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。快速頻率響應系統通過實時監測電網頻率偏差,主動調節機組有功功率,維持電網頻率穩定。天津快速頻率響應系統介紹
隨著全球能源結構的轉型,新能源(如風電、光伏)在電力系統中的占比不斷提高。然而,新能源發電具有間歇性和波動性的特點,給電網的頻率穩定帶來了巨大挑戰。快速頻率響應系統作為一種有效的調頻手段,能夠實時監測電網頻率偏差,并快速調節新能源場站的有功功率輸出,抑制頻率波動,維持電網頻率穩定。因此,深入研究快速頻率響應系統對于保障電網安全穩定運行具有重要意義。快速頻率響應系統也稱為一次調頻系統。在電力系統中,頻率是衡量發電端有功出力和用戶端負荷消耗供需平衡關系的重要指標。當發電端有功出力大于用戶端負荷消耗時,頻率偏高;反之,頻率偏低。只有供需基本平衡時,頻率才會穩定在額定值(如50Hz)左右,此時常規電器設備才能比較大效率地運轉。快速頻率響應系統以電力系統頻率為調控目標,通過主動控制機組有功功率的增減,限制電網頻率變化,使電網頻率維持穩定。天津快速頻率響應系統介紹系統需加強網絡安全防護,防止調頻指令被篡改,保障電網安全穩定運行。
高精度與快速性頻率測量精度可達±0.002Hz,采樣周期≤50ms,確保對頻率變化的精細捕捉。閉環響應周期≤200ms,滿足電網對快速調頻的需求。靈活性與兼容性支持多種控制點選擇(如高壓側或低壓側),適應不同場站的拓撲結構。支持多種通信規約(如IEC103、IEC104、Modbus TCP),便于與現有電網調度系統集成。安全與可靠性具備防逆流、反孤島保護等功能,確保設備在異常工況下的安全運行。采用GPS對時功能,保證事件記錄和數據記錄的時間同步性。
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1.4一1.7s,響應時間為1.7一2.1s,調節時間為1.7一2.1s,***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。系統支持變槳、慣量、變槳+慣量聯動等多種調節控制策略,適應不同工況需求。
接入“一次調頻”系統是當前新能源場站并網的必備條件,合格的系統能夠讓場站避免考核。有些省份對新能源電站一次調頻技術改造有補償支持,場站可根據改造成本及月積分電量得到補償,因此,具備快速頻率響應功能的電站投資收益也更可觀。快速頻率響應系統符合《江蘇電網新能源場站一次調頻技術規范》要求,具備高精度頻率采集(≤±0.05Hz)、快速閉環響應(周期≤200ms)及多規約通訊能力。自2020年起,中國多地電網強制要求新能源場站配置快頻裝置,截至2021年,國能日新系統已在西北、蒙東、華中等地區數百個場站投運。快速頻率響應系統是新能源場站并網的必備條件,合格的系統可避免考核,提升電站收益。天津快速頻率響應系統介紹
通過快速頻率響應,系統可降低新能源場站的AGC考核,提升電站經濟效益。天津快速頻率響應系統介紹
數據采集:實時采集風速、負載需求、儲能系統狀態等數據。狀態評估:根據采集的數據,評估系統的當前狀態和未來趨勢。策略制定:根據狀態評估結果,制定協同控制策略。執行控制:將控制策略下發給風力發電系統和儲能系統,執行相應的控制動作。反饋調整:根據系統響應和實時數據,對控制策略進行反饋調整,以優化系統性能。五、協同控制優勢提高穩定性:通過協同控制,減少因風速波動引起的功率波動,提高系統的穩定性。優化能源利用:根據電網需求和儲能系統的狀態,優化風力發電和儲能系統的調度策略,提高能源利用效率。延長設備壽命:通過合理的充放電控制,減少儲能系統的頻繁充放電次數,延長設備壽命。天津快速頻率響應系統介紹