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 1、一次調(diào)頻的應(yīng)用背景

隨著風力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電的快速發(fā)展，新能源裝機占比不斷增加，常規(guī)火電、水電等傳統(tǒng)裝機被新能源大量替代，電網(wǎng)系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力不斷下降，電網(wǎng)頻率控制問題日益凸出，電網(wǎng)頻率問題時而發(fā)生。但新能源電站由于其自身特點，其頻率響應(yīng)慢，使得常規(guī)發(fā)電機組調(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。

新增新能源項目的大量接入電網(wǎng)，將主要帶來以下主要問題：

（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)對新能源發(fā)電的適應(yīng)性不足，存在大規(guī)模脫網(wǎng)的風險；

（3）多電力電子設(shè)備交互作用復雜，系統(tǒng)振蕩問題明顯；

以上問題是新能源發(fā)電快速增長帶來的突出問題，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題中的一個重要途徑。

2016年，西北能監(jiān)局已在西北五省進行快速頻率響應(yīng)的試點研究，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)生大頻差擾動時，能夠快速調(diào)節(jié)風電場的發(fā)電功率，使電網(wǎng)頻率快速恢復到正常范圍。

以風電場項目為例，通過采集風電場并網(wǎng)點系統(tǒng)頻率，在風資源允許的條件下（發(fā)電功率超過額定功率的20%），頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)實時判斷電網(wǎng)的頻率和電壓的變化情況。當系統(tǒng)運行正常，并且頻率超出死區(qū)范圍時，頻率快速響應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)當前風機的運行狀態(tài)和運行工況進行判斷，確定每臺風機的動作邏輯。同時，監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、存儲以及數(shù)據(jù)分析等功能，使風電場能夠主動響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

頻率快速響應(yīng)原理

新能源場站按照下圖有功-頻率特性曲線函數(shù)實現(xiàn)快速頻率響應(yīng)功能：

其中：

系統(tǒng)功能

（1）當系統(tǒng)頻率發(fā)生偏移時，電站能進行快速頻率響應(yīng)；

（2）當頻率上升時能夠主動減少有功輸出，當頻率下降時，在限功率狀態(tài)下能夠主動提升功率。

（3）監(jiān)測機組安全約束調(diào)節(jié)，根據(jù)接受到的控制命令在滿足安全約束條件下實施控制輸出。

（4）單機調(diào)頻快速響應(yīng)模塊用于實現(xiàn)單機直流母線電壓控制、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)對電網(wǎng)異常進行判斷，同時監(jiān)測系統(tǒng)有功、無功以及頻率，全場風機運行狀態(tài)，快速調(diào)頻觸發(fā)以及單機快速調(diào)頻命令觸發(fā)等功能。

結(jié)語

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大省完成了試驗性測試，測試效果良好，很多省份已出臺相關(guān)要求，將新能源一次調(diào)頻技術(shù)列為新能源項目建設(shè)的必要條件。