一、立项背景 根据国家能源局西北监管局（西北能监市场[2018]41号文件）关于开展西北电网新能源场站快速频率响应功能推广应用工作的批复和国家电网公司西北分部（西北调控〔2018〕137号）关于开展西北电网新能源场站快速频率响应功能推广应用工作的通知要求。由于新能源场站已达到西北调度口径装机容量的34.55%， 已成为网内第二大装机电源，装机容量及占比均位居六大区域电网第一，具有转动惯量的常规水、火电机组开机比例逐步下降， 因新能源不具备快速频率响应能力，电网频率控制特性的结构性困境日趋明显。 开展新能源场站快速频率响应推广应用工作是保障新能源高占比形态下西北送端大电网安全稳定运行的重大举措，对促进西北区域新能源持续健康发展具有重要意义。 二、技术要求 1、响应性能指标： 对于调节目标变化量不低于额定出力 10%的频率阶跃扰动， 响应过程应满足以下要求： （1） 响应滞后时间 t hx ： 自频率越过新能源场站调频死区开始到发电出力可靠的向调频方向开始变化所需的时间。光伏不超过 2 秒。 （2） 响应时间 t 0.9 ：自频率超出调频死区开始，至有功功率调节量达到调频目标值与初始功率之差的90%所需时间。光伏不超过5.0 秒。 （3） 调节时间 t s ： 自频率超出调频死区开始， 至有功功率达到稳定（功率波动不超过额定出力±1%） 的最短时间。光伏不超过 15 秒。 2、调频控制偏差指标： 调频控制偏差光伏电站应控制在额定出力的±1%以内。 3、测频精度指标： 频率测量分辨率不大于 0.003Hz。 4、频率采样周期： 频率采样周期不大于 100ms。 5、新能源快速频率响应有功控制周期应不大于 1s。 6、新能源场站快速频率响应功能应能躲过单一短路故障引起的瞬时频率突变。 三、原理 光伏电站采用备用功率参与电力系统的一次调频控制。PFC功能模块针对光伏电站的快速频率响应控制方案如下：PFC功能模块实时检测并网点的频率值，当检测到并网点频率偏移出死区后，PFC模块将根据系统中设定好的参数及并网点频率偏移量对新能源电场有功出力变化的需求量进行计算，并计算出场内每台光伏逆变器有功出力变化目标值，实现光伏机组的有功/频率控制功能。 1、光伏电站的一次调频控制逻辑 主要包含三部分： 全场有功增量指令计算：其功能为根据PCC点的频率和全场时时功率值，计算出全场一次调频的有功增量指令值，计算参数由电网给定，PFC系统内部的通讯服务器实现数据的采集、分析与指令下发。 单机有功分配控制：通讯服务器将全场的有功功率指令值下发至场群控制器，场群控制器根据每台单机的运行状态，将全场的有功增量指令值采用优化的场群控制策略分配至每台单机，实现有功功率的快速响应。 单机功率约束：根据单机的运行状态判断是否执行有功功率指令值。 四、创新亮点和值得学习借鉴之处 1、亮点：快速频率响应系统响应速度快、调节速度快、稳定性高、自动控制程度高、一次调频期间的死区、调差率及功率响应限幅值在线可调。 快速频率响应系统的改造打破了新能源电厂不具备快速频率响应的能力，解决了电网频率控制特性的结构性困境，对电网可靠性及电能质量的提升具有重大意义。 2、值得借鉴：基于目前最可靠的Linux操作系统，优化的软件系统结构，大大提高软件系统的可靠性，保障整个系统具有优异的整体性能。 柜内走线强弱电分离，独立的电源回路、输入输出信号电气隔离，合理的设计使得柜子安装便捷，试运行期后系统免维护。