愛爾蘭DS3項目于2018年完成FFR服務(wù)市場化,支撐70%非同步電源滲透率下電網(wǎng)安全運(yùn)行。美國得克薩斯州電網(wǎng)提出FFR產(chǎn)品設(shè)計計劃,明確市場交易機(jī)制。英國推進(jìn)新的頻率響應(yīng)服務(wù)市場機(jī)制,北歐電網(wǎng)明確FFR技術(shù)要求,未來將實現(xiàn)統(tǒng)一市場。國際FFR產(chǎn)品要求包含觸發(fā)條件(頻率偏差0.2%~2%)、響應(yīng)時間(0.25~2秒)、持續(xù)時間(5秒~20分鐘)。德國通過《可再生能源法》要求新能源場站具備FFR能力,推動電網(wǎng)靈活性提升。FFR系統(tǒng)將向更高精度(測頻精度0.0001Hz)、更快響應(yīng)(響應(yīng)周期≤50ms)方向發(fā)展。人工智能技術(shù)將應(yīng)用于FFR控制策略優(yōu)化,提升調(diào)頻效果。系統(tǒng)響應(yīng)滯后時間(thx)≤1秒,響應(yīng)時間(t0.9)≤2秒,調(diào)節(jié)時間(ts)≤12秒,控制偏差≤2%。北京網(wǎng)絡(luò)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)
新疆達(dá)坂城地區(qū)某50MW風(fēng)電場項目背景:該風(fēng)電場由25臺2MW明陽風(fēng)電機(jī)組組成,根據(jù)電網(wǎng)要求進(jìn)行快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)改造。系統(tǒng)配置:采用量云的快速頻率響應(yīng)系統(tǒng),包括**服務(wù)器、高速測頻裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。應(yīng)用效果:為業(yè)主節(jié)省了24萬元/年的考核費用。通過壓線控制功能,風(fēng)電場平均每月增發(fā)電量達(dá)到9萬千瓦時,年增發(fā)電量給業(yè)主帶來至少36萬元收益。直接收益總計高達(dá)60萬元/年。西北某20MW光伏電站項目背景:該光伏電站共20個子陣,每個子陣含2臺500kW光伏逆變器,進(jìn)行快速頻率響應(yīng)控制功能改造。技術(shù)方案:采用并聯(lián)式快速頻率響應(yīng)控制技術(shù),在光伏電站原有的AGC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增一套**快速頻率響應(yīng)控制系統(tǒng)。應(yīng)用效果:在頻率階躍擾動試驗中,光伏電站在各工況下一次調(diào)頻滯后時間為1.4~1.7s,響應(yīng)時間為1.7~2.1s,調(diào)節(jié)時間為1.7~2.1s,***優(yōu)于傳統(tǒng)水電機(jī)組和火電機(jī)組。實現(xiàn)了光伏電站在頻率階躍擾動、一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)等多工況下的頻率支撐能力。北京網(wǎng)絡(luò)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)某50MW風(fēng)電場應(yīng)用快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)后,年增發(fā)電量收益達(dá)36萬元,考核費用節(jié)省24萬元。
典型案例與效果寧夏某風(fēng)電場改造項目銳電科技牽頭完成了該風(fēng)場一次調(diào)頻技改項目的實施工作,并順利通過了寧夏電科院《西北電網(wǎng)新能源場站快速頻率響應(yīng)功能入網(wǎng)試驗》。試驗證明,銳電科技“快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)”能夠滿足該地區(qū)對風(fēng)電場快速頻率響應(yīng)的要求,為西北和東北地區(qū)多個風(fēng)電場一次調(diào)頻和AGC/AVC技改項目提供了成功范例。西北某20MW光伏電站試點改造該電站通過并聯(lián)式快速頻率響應(yīng)控制技術(shù),實現(xiàn)了光伏電站在頻率階躍擾動、一次調(diào)頻與AGC協(xié)調(diào)等多工況下的頻率支撐能力。改造后,光伏電站在各工況下一次調(diào)頻滯后時間為1.4~1.7秒,響應(yīng)時間為1.7~2.1秒,調(diào)節(jié)時間為1.7~2.1秒,***優(yōu)于傳統(tǒng)水電機(jī)組和火電機(jī)組,為后續(xù)光伏電站參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)提供了有益的工程探索。
