西安快速頻率響應設備-國能日新快速頻率響應解決方案成果顯著
當下，氣候環境變化使得正在加緊能源變革，新能源作為新型綠色能源，在能源變革中發揮著巨大優勢，新增裝機呈逐年遞升趨勢。目前，中國已成為新能源利用大國，發展勢頭比較迅猛，截至2019年底，風電累計裝機達2.1億千瓦，光伏累計裝機達2.04億千瓦。但大規模發展的同時，由于新能源電站目前暫不具備頻率調節能力，無法參與電網的一次調頻，導致滲透率較高的地區電網調頻能力不足，當電網頻率出現較波動時，調控難度要比滲透率低的地區大很多，電力系統的安全、穩定遇到新挑戰。這時，新能源參與電網頻率控制工作對電網的安全穩定運行就具有了重要的現實意義。
截至2019年底，西北五省新能源裝機占比已超35%，同時，為促進網內新能源消納，網內常規電源已按照“負備用”安排開機方式。由于電源結構發生較大變化，電網頻率控制特性的結構性困境日趨明顯，頻率安全風險進一步加大。為應對此局面，西北電網于2016年開展新能源調頻功能改造和性能試驗技術研究，并于2018年形成了西北新能源參與電網快速頻率響應技術方案，分批次開展網內新能源電站快速頻率響應功能改造和測試工作。
西北五省新能源電站快速頻率響應功能推廣應用工作的順利開展，對其他省份起到了帶頭示范作用，就此，借鑒西北五省的推廣模式，全國范圍內的風電場、光伏電站快速頻率響應推廣工作正式拉開帷幕。
什么是快速頻率響應?
快速頻率響應也稱為一次調頻，與二次調頻(AGC)一同被認為是電網頻率控制或頻率調整的主要手段，而隨著新能源裝機規模不斷增多，單一地依靠二次調頻漸漸不能滿足電網安全穩定的運行要求，一次調頻的重要性凸顯出來。
那么很多人會有疑問，為什么要對頻率進行控制呢?頻率和電壓是電力系統主要的安全穩定指標，頻率不穩定會直接影響電網安全和用戶生產效率。頻率的大小由發電端有功輸出和用戶端負荷消耗的供需平衡關系決定，供大于求時頻率偏高，供不應求時頻率偏低，只有供需基本平衡時，頻率才會穩定在50Hz左右(本文只討論常用頻率50Hz)，常規的按照50Hz額定頻率生產制造的電器設備才能效率運轉。依照頻率這一特點，電力系統主要的頻率調整方法就是調整發電功率和進行負荷管理。
同屬發電功率調整手段，一次調頻和二次調頻不同點
1、有功控制響應的指令來源不同
二次調頻(AGC)通過接收電力調度系統下發的發電計劃和功率調節指令實現電站功率的自動調節;而快速頻率響應裝置不接收外部指令，靠自身監測電網頻率變動，當頻率超過某一設定范圍后，根據功頻轉換策略計算出電站有功出力調整值，并根據頻率控制策略耦合當前AGC目標值產生一個綜合目標值，發電機組快速響應該綜合目標值指令。
2、性能要求不同
一次調頻屬于有差調節，發生在二次調頻之前，當電網頻率異常后能夠快速回拉，是減小頻率波動影響的主要措施，新能源相關規范中要求快速頻率響應裝置2秒內就要使電站有功出力開始變化，多在15秒內調節完成;而二次調頻(AGC)屬于無差調節，是在電力調度統籌整個區域內出力分布及預測情況后再下發到多個電站的功率調節，一般要求60-120秒內完成即可，且出于對電網穩態考慮，對于單次變化量、分鐘級變化率等安全指標均有要求。
西北五省新能源電站快速頻率響應功能推廣的成果
西北五省新能源電站快速頻率響應功能的推廣不僅有效保證了電網的安全穩定和運行，而且電站發電、經濟效益也得到了保證。具體如下：
1、提高電站AGC控制效果
快速頻率響應項目的開展，使原本不滿足要求的發電機組及通訊網絡的速度、精度得到優化和提升，所以，電站經過整改后，其全場控制速度、通訊速度都將得到有效提升，進而會提升場站AGC控制效果，降低AGC考核。
2、保障電站發電優先權，促進消納
隨著電力交易和平價時代的到來，新能源電站對于電網是否“友好”是實現化消納的重要約束條件。而快速頻率響應功能及AGC/AVC正是保障電站發電優先權的主要利器，也是促進新能源消納的重要手段。
3、提高電站經濟效益
西北五省新能源參與電網一次調頻歸屬到了有償輔助服務范疇，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比也非?？捎^。
為了積極響應西北電網“兩個細則”關于新能源電站快速頻率響應性能要求，保障電網頻率的穩定，國能日新第一時間參與到西北電網的一次調頻改造工作，提前布局，根據客戶需求和電站運行情況制定快速頻率響應方案，并取得了中國電科院國家能源太陽能發電研發(實驗)中心的型式試驗報告以及省級電科院站內入網檢測實驗報告，目前已在青海、陜西、寧夏、新疆、蒙東、廣東、廣西等地多個電站成功部署驗證。
國能日新快速頻率響應解決方案
方案結合現有新能源電站AGC系統的技術優勢和大量的現場運行經驗，更好地將AGC的調度指令和快速頻率響應調節量相結合，快速、協調控制全站風機/逆變器的有功出力來實現風電場/光伏電站的調頻功能，實現有功調節的協調與統一。
量身定制靈活方案
根據客戶不同的需求以及電站的運行情況，提供靈活性的服務方案(按需定制開發)，讓電網的安全更有保障，讓電站的經濟效益化。
未來，隨著新能源裝機規模不斷提高，新能源電站快速頻率響應的推廣應用對促進新能源的健康發展意義重大，將大幅提升電網消納能力，保障電網安全穩定運行，同時為特高壓跨區直流大功率輸電頻率安全性提供可靠技術保障。而隨著平價時代到來以及電力交易全國展開，具備快速頻率響應功能的電站發電更穩定，在電網消納方面更友好，效益更高。
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