甘肃快速频率响应系统技术指导

快速频率响应系统也称为一次调频系统，是保障电网频率稳定的关键设备，通过实时监测电网频率偏差并快速调节新能源场站有功出力，实现电网频率恢复。当电网的频率偏离额定值时，快速频率响应系统主动控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定。当电网频率下降时，系统根据电网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，系统根据电网调频下垂曲线快速调节机组减小有功输出。新能源快速频率响应系统需要接入并网点（变高）侧三相CT、PT，经过系统高频采集、计算后，得到高精度的并网频率值，进行是否调频动作的判断。满足动作条件时，系统会根据电网规定的调频下垂曲线计算全场调节的有功总增量，快速频率响应有功—频率下垂特性通过设定频率与有功功率折线函数实现。完善调频服务市场机制，明确调频服务定价与补偿机制，将激发市场活力，推动技术发展。甘肃快速频率响应系统技术指导

西北某20MW光伏电站进行了快速频率响应系统改造试点。该电站共20个子阵，每个子阵含2台500kW光伏逆变器，2台逆变器交流侧出口通过1台三卷分裂变升压至35kV。改造采用了并联式快速频率响应控制技术，在光伏电站原有的AGC控制系统基础上新增一套**快速频率响应控制系统，新增加的快速频率响应控制器与AGC系统并联，二者之间相互通信，并与光伏箱变通信单元通信。通过“旁路”方式建立快速频率响应控制通道，降低了对原AGC控制系统的影响，同时具有快速频率响应速度快的优点。在频率阶跃扰动试验中，通过频率信号发生器输入频率阶跃扰动信号。对于频率阶跃下扰试验，通过AGC现地限制15%功率；对于频率阶跃上扰试验，不限负荷。试验结果显示，光伏电站在各工况下一次调频滞后时间为1.4—1.7s，响应时间为1.7—2.1s，调节时间为1.7—2.1s，***优于传统水电机组、火电机组。快速频率响应与AGC协调试验在特定工况下开展，采用频率信号发生器输出频率阶跃扰动信号，根据AGC指令和快速频率响应指令先后次序和类型进行试验。江苏快速频率响应系统设计系统可与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。

新疆达坂城某50MW风电场应用FFR系统后，年节省考核费用24万元，增发电量收益36万元，直接收益达60万元。宁夏某风电场通过锐电科技FFR系统改造，顺利通过宁夏电科院入网试验，满足西北电网调频要求。澳大利亚NEM市场FFR服务已实现商业化，电池储能通过提供FFR服务获得经济补偿。2016年澳大利亚南澳电网“9·28”大停电后，FFR服务成为提升电网抗扰动能力的重要手段。中国某风电场在FFR改造过程中，检修了发电能力低下的机组，优化了通信不良的设备，提升了全场控制速度。

控制信号与响应类型快速频率响应系统通常包括惯量响应与一次调频响应。惯量响应以频率的导数为控制信号，模拟同步发电机转子转动特性；一次调频响应以频率偏差为控制信号，使风机具备与同步发电机类似的功频静特性。风机减载运行策略快速频率响应的完全实现基于减载运行，以保证风机具备上调备用。常见策略包括变速减载与变桨减载。变速减载通过控制风机转速偏离最大功率运行点，限制有功功率输出，减载量取决于风机偏离最大功率跟踪点的程度。该方法可分为超速减载与减速减载，其中超速减载在保证风机转速稳定性上更具优势。调速器爬坡率与机组出力约束在快速频率响应过程中，调速器的爬坡率随时间变化。在响应起始几秒钟，爬坡率较大，之后逐渐减小。在几秒时间范围内，可用到达频率比较低点所对应的爬坡率代替整个阶段的爬坡率，为系统频率调整留有裕量。同时，常规调频机组的输出功率应小于机组出力的比较大限额值。系统通过压线控制功能，优化风电场功率输出，提升电网消纳能力。

FFR系统可**设计，符合电力标准，满足高精度、高频次调节需求。支持多规约通讯（MODBUS/IEC104），具备8个以太网口和4个RS485接口。系统具备断电保护功能，断电后统计数据保持时间不小于72小时。通过中国电科院、新疆电科院等多机构验收认证，具备多个区域电网项目实施经验。在风电场应用中，FFR系统可与AGC协调控制，提升场站AGC控制效果，降低考核。七、挑战与未来新能源机组调频缺乏向上调节能力，需通过加配储能或减载运行实现，增加投资成本。大容量直流闭锁扰动下，受端系统需依靠安全稳定控制系统切负荷保障频率安全。快速调频资源缺乏市场激励机制，制约FFR技术推广。未来FFR市场构建需缩短交易周期，分应用场景挖掘潜在资源，如送端系统侧重高频问题，受端系统侧重低频问题。FFR与一次调频、二次调频协同工作，共同构成电网频率控制的“三道防线”。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。福建未来快速频率响应系统

系统通过快速调节新能源场站有功出力，减少对传统同步发电机组的调频依赖，提升电网灵活性。甘肃快速频率响应系统技术指导

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。甘肃快速频率响应系统技术指导