FFR系統(tǒng)可**設(shè)計,符合電力標(biāo)準(zhǔn),滿足高精度、高頻次調(diào)節(jié)需求。支持多規(guī)約通訊(MODBUS/IEC104),具備8個以太網(wǎng)口和4個RS485接口。系統(tǒng)具備斷電保護(hù)功能,斷電后統(tǒng)計數(shù)據(jù)保持時間不小于72小時。通過中國電科院、新疆電科院等多機(jī)構(gòu)驗收認(rèn)證,具備多個區(qū)域電網(wǎng)項目實施經(jīng)驗。在風(fēng)電場應(yīng)用中,F(xiàn)FR系統(tǒng)可與AGC協(xié)調(diào)控制,提升場站AGC控制效果,降低考核。七、挑戰(zhàn)與未來新能源機(jī)組調(diào)頻缺乏向上調(diào)節(jié)能力,需通過加配儲能或減載運(yùn)行實現(xiàn),增加投資成本。大容量直流閉鎖擾動下,受端系統(tǒng)需依靠安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)切負(fù)荷保障頻率安全。快速調(diào)頻資源缺乏市場激勵機(jī)制,制約FFR技術(shù)推廣。未來FFR市場構(gòu)建需縮短交易周期,分應(yīng)用場景挖掘潛在資源,如送端系統(tǒng)側(cè)重高頻問題,受端系統(tǒng)側(cè)重低頻問題。FFR與一次調(diào)頻、二次調(diào)頻協(xié)同工作,共同構(gòu)成電網(wǎng)頻率控制的“三道防線”。系統(tǒng)通過快速調(diào)節(jié)新能源場站有功出力,減少對傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻依賴,提升電網(wǎng)靈活性。
快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)測量及計算精度方面,電壓測量精度為0.2s級(當(dāng)輸入電壓模擬量的值在20%—120%額定值時),電流測量精度為0.2s級(當(dāng)輸入電流模擬量的值在20%—120%額定值時),無功功率準(zhǔn)確度為0.5級(當(dāng)電壓、電流的夾角在0°—+60°及0°—-30°范圍內(nèi)變化時),功率因數(shù)準(zhǔn)確度為0.002。快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)對信號源的要求方面,波形為正弦波,總畸變率要小于5%,頻率為50Hz,偏差為10%??焖兕l率響應(yīng)系統(tǒng)其它參數(shù)方面,通訊協(xié)議支持MODBUS/IEC104,有8個以太網(wǎng)口,4個RS485接口,整系統(tǒng)功率損耗<100W,CT原邊功耗<0.4VA,PT輸入阻抗>500kΩ。快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)安全性能符合標(biāo)準(zhǔn)GB14598.27-2008,電磁兼容性符合標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4,電氣絕緣性能符合標(biāo)準(zhǔn)IEC60255-5,具有斷電保護(hù)功能,斷電后統(tǒng)計數(shù)據(jù)保持時間不小于72h。隨著新能源裝機(jī)規(guī)模不斷提高,快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用對促進(jìn)新能源的健康發(fā)展意義重大。河北領(lǐng)祺快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)
完善調(diào)頻服務(wù)市場機(jī)制,明確調(diào)頻服務(wù)定價與補(bǔ)償機(jī)制,將激發(fā)市場活力,推動技術(shù)發(fā)展。北京網(wǎng)絡(luò)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)
光伏電站改造某20MW光伏電站通過增加快速頻率響應(yīng)裝置,實現(xiàn)了頻率偏差的實時監(jiān)測和有功功率的快速調(diào)節(jié)。改造后,系統(tǒng)頻率響應(yīng)時間縮短至200ms以內(nèi),滿足了電網(wǎng)調(diào)度要求。風(fēng)電場一次調(diào)頻升級某風(fēng)電場采用基于倍福工業(yè)化控制系統(tǒng)的快速頻率響應(yīng)系統(tǒng),實現(xiàn)了頻率升高時快速減出力、頻率降低時快速增出力的功能,嚴(yán)格按照調(diào)度設(shè)定的曲線運(yùn)行,提升了風(fēng)電場的調(diào)頻能力。智能化與自適應(yīng)控制未來快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)將結(jié)合人工智能技術(shù),實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)頻策略的優(yōu)化,提升系統(tǒng)在不同工況下的響應(yīng)性能。多能互補(bǔ)與協(xié)同控制快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)將與儲能、需求響應(yīng)等資源協(xié)同工作,形成多能互補(bǔ)的調(diào)頻體系,提升電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)?;瘧?yīng)用隨著相關(guān)技術(shù)規(guī)范的完善,快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)將在更多新能源場站中得到推廣應(yīng)用,成為電網(wǎng)調(diào)頻的標(biāo)準(zhǔn)配置。北京網(wǎng)絡(luò)快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)