綠能發(fā)展至今，許多國家綠能占比日漸提升，綠能支持者對于反對者所謂“不穩(wěn)定”批評頗有微詞，尤其是如今配合衛(wèi)星云圖，云況、風況預測都越來越準確，不論云層遮蔭造成的太陽能發(fā)電量下降，以及風力減弱造成的風能發(fā)電減低，電網均可事先應對，已經沒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，電網方面對綠能仍然抱持“不穩(wěn)定”看法，與其說是真的會帶來不穩(wěn)定，不如說是因為“沒有穩(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，與電網交流電頻率同步的各渦輪機以及飛輪，這些設備都有龐大的質量，發(fā)電過程中持續(xù)的高速旋轉，有強大慣性，一旦電網上發(fā)生任何意外，如某部機組突然跳機，或變電廠發(fā)生事故，供需失衡導致電網上交流電的頻率驟降時，這些旋轉中設備的慣性，就成為一股強大的“穩(wěn)定的力量”，因為慣性抵抗減速，讓這些機組物理上自動能瞬間提高輸出，緩沖頻率驟降的幅度，為電網操作人員爭取時間，啟動各種備轉設備與措施來防止電網崩潰。

      太陽能沒有這種“穩(wěn)定的力量”，風能雖然風機也是有巨大質量在旋轉，但是沒有直接與電網同步，所以不像前述各種旋轉設備有自動提升出力緩沖的功能，因此過去也一樣被視為“沒有穩(wěn)定的力量”，因此造成電網接受度上的阻礙。不過，既然實際上風機有巨大質量在旋轉，可以故意采用非常規(guī)的操作，以犧牲動能，減慢風機轉速為代價，一時突然拉高發(fā)電量，模擬其他設備的慣性反應，這種技術，稱之為“合成慣性”（Synthetic Inertia）。

      合成慣性技術可解決電網長期以來的憂慮。隨著許多綠能發(fā)展先驅國家綠能占比達到越來越高比例，電網上具有慣性穩(wěn)定能力的發(fā)電來源相對比例減少，營運者越來越擔憂一旦出任何意外狀況時“穩(wěn)定的力量”不足，但如果風力發(fā)電機都能以合成慣性提供“穩(wěn)定的力量”，那么電網營運者可就放心多了。

      當然，能源不會無中生有，不管是傳統(tǒng)的慣性穩(wěn)定力量，還是風機的合成慣性，都必須付出代價，那就是因為動能轉換為電能，轉速會減慢，一時提高輸出之后要用其他措施輸入能量來拉回轉速，過去電網若半小時內連續(xù)發(fā)生重大意外就可能無法避免跳電，就是因為旋轉慣性用掉了，還在拉高轉速中，又發(fā)生意外，慣性穩(wěn)定力量不足，來不及應變。

      風機助魁北克電網度過危機

      風機的合成慣性也是一樣，一時提高輸出，會使得風機扇葉的轉速降低，得汲取風能來重新加速風機，使得發(fā)電量大減，造成電網的恢復時間延長；或是若設定錯誤，汲取風能過多，供電減少過度，甚至有可能會發(fā)生反而讓電網出現二度危機的情況。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。

      合成慣性過去只是理論，如今已經有實際應用并度過電網危機的實例，加拿大魁北克水電（Hydro-Québec）輸電部門魁北克水電輸電（Hydro-Québec TransÉnergie）是全球首先規(guī)范風機采用合成慣性的電網營運者，目前擁有 3,300 百萬瓦（MW）風力發(fā)電容量，由于魁北克電網是北美規(guī)模最小的電網，尖峰容量不過 40 吉瓦（GW），相對而言，任何事故對電網的影響就更大，對穩(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)范風機需有合成慣性功能，規(guī)定風力發(fā)電機在電網事故造成頻率突降時，必須能緊急提供名目發(fā)電容量 6% 的電力，協(xié)助電網度過難關。搭載合成慣性功能的首批風機在 2011 年完工上線，風機來自印度風能大廠蘇司蘭能源公司（Suzlon）旗下德國風機解決方案廠商 Senvion，以及德國最大風機制造商愛納康（ENERCON），如今魁北克水電輸電的電網上，有合成慣性功能的風機占總數三分之二。

      2015 年 12 月，這些風機派上用場，魁北克電網發(fā)生重大變電所事故，導致 1,600 百萬瓦電力來源斷線，各風機的合成慣性總共緊急輸出 126 百萬瓦，防止系統(tǒng)崩潰，撐住魁北克電網的頻率僅降至 59.1 赫茲（Hz），估計若沒有合成慣性，還會再掉 0.1~0.2 赫茲，魁北克水電輸電估計，若是這些風機都改成具備傳統(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，在事故發(fā)生的第一時間應變階段，合成慣性表現與傳統(tǒng)慣性一樣好。

      但是，在恢復階段，根據愛納康資料顯示，為了回到最佳轉速，有些風機的發(fā)電量大降 60%，這使得電網整體恢復速度減慢，魁北克電網頻率因此保持在 59.4 赫茲好一段時間，之后額外電力輸入，才重回正常值 60。魁北克電網記取這次經驗，打算限制恢復階段時，風機用來恢復轉速所汲取的風能，不能超過名目發(fā)電容量的 20%。

      魁北克電網的此次經驗，證明風機搭載合成慣性功能以后，雖然針對恢復期的運作還需調整參數以達最佳化，但已經可以初步擔任過去傳統(tǒng)發(fā)電方式慣性的“穩(wěn)定的力量”，在風能日漸普及的趨勢下，對全球所有電網營運者來說，都是一大好消息，而對風能產業(yè)的進一步發(fā)展也是一大助力，未來，風機可望大多數都搭載合成慣性功能，電網將不再抱怨風能“不穩(wěn)定”，因為它也是“穩(wěn)定的力量”之一了。