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東莞市星火太陽能科技股份有限公司

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國能日新解決快速頻率響應(yīng)方案成果顯著
返回列表 來源: 光伏資訊 發(fā)布日期: 2020.03.20 瀏覽次數(shù):

       當下,氣候環(huán)境變化使得全球正在加緊能源變革,新能源作為新型綠色能源,在能源變革中發(fā)揮著巨大優(yōu)勢,全球新增裝機呈逐年遞升趨勢。目前,中國已成為新能源利用大國,發(fā)展勢頭比較迅猛,截至2019年底,風電累計裝機達2.1億千瓦,太陽能光伏累計裝機達2.04億千瓦。但大規(guī)模發(fā)展的同時,由于新能源電站目前暫不具備頻率調(diào)節(jié)能力,無法參與電網(wǎng)的一次調(diào)頻,導致滲透率較高的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)頻能力不足,當電網(wǎng)頻率出現(xiàn)較大波動時,調(diào)控難度要比滲透率低的地區(qū)大很多,電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定遇到新挑戰(zhàn)。這時,新能源參與電網(wǎng)頻率控制工作對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行就具有了重要的現(xiàn)實意義。 截至2019年底,西北五省新能源裝機占比已超35%,同時,為促進網(wǎng)內(nèi)新能源消納,網(wǎng)內(nèi)常規(guī)電源已按照“負備用”安排開機方式。由于電源結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化,電網(wǎng)頻率控制特性的結(jié)構(gòu)性困境日趨明顯,頻率安全風險進一步加大。為應(yīng)對此局面,西北電網(wǎng)于2016年率先開展新能源調(diào)頻功能改造和性能試驗技術(shù)研究,并于2018年形成了西北新能源參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)技術(shù)方案,分批次開展網(wǎng)內(nèi)新能源電站快速頻率響應(yīng)功能改造和測試工作。

      西北五省新能源電站快速頻率響應(yīng)功能推廣應(yīng)用工作的順利開展,對其他省份起到了帶頭示范作用,就此,借鑒西北五省的推廣模式,全國范圍內(nèi)的風電場、光伏電站快速頻率響應(yīng)推廣工作正式拉開帷幕。


什么是快速頻率響應(yīng)?





      快速頻率響應(yīng)也稱為一次調(diào)頻,與二次調(diào)頻(AGC)一同被認為是電網(wǎng)頻率控制或頻率調(diào)整的主要手段,而隨著新能源裝機規(guī)模不斷增多,單一地依靠二次調(diào)頻漸漸不能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行要求,一次調(diào)頻的重要性凸顯出來。 那么很多人會有疑問,為什么要對頻率進行控制呢?頻率和電壓是電力系統(tǒng)最主要的安全穩(wěn)定指標,頻率不穩(wěn)定會直接影響電網(wǎng)安全和用戶生產(chǎn)效率。頻率的大小由發(fā)電端有功輸出和用戶端負荷消耗的供需平衡關(guān)系決定,供大于求時頻率偏高,供不應(yīng)求時頻率偏低,只有供需基本平衡時,頻率才會穩(wěn)定在50Hz左右(本文只討論常用頻率50Hz),常規(guī)的按照50Hz額定頻率生產(chǎn)制造的電器設(shè)備才能最大效率運轉(zhuǎn)。依照頻率這一特點,電力系統(tǒng)主要的頻率調(diào)整方法就是調(diào)整發(fā)電功率和進行負荷管理。


同屬發(fā)電功率調(diào)整手段,一次調(diào)頻和二次調(diào)頻不同點





1、有功控制響應(yīng)的指令來源不同

       二次調(diào)頻(AGC)通過接收電力調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的發(fā)電計劃和功率調(diào)節(jié)指令實現(xiàn)電站功率的自動調(diào)節(jié);而快速頻率響應(yīng)裝置不接收外部指令,靠自身監(jiān)測電網(wǎng)頻率變動,當頻率超過某一設(shè)定范圍后,根據(jù)功頻轉(zhuǎn)換策略計算出電站有功出力調(diào)整值,并根據(jù)頻率控制策略耦合當前AGC目標值產(chǎn)生一個綜合目標值,發(fā)電機組快速響應(yīng)該綜合目標值指令。


2、性能要求不同

       一次調(diào)頻屬于有差調(diào)節(jié),發(fā)生在二次調(diào)頻之前,當電網(wǎng)頻率異常后能夠快速回拉,是減小頻率波動影響的主要措施,新能源相關(guān)規(guī)范中要求快速頻率響應(yīng)裝置2秒內(nèi)就要使電站有功出力開始變化,最多在15秒內(nèi)調(diào)節(jié)完成;而二次調(diào)頻(AGC)屬于無差調(diào)節(jié),是在電力調(diào)度統(tǒng)籌整個區(qū)域內(nèi)出力分布及預(yù)測情況后再下發(fā)到多個電站的功率調(diào)節(jié),一般要求60-120秒內(nèi)完成即可,且出于對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)安全的考慮,對于單次變化量、分鐘級變化率等安全指標均有要求。


