四川快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)分析

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。通過(guò)快速頻率響應(yīng)，系統(tǒng)可降低新能源場(chǎng)站的AGC考核，提升電站經(jīng)濟(jì)效益。四川快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)分析

應(yīng)用場(chǎng)景與價(jià)值新能源場(chǎng)站在風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站中，快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)可協(xié)調(diào)多個(gè)逆變器或風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)有功功率的精細(xì)控制。例如，新疆達(dá)坂城地區(qū)某50MW風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)應(yīng)用量云的快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)，不僅為業(yè)主節(jié)省了24萬(wàn)元/年的考核費(fèi)用，還通過(guò)壓線控制功能，使風(fēng)電場(chǎng)平均每月增發(fā)電量達(dá)到9萬(wàn)千瓦時(shí)，按上網(wǎng)電價(jià)0.34元計(jì)算，年增發(fā)電量給業(yè)主帶來(lái)至少36萬(wàn)元收益，直接收益總計(jì)高達(dá)60萬(wàn)元/年。微電網(wǎng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中，快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)作為**控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷的協(xié)同運(yùn)行和能量管理。例如，在偏遠(yuǎn)地區(qū)供電場(chǎng)景中，系統(tǒng)可整合風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)電價(jià)波動(dòng)和負(fù)荷需求，自動(dòng)切換運(yùn)行模式，確保7×24小時(shí)穩(wěn)定供電。四川快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)分析系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化調(diào)頻策略，減少新能源場(chǎng)站對(duì)電網(wǎng)的頻率波動(dòng)影響，提升電網(wǎng)運(yùn)行效率。

西北某20MW光伏電站進(jìn)行了快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)改造試點(diǎn)。該電站共20個(gè)子陣，每個(gè)子陣含2臺(tái)500kW光伏逆變器，2臺(tái)逆變器交流側(cè)出口通過(guò)1臺(tái)三卷分裂變升壓至35kV。改造采用了并聯(lián)式快速頻率響應(yīng)控制技術(shù)，在光伏電站原有的AGC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增一套**快速頻率響應(yīng)控制系統(tǒng)，新增加的快速頻率響應(yīng)控制器與AGC系統(tǒng)并聯(lián)，二者之間相互通信，并與光伏箱變通信單元通信。通過(guò)“旁路”方式建立快速頻率響應(yīng)控制通道，降低了對(duì)原AGC控制系統(tǒng)的影響，同時(shí)具有快速頻率響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。在頻率階躍擾動(dòng)試驗(yàn)中，通過(guò)頻率信號(hào)發(fā)生器輸入頻率階躍擾動(dòng)信號(hào)。對(duì)于頻率階躍下擾試驗(yàn)，通過(guò)AGC現(xiàn)地限制15%功率；對(duì)于頻率階躍上擾試驗(yàn)，不限負(fù)荷。試驗(yàn)結(jié)果顯示，光伏電站在各工況下一次調(diào)頻滯后時(shí)間為1.4—1.7s，響應(yīng)時(shí)間為1.7—2.1s，調(diào)節(jié)時(shí)間為1.7—2.1s，***優(yōu)于傳統(tǒng)水電機(jī)組、火電機(jī)組?？焖兕l率響應(yīng)與AGC協(xié)調(diào)試驗(yàn)在特定工況下開(kāi)展，采用頻率信號(hào)發(fā)生器輸出頻率階躍擾動(dòng)信號(hào)，根據(jù)AGC指令和快速頻率響應(yīng)指令先后次序和類(lèi)型進(jìn)行試驗(yàn)。

快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)測(cè)量及計(jì)算精度方面，電壓測(cè)量精度為0.2s級(jí)（當(dāng)輸入電壓模擬量的值在20%—120%額定值時(shí)），電流測(cè)量精度為0.2s級(jí)（當(dāng)輸入電流模擬量的值在20%—120%額定值時(shí)），無(wú)功功率準(zhǔn)確度為0.5級(jí)（當(dāng)電壓、電流的夾角在0°—+60°及0°—-30°范圍內(nèi)變化時(shí)），功率因數(shù)準(zhǔn)確度為0.002。快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源的要求方面，波形為正弦波，總畸變率要小于5%，頻率為50Hz，偏差為10%?？焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)其它參數(shù)方面，通訊協(xié)議支持MODBUS/IEC104，有8個(gè)以太網(wǎng)口，4個(gè)RS485接口，整系統(tǒng)功率損耗<100W，CT原邊功耗<0.4VA，PT輸入阻抗>500kΩ?？焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)安全性能符合標(biāo)準(zhǔn)GB14598.27-2008，電磁兼容性符合標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4，電氣絕緣性能符合標(biāo)準(zhǔn)IEC60255-5，具有斷電保護(hù)功能，斷電后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)保持時(shí)間不小于72h。系統(tǒng)具備高精度頻率采集能力，精度可達(dá)±0.001Hz，滿足電網(wǎng)對(duì)頻率穩(wěn)定的嚴(yán)格要求。

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)度快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)屬于有差調(diào)節(jié)，能在二次調(diào)頻（AGC）前快速回拉頻率，減小波動(dòng)影響。黑龍江網(wǎng)絡(luò)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)

系統(tǒng)基于電網(wǎng)調(diào)頻下垂曲線工作，通過(guò)設(shè)定頻率與有功功率的折線函數(shù)實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。四川快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)分析

FFR系統(tǒng)可**設(shè)計(jì)，符合電力標(biāo)準(zhǔn)，滿足高精度、高頻次調(diào)節(jié)需求。支持多規(guī)約通訊（MODBUS/IEC104），具備8個(gè)以太網(wǎng)口和4個(gè)RS485接口。系統(tǒng)具備斷電保護(hù)功能，斷電后統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)保持時(shí)間不小于72小時(shí)。通過(guò)中國(guó)電科院、新疆電科院等多機(jī)構(gòu)驗(yàn)收認(rèn)證，具備多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。在風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)用中，F(xiàn)FR系統(tǒng)可與AGC協(xié)調(diào)控制，提升場(chǎng)站AGC控制效果，降低考核。七、挑戰(zhàn)與未來(lái)新能源機(jī)組調(diào)頻缺乏向上調(diào)節(jié)能力，需通過(guò)加配儲(chǔ)能或減載運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，增加投資成本。大容量直流閉鎖擾動(dòng)下，受端系統(tǒng)需依靠安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)切負(fù)荷保障頻率安全。快速調(diào)頻資源缺乏市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制，制約FFR技術(shù)推廣。未來(lái)FFR市場(chǎng)構(gòu)建需縮短交易周期，分應(yīng)用場(chǎng)景挖掘潛在資源，如送端系統(tǒng)側(cè)重高頻問(wèn)題，受端系統(tǒng)側(cè)重低頻問(wèn)題。FFR與一次調(diào)頻、二次調(diào)頻協(xié)同工作，共同構(gòu)成電網(wǎng)頻率控制的“三道防線”。四川快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)分析