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 1、一次調(diào)頻的應(yīng)用背景

隨著風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電的快速發(fā)展，新能源裝機(jī)占比不斷增加，常規(guī)火電、水電等傳統(tǒng)裝機(jī)被新能源大量替代，電網(wǎng)系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力不斷下降，電網(wǎng)頻率控制問(wèn)題日益凸出，電網(wǎng)頻率問(wèn)題時(shí)而發(fā)生。但新能源電站由于其自身特點(diǎn)，其頻率響應(yīng)慢，使得常規(guī)發(fā)電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰壓力增大，因此新能源電站一次調(diào)頻需求是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

新增新能源項(xiàng)目的大量接入電網(wǎng)，將主要帶來(lái)以下主要問(wèn)題：

（1）高新能源占比下電網(wǎng)系統(tǒng)頻率和電壓調(diào)節(jié)能力持續(xù)下降；

（2）電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電的適應(yīng)性不足，存在大規(guī)模脫網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)；

（3）多電力電子設(shè)備交互作用復(fù)雜，系統(tǒng)振蕩問(wèn)題明顯；

以上問(wèn)題是新能源發(fā)電快速增長(zhǎng)帶來(lái)的突出問(wèn)題，是新能源發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的重要決定性因素。而快速頻率控制是解決以上問(wèn)題中的一個(gè)重要途徑。

2016年，西北能監(jiān)局已在西北五省進(jìn)行快速頻率響應(yīng)的試點(diǎn)研究，2016-2017西北電網(wǎng)內(nèi)10家新能源電站已完成頻率快速響應(yīng)的功能改造，驗(yàn)證了新能源電站應(yīng)具備電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)能力。

2、一次調(diào)頻的技術(shù)方案

技術(shù)原理
快速頻率響應(yīng)技術(shù)是指電網(wǎng)頻率發(fā)生大頻差擾動(dòng)時(shí)，能夠快速調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率，使電網(wǎng)頻率快速恢復(fù)到正常范圍。

以風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目為例，通過(guò)采集風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率，在風(fēng)資源允許的條件下（發(fā)電功率超過(guò)額定功率的20%），頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷電網(wǎng)的頻率和電壓的變化情況。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常，并且頻率超出死區(qū)范圍時(shí)，頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行工況進(jìn)行判斷，確定每臺(tái)風(fēng)機(jī)的動(dòng)作邏輯。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)分析等功能，使風(fēng)電場(chǎng)能夠主動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

頻率快速響應(yīng)原理

新能源場(chǎng)站按照下圖有功-頻率特性曲線(xiàn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)快速頻率響應(yīng)功能：

其中：

系統(tǒng)功能

（1）當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生偏移時(shí)，電站能進(jìn)行快速頻率響應(yīng)；

（2）當(dāng)頻率上升時(shí)能夠主動(dòng)減少有功輸出，當(dāng)頻率下降時(shí)，在限功率狀態(tài)下能夠主動(dòng)提升功率。

（3）監(jiān)測(cè)機(jī)組安全約束調(diào)節(jié)，根據(jù)接受到的控制命令在滿(mǎn)足安全約束條件下實(shí)施控制輸出。

（4）單機(jī)調(diào)頻快速響應(yīng)模塊用于實(shí)現(xiàn)單機(jī)直流母線(xiàn)電壓控制、調(diào)頻控制以及限功率控制等功能。

（5）頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)異常進(jìn)行判斷，同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有功、無(wú)功以及頻率，全場(chǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，快速調(diào)頻觸發(fā)以及單機(jī)快速調(diào)頻命令觸發(fā)等功能。

結(jié)語(yǔ)

截止目前，一次調(diào)頻技術(shù)已經(jīng)在西北五省及其他很多新能源裝機(jī)大省完成了試驗(yàn)性測(cè)試，測(cè)試效果良好，很多省份已出臺(tái)相關(guān)要求，將新能源一次調(diào)頻技術(shù)列為新能源項(xiàng)目建設(shè)的必要條件。