陕西快速频率响应系统技术

随着全球能源结构的转型，新能源（如风电、光伏）在电力系统中的占比不断提高。然而，新能源发电具有间歇性和波动性的特点，给电网的频率稳定带来了巨大挑战。快速频率响应系统作为一种有效的调频手段，能够实时监测电网频率偏差，并快速调节新能源场站的有功功率输出，抑制频率波动，维持电网频率稳定。因此，深入研究快速频率响应系统对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。快速频率响应系统也称为一次调频系统。在电力系统中，频率是衡量发电端有功出力和用户端负荷消耗供需平衡关系的重要指标。当发电端有功出力大于用户端负荷消耗时，频率偏高；反之，频率偏低。只有供需基本平衡时，频率才会稳定在额定值（如50Hz）左右，此时常规电器设备才能比较大效率地运转。快速频率响应系统以电力系统频率为调控目标，通过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。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。陕西快速频率响应系统技术

爱尔兰DS3项目于2018年完成FFR服务市场化，支撑70%非同步电源渗透率下电网安全运行。美国得克萨斯州电网提出FFR产品设计计划，明确市场交易机制。英国推进新的频率响应服务市场机制，北欧电网明确FFR技术要求，未来将实现统一市场。国际FFR产品要求包含触发条件（频率偏差0.2%~2%）、响应时间（0.25~2秒）、持续时间（5秒~20分钟）。德国通过《可再生能源法》要求新能源场站具备FFR能力，推动电网灵活性提升。FFR系统将向更高精度（测频精度0.0001Hz）、更快响应（响应周期≤50ms）方向发展。人工智能技术将应用于FFR控制策略优化，提升调频效果。宁夏快速频率响应系统生产企业快速频率响应系统的控制周期短，通常≤1秒，响应滞后时间≤2秒，调节时间≤15秒。

快速频率响应系统通过接入并网点（变高）侧三相CT、PT，高频采集并网点频率及电气量，经过计算得到高精度的并网频率值。当电网频率偏离额定值时，系统会根据预设的调频下垂曲线，快速调节机组的有功输出。具体来说，当电网频率下降时，系统根据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，系统根据调频下垂曲线快速调节机组减小有功输出。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。快速频率响应系统的**控制策略包括有功—频率特性曲线计算、响应死区设定等。以江苏电网新能源场站一次调频技术规范为例，装置频率死区需≤±0.05Hz，调差率范围为2%—6%。在实际运行中，系统会根据预设的参数，实时判断电网频率是否达到调频范围，并根据调频下垂曲线计算目标出力，快速调节发电单元。

新疆达坂城地区某50MW风电场项目背景：该风电场由25台2MW明阳风电机组组成，根据电网要求进行快速频率响应系统改造。系统配置：采用量云的快速频率响应系统，包括**服务器、高速测频装置、网络交换机等设备。应用效果：为业主节省了24万元/年的考核费用。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，年增发电量给业主带来至少36万元收益。直接收益总计高达60万元/年。西北某20MW光伏电站项目背景：该光伏电站共20个子阵，每个子阵含2台500kW光伏逆变器，进行快速频率响应控制功能改造。技术方案：采用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。应用效果：在频率阶跃扰动试验中，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，***优于传统水电机组和火电机组。实现了光伏电站在频率阶跃扰动、一次调频与AGC协调等多工况下的频率支撑能力。未来，快速频率响应系统将与虚拟同步机、构网型技术结合，提升新能源场站的惯量支撑能力。

新能源场站风电场：在风电场中，快速频率响应系统可协调多台风机的运行，实现有功功率的精细控制。例如，宁夏某风电场通过应用快速频率响应系统，顺利通过了宁夏电科院的入网试验，验证了系统在风电场中的有效性。光伏电站：在光伏电站中，系统可整合多个逆变器的输出，实现频率的快速响应。例如，西北某20MW光伏电站通过并联式快速频率响应控制技术，实现了光伏电站在频率阶跃扰动、一次调频与AGC协调等多工况下的频率支撑能力。微电网与储能系统在微电网中，快速频率响应系统作为**控制设备，可实现微电网内分布式电源、储能系统和负荷的协同运行和能量管理。南京中汇电气RE-778新能源快速频率响应装置通过国网电力科学研究院实验验证中心检测，性能可靠。光纤数据快速频率响应系统供应商家

快速频率响应系统属于有差调节，能在二次调频（AGC）前快速回拉频率，减小波动影响。陕西快速频率响应系统技术

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。陕西快速频率响应系统技术