Устойчивость электроэнергетической системы, связанная с частотой системы и углом поворота ротора зависит от кинетической энергии вращающихся машин (двигателей и генераторов), которые подключены к энергосистеме. Источники распределенной генерации такие как фотоэлектрические и ветряные энергетические установки, подключенные через силовые преобразователи не вносят вклада в доступную кинетическую энергию [1].
Одним из последствий интеграции большого количества ветряных электростанций является уменьшение количества кинетической энергии (инерции), доступной для работы системы. Если инерция системы становится слишком малой, это может поставить под угрозу стабильность частоты при выходе из строя крупных генерирующих единиц. Чем меньше момент инерции в системе, тем большие колебания частоты происходят после нарушения баланса активной мощности [2].
В течение первых нескольких секунд после отключения или перехода в асинхронный режим работы мощной синхронной машины частота сети начинает резко снижаться. Величина падения частоты в существующих энергосистемах зависит от инерционности синхронных генераторов. Падение частоты может быть ограничено в течение первых 7–10 секунд после отключения источника генерации. Это позволяет первичным регуляторам, при имеющихся резервах восстановить номинальную частоту сети [3].
В режимах работы с большой долей производства энергии на ветряных и солнечных электростанциях и, следовательно, небольшой долей синхронных генераторов, подключенных к сети, частота будет очень быстро падать, что поставит под угрозу устойчивость системы. Возможное решение для предотвращения нестабильности (частоты) состоит в том, чтобы обеспечить ветряные турбины так называемым «синтетическим моментом инерции», то есть возможность ввести дополнительную инерцию в систему в случае быстрого и/или значительного снижения частоты. С технической точки зрения энергия генерируется за счет вращающейся массы ветряной турбины. Зарубежные исследования показали, что синтетический момент инерции может удерживать систему устойчивой до тех пор, пока не вступит в действие первичный регулятор частоты на электростанциях [4–6].