仍然抱持“不穩(wěn)定”看法，與其說(shuō)是真的會(huì)帶來(lái)不穩(wěn)定，不如說(shuō)是因?yàn)?ldquo;沒(méi)有穩(wěn)定的力量”。

      所謂“穩(wěn)定的力量”，指的是傳統(tǒng)發(fā)電方式中，與電網(wǎng)交流電頻率同步的各渦輪機(jī)以及飛輪，這些設(shè)備都有龐大的質(zhì)量，發(fā)電過(guò)程中持續(xù)的高速旋轉(zhuǎn)，有強(qiáng)大慣性，一旦電網(wǎng)上發(fā)生任何意外，如某部機(jī)組突然跳機(jī)，或變電廠發(fā)生事故，供需失衡導(dǎo)致電網(wǎng)上交流電的頻率驟降時(shí)，這些旋轉(zhuǎn)中設(shè)備的慣性，就成為一股強(qiáng)大的“穩(wěn)定的力量”，因?yàn)閼T性抵抗減速，讓這些機(jī)組物理上自動(dòng)能瞬間提高輸出，緩沖頻率驟降的幅度，為電網(wǎng)操作人員爭(zhēng)取時(shí)間，啟動(dòng)各種備轉(zhuǎn)設(shè)備與措施來(lái)防止電網(wǎng)崩潰。

      太陽(yáng)能沒(méi)有這種“穩(wěn)定的力量”，風(fēng)能雖然風(fēng)機(jī)也是有巨大質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)，但是沒(méi)有直接與電網(wǎng)同步，所以不像前述各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備有自動(dòng)提升出力緩沖的功能，因此過(guò)去也一樣被視為“沒(méi)有穩(wěn)定的力量”，因此造成電網(wǎng)接受度上的阻礙。不過(guò)，既然實(shí)際上風(fēng)機(jī)有巨大質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)，可以故意采用非常規(guī)的操作，以犧牲動(dòng)能，減慢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為代價(jià)，一時(shí)突然拉高發(fā)電量，模擬其他設(shè)備的慣性反應(yīng)，這種技術(shù)，稱(chēng)之為“合成慣性”（Synthetic Inertia）。

      合成慣性技術(shù)可解決電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)的憂慮。隨著許多綠能發(fā)展先驅(qū)國(guó)家綠能占比達(dá)到越來(lái)越高比例，電網(wǎng)上具有慣性穩(wěn)定能力的發(fā)電來(lái)源相對(duì)比例減少，營(yíng)運(yùn)者越來(lái)越擔(dān)憂一旦出任何意外狀況時(shí)“穩(wěn)定的力量”不足，但如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)都能以合成慣性提供“穩(wěn)定的力量”，那么電網(wǎng)營(yíng)運(yùn)者可就放心多了。

      當(dāng)然，能源不會(huì)無(wú)中生有，不管是傳統(tǒng)的慣性穩(wěn)定力量，還是風(fēng)機(jī)的合成慣性，都必須付出代價(jià)，那就是因?yàn)閯?dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)速會(huì)減慢，一時(shí)提高輸出之后要用其他措施輸入能量來(lái)拉回轉(zhuǎn)速，過(guò)去電網(wǎng)若半小時(shí)內(nèi)連續(xù)發(fā)生重大意外就可能無(wú)法避免跳電，就是因?yàn)樾D(zhuǎn)慣性用掉了，還在拉高轉(zhuǎn)速中，又發(fā)生意外，慣性穩(wěn)定力量不足，來(lái)不及應(yīng)變。

      風(fēng)機(jī)助魁北克電網(wǎng)度過(guò)危機(jī)

      風(fēng)機(jī)的合成慣性也是一樣，一時(shí)提高輸出，會(huì)使得風(fēng)機(jī)扇葉的轉(zhuǎn)速降低，得汲取風(fēng)能來(lái)重新加速風(fēng)機(jī)，使得發(fā)電量大減，造成電網(wǎng)的恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)；或是若設(shè)定錯(cuò)誤，汲取風(fēng)能過(guò)多，供電減少過(guò)度，甚至有可能會(huì)發(fā)生反而讓電網(wǎng)出現(xiàn)二度危機(jī)的情況。因此，最新的合成慣性發(fā)展，考量到這種可能性，將限制重新加速期汲取的電力，以避免造成二度危機(jī)。