西北五省新能源電站快速頻率響應(yīng)功能推廣的成果





       西北五省新能源電站快速頻率響應(yīng)功能的推廣不僅有效保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和高效運行,而且電站的高效發(fā)電、經(jīng)濟效益也得到了保證。具體如下:


1、提高電站AGC控制效果

      快速頻率響應(yīng)項目的開展,使原本不滿足要求的發(fā)電機組及通訊網(wǎng)絡(luò)的速度、精度得到優(yōu)化和提升,所以,電站經(jīng)過整改后,其全場控制速度、通訊速度都將得到有效提升,進而會提升場站AGC控制效果,降低AGC考核。


2、保障電站發(fā)電優(yōu)先權(quán),促進消納

      隨著電力交易和平價時代的到來,新能源電站對于電網(wǎng)是否“友好”是實現(xiàn)最大化消納的重要約束條件。而快速頻率響應(yīng)功能及AGC/AVC正是保障電站發(fā)電優(yōu)先權(quán)的主要利器,也是促進新能源消納的重要手段。


3、提高電站經(jīng)濟效益

      西北五省新能源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻歸屬到了有償輔助服務(wù)范疇,場站可根據(jù)改造成本及月積分電量得到補償。因此,具備快速頻率響應(yīng)功能的電站投資收益比也非??捎^。


      為了積極響應(yīng)西北電網(wǎng)“兩個細則”關(guān)于新能源電站快速頻率響應(yīng)性能要求,保障電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定,國能日新第一時間參與到西北電網(wǎng)的一次調(diào)頻改造工作,提前布局,根據(jù)客戶需求和電站運行情況制定快速頻率響應(yīng)方案,并取得了中國電科院國家能源太陽能發(fā)電研發(fā)(實驗)中心的型式試驗報告以及省級電科院站內(nèi)入網(wǎng)檢測實驗報告,目前已在青海、陜西、寧夏、新疆、蒙東、廣東、廣西等地多個電站成功部署驗證。


國能日新快速頻率響應(yīng)解決方案





      方案結(jié)合現(xiàn)有新能源電站AGC系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢和大量的現(xiàn)場運行經(jīng)驗,更好地將AGC的調(diào)度指令和快速頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)量相結(jié)合,快速、精準的協(xié)調(diào)控制全站風機/逆變器的有功出力來實現(xiàn)風電場/光伏電站的調(diào)頻功能,實現(xiàn)有功調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。B1


拓撲圖


     當監(jiān)測到的頻率超出設(shè)定范圍時,閉鎖AGC控制,根據(jù)AGC轉(zhuǎn)發(fā)的最新目標指令和功頻轉(zhuǎn)換計算的快速頻率響應(yīng)需量,計算全場綜合目標值,綜合分析計算全場有功出力能力,生成最優(yōu)控制策略,下達調(diào)控指令,實現(xiàn)綜合調(diào)頻目標;間隔時間結(jié)束后,再次分析當前頻率,進行AGC功能恢復或再次調(diào)頻操作。如下圖所示:


B2




先進的算法讓協(xié)調(diào)控制最優(yōu),電網(wǎng)更安全

     系統(tǒng)采用高效、優(yōu)越的軟件系統(tǒng)架構(gòu),先進的自適應(yīng)學習和深度學習控制算法,檢測到頻率變化時,系統(tǒng)能夠快速、精準的對場站進行最優(yōu)化協(xié)調(diào)控制,滿足對快速頻率響應(yīng)的各項性能要求,提高電網(wǎng)安全與可靠性。


1+3平臺部署,數(shù)據(jù)處理靈活便捷

      方案基于SCADA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺,其特點是能在線、快速處理大批量的數(shù)據(jù),為快頻系統(tǒng)的毫秒級別控制運算提供了支撐,同時全面的數(shù)據(jù)也為平臺拓展集成其他應(yīng)用軟件奠定了基礎(chǔ);而且可以將AGC、AVC和快速頻率響應(yīng)三個應(yīng)用系統(tǒng)很好地兼容在一個平臺,在內(nèi)部數(shù)據(jù)應(yīng)用上更加靈活,為不同場站場景的應(yīng)用提供了便利。


量身定制靈活性服務(wù)方案

      根據(jù)客戶不同的需求以及電站的運行情況,提供靈活性的服務(wù)方案(按需定制開發(fā)),讓電網(wǎng)的安全更有保障,讓電站的經(jīng)濟效益最大化。未來,隨著新能源裝機規(guī)模不斷提高,新能源電站快速頻率響應(yīng)的推廣應(yīng)用對促進新能源的健康發(fā)展意義重大,將大幅提升電網(wǎng)消納能力,保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,同時為特高壓跨區(qū)直流大功率輸電頻率安全性提供可靠技術(shù)保障。而隨著平價時代到來以及電力交易全國展開,具備快速頻率響應(yīng)功能的電站發(fā)電更穩(wěn)定,在電網(wǎng)消納方面更友好,效益更高。



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