快速頻率響應也稱為一次調(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系決定，供大于求時頻率偏高，供不應求時頻率偏低，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。

1、有功控制響應的指令來源不同

       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，新能源相關規(guī)范中要求快速頻率響應裝置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，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。而快速頻率響應功能及AGC/AVC正是保障電站發(fā)電優(yōu)先權的主要利器，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，具備快速頻率響應功能的電站投資收益比也非?？捎^。

      為了積極響應西北電網(wǎng)“兩個細則”關于新能源電站快速頻率響應性能要求，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。

      方案結(jié)合現(xiàn)有新能源電站AGC系統(tǒng)的技術優(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。

拓撲圖

     當監(jiān)測到的頻率超出設定范圍時，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：

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用軟件奠定了基礎；而且可以將AGC、AVC和快速頻率響應三個應用系統(tǒng)很好地兼容在一個平臺，在內(nèi)部數(shù)據(jù)應用上更加靈活，為不同場站場景的應用提供了便利。

量身定制靈活性服務方案

      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的推廣應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。