      合成慣性過(guò)去只是理論，如今已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用并度過(guò)電網(wǎng)危機(jī)的實(shí)例，加拿大魁北克水電（Hydro-Québec）輸電部門(mén)魁北克水電輸電（Hydro-Québec TransÉnergie）是全球首先規(guī)范風(fēng)機(jī)采用合成慣性的電網(wǎng)營(yíng)運(yùn)者，目前擁有 3,300 百萬(wàn)瓦（MW）風(fēng)力發(fā)電容量，由于魁北克電網(wǎng)是北美規(guī)模最小的電網(wǎng)，尖峰容量不過(guò) 40 吉瓦（GW），相對(duì)而言，任何事故對(duì)電網(wǎng)的影響就更大，對(duì)穩(wěn)定性的需求也更殷切。

      因此，魁北克水電輸電自 2005 年就規(guī)范風(fēng)機(jī)需有合成慣性功能，規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)事故造成頻率突降時(shí)，必須能緊急提供名目發(fā)電容量 6% 的電力，協(xié)助電網(wǎng)度過(guò)難關(guān)。搭載合成慣性功能的首批風(fēng)機(jī)在 2011 年完工上線，風(fēng)機(jī)來(lái)自印度風(fēng)能大廠蘇司蘭能源公司（Suzlon）旗下德國(guó)風(fēng)機(jī)解決方案廠商 Senvion，以及德國(guó)最大風(fēng)機(jī)制造商愛(ài)納康（ENERCON），如今魁北克水電輸電的電網(wǎng)上，有合成慣性功能的風(fēng)機(jī)占總數(shù)三分之二。

      2015 年 12 月，這些風(fēng)機(jī)派上用場(chǎng)，魁北克電網(wǎng)發(fā)生重大變電所事故，導(dǎo)致 1,600 百萬(wàn)瓦電力來(lái)源斷線，各風(fēng)機(jī)的合成慣性總共緊急輸出 126 百萬(wàn)瓦，防止系統(tǒng)崩潰，撐住魁北克電網(wǎng)的頻率僅降至 59.1 赫茲（Hz），估計(jì)若沒(méi)有合成慣性，還會(huì)再掉 0.1~0.2 赫茲，魁北克水電輸電估計(jì)，若是這些風(fēng)機(jī)都改成具備傳統(tǒng)慣性的發(fā)電方式，所能提供的支撐幅度也差不多是如此。

      也就是說(shuō)，在事故發(fā)生的第一時(shí)間應(yīng)變階段，合成慣性表現(xiàn)與傳統(tǒng)慣性一樣好。

      但是，在恢復(fù)階段，根據(jù)愛(ài)納康資料顯示，為了回到最佳轉(zhuǎn)速，有些風(fēng)機(jī)的發(fā)電量大降 60%，這使得電網(wǎng)整體恢復(fù)速度減慢，魁北克電網(wǎng)頻率因此保持在 59.4 赫茲好一段時(shí)間，之后額外電力輸入，才重回正常值 60?？笨穗娋W(wǎng)記取這次經(jīng)驗(yàn)，打算限制恢復(fù)階段時(shí)，風(fēng)機(jī)用來(lái)恢復(fù)轉(zhuǎn)速所汲取的風(fēng)能，不能超過(guò)名目發(fā)電容量的 20%。

      魁北克電網(wǎng)的此次經(jīng)驗(yàn)，證明風(fēng)機(jī)搭載合成慣性功能以后，雖然針對(duì)恢復(fù)期的運(yùn)作還需調(diào)整參數(shù)以達(dá)最佳化，但已經(jīng)可以初步擔(dān)任過(guò)去傳統(tǒng)發(fā)電方式慣性的“穩(wěn)定的力量”，在風(fēng)能日漸普及的趨勢(shì)下，對(duì)全球所有電網(wǎng)營(yíng)運(yùn)者來(lái)說(shuō)，都是一大好消息，而對(duì)風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展也是一大助力，未來(lái)，風(fēng)機(jī)可望大多數(shù)都搭載合成慣性功能，電網(wǎng)將不再抱怨風(fēng)能“不穩(wěn)定”，因?yàn)樗彩?ldquo;穩(wěn)定的力量”之一了。