以西北电网风电调频为例,新能源调频技术指标要求并网点数据刷新周期≤100ms,测频精度0.003Hz,控制周期≤1s,响应滞后时间thx≤2s,响应时间t0.9≤12s,调节时间ts≤15s,控制偏差≤2%;而量云产品指标更优,并网点数据刷新周期≤10ms,测频精度0.001Hz,控制周期≤200ms,响应滞后时间thx≤1s,响应时间t0.9≤5s,调节时间ts≤7s,控制偏差≤1%。在新疆达坂城地区某50MW风电场改造项目中,应用量云的快速频率响应系统,不仅为业主节省了24万/年的考核费用,而且通过压线控制功能,风电场平均每月增发电量达到9万千瓦时,按上网电价0.34元计算,年增发电量给业主带来至少36万收益,直接收益总计高达60万元/年。快速频率响应系统可采集并网点CT&PT模拟量信号,计算并网点电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、序分量、不平衡电压等,同时能对采集数据、计算数据以及策略数据进行存储。快速频率响应系统控制点选择灵活,可根据不同风电场的拓扑结构,合理选择控制点,以满足电网和用户的要求,可以选择高压侧或者低压侧,满足电网对风电场调频和调压功能的考核。系统可与AGC系统协调控制,当频率偏差超过设定范围时,优先响应快速频率调节指令。内蒙古海外快速频率响应系统


快速频率响应系统通过接入并网点(变高)侧三相CT、PT,高频采集并网点频率及电气量,经过计算得到高精度的并网频率值。当电网频率偏离额定值时,系统会根据预设的调频下垂曲线,快速调节机组的有功输出。具体来说,当电网频率下降时,系统根据调频下垂曲线快速调节机组增加有功输出;当电网频率上升时,系统根据调频下垂曲线快速调节机组减小有功输出。有功—频率下垂特性通过设定频率与有功功率折线函数实现。快速频率响应系统的**控制策略包括有功—频率特性曲线计算、响应死区设定等。以江苏电网新能源场站一次调频技术规范为例,装置频率死区需≤±0.05Hz,调差率范围为2%—6%。在实际运行中,系统会根据预设的参数,实时判断电网频率是否达到调频范围,并根据调频下垂曲线计算目标出力,快速调节发电单元。
接入“一次调频”系统是当前新能源场站并网的必备条件,合格的系统能够让场站避免考核。有些省份对新能源电站一次调频技术改造有补偿支持,场站可根据改造成本及月积分电量得到补偿,因此,具备快速频率响应功能的电站投资收益也更可观。快速频率响应系统符合《江苏电网新能源场站一次调频技术规范》要求,具备高精度频率采集(≤±0.05Hz)、快速闭环响应(周期≤200ms)及多规约通讯能力。自2020年起,中国多地电网强制要求新能源场站配置快频装置,截至2021年,国能日新系统已在西北、蒙东、华中等地区数百个场站投运。系统具备防逆流智能控制、反孤岛保护等功能,增强新能源场站的安全运行能力。

未来快速频率响应系统将结合人工智能技术,实现自适应调频策略的优化。通过实时监测电网运行状态和新能源发电特性,系统能够自动调整调频参数和控制策略,提升系统在不同工况下的响应性能。例如,利用机器学习算法对历史数据进行分析,预测电网频率变化趋势,提前调整新能源场站的有功输出,实现更精细的调频控制。快速频率响应系统将与储能、需求响应等资源协同工作,形成多能互补的调频体系。储能系统具有快速充放电能力,能够在短时间内提供或吸收大量功率,与快速频率响应系统配合,能够更好地应对电网频率波动。需求响应资源通过调整用户的用电行为,参与电网调频,与快速频率响应系统协同工作,能够进一步提高电网的调频能力。例如,在电网频率下降时,快速频率响应系统调节新能源场站增加有功输出,同时储能系统放电,需求响应资源减少部分非关键负荷,共同维持电网频率稳定。快速频率响应系统通过实时监测电网频率波动,自动调节新能源机组出力,在毫秒级时间内实现功率增减。江苏快速频率响应系统展示
系统通过实时监测电网频率,快速调节新能源场站有功出力,实现电网频率的快速恢复。内蒙古海外快速频率响应系统
快速频率响应系统具备高精度的频率测量能力,频率测量精度可达±0.002Hz,采样周期≤50ms。同时,系统的闭环响应周期≤200ms,能够在极短的时间内对电网频率变化做出响应。例如,量云快速频率响应系统解决方案中,产品性能参数并网点数据刷新周期≤10ms,测频精度0.001Hz,控制周期≤200ms,响应滞后时间thx≤1s,响应时间t0.9≤5s,调节时间ts≤7s,控制偏差≤1%,远优于西北电网风电调频的指标要求(并网点数据刷新周期≤100ms,测频精度0.003Hz,控制周期≤1s,响应滞后时间thx≤2s,响应时间t0.9≤12s,调节时间ts≤15s,控制偏差≤2%)内蒙古海外快速频率响应系统