快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)在新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)的背景下,快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)作為保障電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)裝備,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率偏差并快速調(diào)節(jié)新能源場(chǎng)站有功出力,實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)頻率的精細(xì)控制。以下從系統(tǒng)原理、技術(shù)特性、應(yīng)用場(chǎng)景及典型案例四個(gè)維度展開(kāi)分析。系統(tǒng)原理與功能快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)基于有功-頻率下垂控制原理,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率與額定值的偏差,自動(dòng)調(diào)節(jié)新能源場(chǎng)站的有功輸出。當(dāng)電網(wǎng)頻率下降時(shí),系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的調(diào)頻下垂曲線快速增加有功輸出;當(dāng)頻率上升時(shí),系統(tǒng)則減少有功輸出。這一過(guò)程通過(guò)高頻采集并網(wǎng)點(diǎn)三相電流(CT)和電壓(PT)信號(hào),計(jì)算并網(wǎng)點(diǎn)頻率值,實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)。例如,在西北某風(fēng)電場(chǎng)改造項(xiàng)目中,系統(tǒng)通過(guò)快速頻率響應(yīng)控制柜,實(shí)現(xiàn)了頻率升高時(shí)減出力、頻率降低時(shí)增出力的精細(xì)調(diào)節(jié),滿(mǎn)足了電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)快速頻率響應(yīng)的要求??焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)在西北電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)頻中應(yīng)用,調(diào)節(jié)時(shí)間≤7秒,控制偏差≤1%,提升調(diào)頻性能。河南哪里有快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)
新能源場(chǎng)站(風(fēng)電、光伏)是FFR的主要應(yīng)用場(chǎng)景,尤其在西北、華北等高比例新能源并網(wǎng)區(qū)域。儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(如電池儲(chǔ)能)通過(guò)FFR實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)功率調(diào)節(jié),彌補(bǔ)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)慣量不足。澳大利亞NEM市場(chǎng)引入FFR服務(wù),要求響應(yīng)時(shí)間≤2秒,電池儲(chǔ)能成為主要提供者。中國(guó)西北電網(wǎng)要求風(fēng)電場(chǎng)FFR響應(yīng)時(shí)間≤5秒,調(diào)節(jié)時(shí)間≤7秒,控制偏差≤1%。在風(fēng)電場(chǎng)中,F(xiàn)FR可與風(fēng)機(jī)健康度管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),優(yōu)先調(diào)用健康度高的機(jī)組參與調(diào)頻,避免亞健康機(jī)組損耗加劇。內(nèi)蒙古電力應(yīng)急快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)(FFR)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率,毫秒級(jí)響應(yīng)頻率波動(dòng),快速調(diào)節(jié)發(fā)電或負(fù)荷資源。
愛(ài)爾蘭DS3項(xiàng)目于2018年完成FFR服務(wù)市場(chǎng)化,支撐70%非同步電源滲透率下電網(wǎng)安全運(yùn)行。美國(guó)得克薩斯州電網(wǎng)提出FFR產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)劃,明確市場(chǎng)交易機(jī)制。英國(guó)推進(jìn)新的頻率響應(yīng)服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制,北歐電網(wǎng)明確FFR技術(shù)要求,未來(lái)將實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一市場(chǎng)。國(guó)際FFR產(chǎn)品要求包含觸發(fā)條件(頻率偏差0.2%~2%)、響應(yīng)時(shí)間(0.25~2秒)、持續(xù)時(shí)間(5秒~20分鐘)。德國(guó)通過(guò)《可再生能源法》要求新能源場(chǎng)站具備FFR能力,推動(dòng)電網(wǎng)靈活性提升。FFR系統(tǒng)將向更高精度(測(cè)頻精度0.0001Hz)、更快響應(yīng)(響應(yīng)周期≤50ms)方向發(fā)展。人工智能技術(shù)將應(yīng)用于FFR控制策略?xún)?yōu)化,提升調(diào)頻效果。
隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型,新能源(如風(fēng)電、光伏)在電力系統(tǒng)中的占比不斷提高。然而,新能源發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn),給電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)??焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)作為一種有效的調(diào)頻手段,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率偏差,并快速調(diào)節(jié)新能源場(chǎng)站的有功功率輸出,抑制頻率波動(dòng),維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。因此,深入研究快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義??焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)也稱(chēng)為一次調(diào)頻系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中,頻率是衡量發(fā)電端有功出力和用戶(hù)端負(fù)荷消耗供需平衡關(guān)系的重要指標(biāo)。當(dāng)發(fā)電端有功出力大于用戶(hù)端負(fù)荷消耗時(shí),頻率偏高;反之,頻率偏低。只有供需基本平衡時(shí),頻率才會(huì)穩(wěn)定在額定值(如50Hz)左右,此時(shí)常規(guī)電器設(shè)備才能比較大效率地運(yùn)轉(zhuǎn)??焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)以電力系統(tǒng)頻率為調(diào)控目標(biāo),通過(guò)主動(dòng)控制機(jī)組有功功率的增減,限制電網(wǎng)頻率變化,使電網(wǎng)頻率維持穩(wěn)定。河南華世智能產(chǎn)品應(yīng)用于光伏/風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)功率實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié),提升新能源場(chǎng)站的調(diào)頻能力。
風(fēng)-儲(chǔ)系統(tǒng)協(xié)同控制的工作原理基于風(fēng)力發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性互補(bǔ),通過(guò)智能控制算法實(shí)現(xiàn)兩者之間的協(xié)調(diào)配合,以維持系統(tǒng)的功率平衡和穩(wěn)定運(yùn)行。以下是詳細(xì)的工作原理描述:一、系統(tǒng)構(gòu)成與特性風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng):風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率受到風(fēng)速大小的限制,而風(fēng)能固有的間歇性和波動(dòng)性使單一的風(fēng)能發(fā)電具有很大的波動(dòng)性。儲(chǔ)能系統(tǒng):儲(chǔ)能系統(tǒng)(如電池儲(chǔ)能)具有快速充放電能力,可以平滑風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng),并在需要時(shí)提供額外的功率支持。二、協(xié)同控制目標(biāo)功率平衡:通過(guò)協(xié)同控制,確保風(fēng)力發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)的總輸出功率滿(mǎn)足負(fù)載需求,維持系統(tǒng)的功率平衡。穩(wěn)定運(yùn)行:減少因風(fēng)速波動(dòng)引起的功率波動(dòng),提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化全場(chǎng)控制速度和通訊速度,提升場(chǎng)站AGC控制效果,降低考核成本。如何快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)展示
某新能源場(chǎng)站應(yīng)用快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)后,調(diào)頻貢獻(xiàn)電量占比達(dá)15%,年調(diào)頻收益超過(guò)500萬(wàn)元。河南哪里有快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)
協(xié)同控制策略功率跟蹤控制:風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用最大功率跟蹤控制方式,以比較大化利用風(fēng)能。儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)功率需求和自身狀態(tài),動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電功率,以平滑風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)。充放電控制:當(dāng)風(fēng)力發(fā)電功率大于負(fù)載需求時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)充電,儲(chǔ)存多余的電能。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電功率小于負(fù)載需求時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)放電,補(bǔ)充電能缺口。智能算法應(yīng)用:利用模糊邏輯算法、模型預(yù)測(cè)控制(MPC)等智能算法,實(shí)現(xiàn)風(fēng)-儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部的靈活配合。根據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)速、負(fù)載需求、儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)等信息,動(dòng)態(tài)調(diào)整控制策略,提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度。河南哪里有快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)