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500kW光伏逆變器,2臺逆變器交流側(cè)出口通過1臺三卷分裂變升壓至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“旁路”方式建立快速頻率響應(yīng)控制通道,降低了對原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)。在頻率階躍擾動試驗(yàn)中,通過頻率信號發(fā)生器輸入頻率階躍擾動信號。對于頻率階躍下擾試驗(yàn),通過AGC現(xiàn)地限制15%功率;對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。快速頻率響應(yīng)與AGC協(xié)調(diào)試驗(yàn)在特定工況下開展,采用頻率信號發(fā)生器輸出頻率階躍擾動信號,根據(jù)AGC指令和快速頻率響應(yīng)指令先后次序和類型進(jìn)行試驗(yàn)。光伏電站通過增加快速頻率響應(yīng)控制功能,可實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定參與一次調(diào)頻,性能優(yōu)于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組。未來快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家
技術(shù)挑戰(zhàn)高精度與快速性的平衡:在保證高精度頻率采集的同時(shí),如何進(jìn)一步提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度,是未來技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。多場景適應(yīng)性:不同新能源場站(如風(fēng)電場、光伏電站)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性差異較大,系統(tǒng)需具備更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。網(wǎng)絡(luò)安全:隨著系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度提高,網(wǎng)絡(luò)安全問題日益凸顯,需加強(qiáng)系統(tǒng)的安全防護(hù)能力。未來發(fā)展方向人工智能與大數(shù)據(jù)應(yīng)用:通過引入人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),優(yōu)化系統(tǒng)的控制策略,提升頻率調(diào)節(jié)的精細(xì)性和效率。多能互補(bǔ)與協(xié)同控制:將快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)、需求側(cè)響應(yīng)等結(jié)合,實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)和協(xié)同控制,提升電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化:推動快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè),制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試規(guī)范,促進(jìn)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。低壓線快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)在風(fēng)電場中,系統(tǒng)可與風(fēng)機(jī)健康度管理系統(tǒng)聯(lián)動,提高健康度較高機(jī)組的調(diào)頻權(quán)重系數(shù)。
**目標(biāo)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)頻率偏差,快速調(diào)節(jié)新能源場站(如風(fēng)電場、光伏電站)的有功功率輸出,抑制頻率波動,維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。其響應(yīng)速度通常要求在200毫秒內(nèi)完成調(diào)節(jié),遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)調(diào)頻手段(如自動發(fā)電控制,AGC)。工作機(jī)制頻率監(jiān)測:高精度采集電網(wǎng)頻率(精度可達(dá)±0.002Hz),實(shí)時(shí)判斷頻率是否超出預(yù)設(shè)死區(qū)(如±0.06Hz)。有功-頻率下垂控制:根據(jù)頻率偏差,通過預(yù)設(shè)的折線函數(shù)計(jì)算有功功率調(diào)節(jié)目標(biāo)值,并下發(fā)至新能源場站的有功控制系統(tǒng)(如AGC)或逆變器??焖僬{(diào)節(jié):當(dāng)頻率升高時(shí),減少新能源發(fā)電出力;當(dāng)頻率降低時(shí),增加發(fā)電出力,實(shí)現(xiàn)“頻率-功率”的快速聯(lián)動。
四、市場與政策中國多地電網(wǎng)強(qiáng)制要求新能源場站配置FFR裝置,未達(dá)標(biāo)將面臨考核費(fèi)用。部分省份對FFR技術(shù)改造提供補(bǔ)償支持,場站可根據(jù)改造成本及月積分電量獲得補(bǔ)貼。2021年澳大利亞能源市場委員會(AEMC)將FFR引入國家電力市場(NEM),響應(yīng)時(shí)間要求≤2秒。西北調(diào)控[2018]225號文規(guī)定,新能源場站FFR需滿足并網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)刷新周期≤100ms,測頻精度0.003Hz。國際上,F(xiàn)FR資源包括風(fēng)電虛擬慣性響應(yīng)、儲能有功輸出、直流輸電區(qū)外調(diào)節(jié)能力等。某新能源場站應(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500萬元。靠譜的快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)共同合作
系統(tǒng)通過壓線控制功能,優(yōu)化風(fēng)電場功率輸出,提升電網(wǎng)消納能力。未來快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家
高精度與快速性頻率測量分辨率可達(dá)0.001Hz,采樣周期≤50ms,確保對微小頻率變化的敏感捕捉。閉環(huán)響應(yīng)時(shí)間≤200ms,遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)調(diào)頻手段(如火電機(jī)組AGC響應(yīng)時(shí)間≥10秒)。靈活性與兼容性支持多種新能源場站接入(風(fēng)電、光伏、儲能),可根據(jù)場站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活選擇控制點(diǎn)(如高壓側(cè)或低壓側(cè))。兼容現(xiàn)有AGC系統(tǒng),通過以太網(wǎng)或光纖通信實(shí)現(xiàn)指令下發(fā),避免大規(guī)模設(shè)備改造。智能化與安全性集成數(shù)據(jù)記錄與分析功能,可模擬工況測試,優(yōu)化控制參數(shù)。具備防逆流、反孤島保護(hù)等安全機(jī)制,確保在極端工況下系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。三、應(yīng)用場景新能源高占比電網(wǎng)在風(fēng)電、光伏裝機(jī)占比超過30%的電網(wǎng)中,快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)可彌補(bǔ)新能源機(jī)組缺乏慣量的缺陷,防止頻率崩潰。典型案例:西北某風(fēng)電場通過加裝快速頻率響應(yīng)裝置,將一次調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間從5秒縮短至200ms,頻率波動幅度降低40%。微電網(wǎng)與孤島運(yùn)行在離網(wǎng)型微電網(wǎng)中,系統(tǒng)可快速平衡分布式電源與負(fù)荷的功率波動,維持頻率穩(wěn)定。例如,某海島微電網(wǎng)通過儲能系統(tǒng)與快速頻率響應(yīng)協(xié)同控制,實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行時(shí)的頻率偏差≤±0.2Hz。未來快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家