以西北電網風電調頻為例,新能源調頻技術指標要求并網點數據刷新周期≤100ms,測頻精度0.003Hz,控制周期≤1s,響應滯后時間thx≤2s,響應時間t0.9≤12s,調節時間ts≤15s,控制偏差≤2%;而量云產品指標更優,并網點數據刷新周期≤10ms,測頻精度0.001Hz,控制周期≤200ms,響應滯后時間thx≤1s,響應時間t0.9≤5s,調節時間ts≤7s,控制偏差≤1%。在新疆達坂城地區某50MW風電場改造項目中,應用量云的快速頻率響應系統,不僅為業主節省了24萬/年的考核費用,而且通過壓線控制功能,風電場平均每月增發電量達到9萬千瓦時,按上網電價0.34元計算,年增發電量給業主帶來至少36萬收益,直接收益總計高達60萬元/年。快速頻率響應系統可采集并網點CT&PT模擬量信號,計算并網點電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、序分量、不平衡電壓等,同時能對采集數據、計算數據以及策略數據進行存儲。快速頻率響應系統控制點選擇靈活,可根據不同風電場的拓撲結構,合理選擇控制點,以滿足電網和用戶的要求,可以選擇高壓側或者低壓側,滿足電網對風電場調頻和調壓功能的考核。完善調頻服務市場機制,明確調頻服務定價與補償機制,將激發市場活力,推動技術發展。質量快速頻率響應系統常見問題
快速頻率響應系統在風電場的應用中,可與風機健康度管理系統聯動,根據風機健康度評估系數,提高健康度較高機組的調頻權重系數,避免亞健康狀態風機機組的損耗加劇。快速頻率響應系統自2016年開始籌備新能源場站場級調頻相關工作,并于2017年被選為國內首批參與調頻試驗的廠家,在當年內圓滿完成了快速頻率響應的項目開發、實施及測試,并得到了中國電科院的驗收,有著豐富的調頻技術與經驗積累。快速頻率響應系統通過中國電科院、新疆電科院、陜西電科院、寧夏電科院等多個專業機構的驗收認證,具備與多個區域電網轄區內項目實施經驗,也是首批執行西北調控[2018]225號文標準并通過驗收的廠家。快速頻率響應系統**設計符合電力標準的產品,滿足高精度、高頻次的快速頻率調節性能要求。快速頻率響應系統支持變槳、慣量、變槳+慣量聯動等多種調節控制策略。青海快速頻率響應系統技術某新能源場站應用快速頻率響應系統后,調頻貢獻電量占比達15%,年調頻收益超過500萬元。
FFR系統可**設計,符合電力標準,滿足高精度、高頻次調節需求。支持多規約通訊(MODBUS/IEC104),具備8個以太網口和4個RS485接口。系統具備斷電保護功能,斷電后統計數據保持時間不小于72小時。通過中國電科院、新疆電科院等多機構驗收認證,具備多個區域電網項目實施經驗。在風電場應用中,FFR系統可與AGC協調控制,提升場站AGC控制效果,降低考核。七、挑戰與未來新能源機組調頻缺乏向上調節能力,需通過加配儲能或減載運行實現,增加投資成本。大容量直流閉鎖擾動下,受端系統需依靠安全穩定控制系統切負荷保障頻率安全。快速調頻資源缺乏市場激勵機制,制約FFR技術推廣。未來FFR市場構建需縮短交易周期,分應用場景挖掘潛在資源,如送端系統側重高頻問題,受端系統側重低頻問題。FFR與一次調頻、二次調頻協同工作,共同構成電網頻率控制的“三道防線”。
西北某20MW光伏電站進行了快速頻率響應系統改造試點。該電站共20個子陣,每個子陣含2臺500kW光伏逆變器,2臺逆變器交流側出口通過1臺三卷分裂變升壓至35kV。改造采用了并聯式快速頻率響應控制技術,在光伏電站原有的AGC控制系統基礎上新增一套**快速頻率響應控制系統,新增加的快速頻率響應控制器與AGC系統并聯,二者之間相互通信,并與光伏箱變通信單元通信。通過“旁路”方式建立快速頻率響應控制通道,降低了對原AGC控制系統的影響,同時具有快速頻率響應速度快的優點。在頻率階躍擾動試驗中,通過頻率信號發生器輸入頻率階躍擾動信號。對于頻率階躍下擾試驗,通過AGC現地限制15%功率;對于頻率階躍上擾試驗,不限負荷。試驗結果顯示,光伏電站在各工況下一次調頻滯后時間為1.4—1.7s,響應時間為1.7—2.1s,調節時間為1.7—2.1s,***優于傳統水電機組、火電機組。快速頻率響應與AGC協調試驗在特定工況下開展,采用頻率信號發生器輸出頻率階躍擾動信號,根據AGC指令和快速頻率響應指令先后次序和類型進行試驗。未來,系統將向智能化、協同化方向發展,結合人工智能技術優化調頻策略。
愛爾蘭DS3項目于2018年完成FFR服務市場化,支撐70%非同步電源滲透率下電網安全運行。美國得克薩斯州電網提出FFR產品設計計劃,明確市場交易機制。英國推進新的頻率響應服務市場機制,北歐電網明確FFR技術要求,未來將實現統一市場。國際FFR產品要求包含觸發條件(頻率偏差0.2%~2%)、響應時間(0.25~2秒)、持續時間(5秒~20分鐘)。德國通過《可再生能源法》要求新能源場站具備FFR能力,推動電網靈活性提升。FFR系統將向更高精度(測頻精度0.0001Hz)、更快響應(響應周期≤50ms)方向發展。人工智能技術將應用于FFR控制策略優化,提升調頻效果。通過設計符合電力標準的產品,系統實現與多個區域電網轄區內項目的成功實施。青海快速頻率響應系統技術
未來,快速頻率響應系統將與虛擬同步機、構網型技術結合,提升新能源場站的慣量支撐能力。質量快速頻率響應系統常見問題
例如,在偏遠地區供電場景中,系統可整合風光儲聯合發電系統,根據電價波動和負荷需求,自動切換運行模式,確保7×24小時穩定供電。儲能系統可與快速頻率響應系統配合,提供短時慣量響應和頻率支撐,提升電網的頻率穩定性。工業園區與商業綜合體在工業園區或商業綜合體中,系統可協調和管理園區內的分布式電源和儲能系統,降低用電成本,提高能源利用效率。例如,通過快速頻率響應系統,園區可在用電高峰時段減少對主網的依賴,優先使用分布式電源和儲能系統的電能。價值創造與經濟效益減少考核費用:通過快速頻率響應系統,新能源場站可避免因頻率波動導致的考核罰款。例如,新疆達坂城地區某50MW風電場通過應用快速頻率響應系統,為業主節省了24萬元/年的考核費用。增加發電收益:系統通過壓線控制功能,優化風電場或光伏電站的發電效率,增加發電量。例如,該風電場平均每月增發電量達到9萬千瓦時,年增發電量給業主帶來至少36萬元收益。提升電網穩定性:快速頻率響應系統通過快速調節有功出力,支撐電網頻率穩定,減少頻率波動對電網和用戶的影響,提升電網的整體穩定性。質量快速頻率響應系統常見問題