下面是小编为大家整理的2023年快速频率响应功能改造方案（完整）,供大家参考。
1 快速频率响应功能改造方案
一 、 立项依据
1.《国家电网公司西北分部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》 （西北调控〔2018〕137 号）(详见附件 1)
2.《国家能源局西北监管局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》（西北能监市场〔2018〕41 号）(详见附件 2) 二 、 现状分析
青公司目前运行的风电、光伏场站共计七座，其中福田光伏电站装机容量 10MW；龙高光伏电站装机容量 10MW；龙岗光 伏电站装机容 量 40MW； 国光光伏 电站机容量100MW；国光风电场电站机容量 300MW；安顺风电场机容量200MW，甜胡风电场机容量 200MW。上述场站全部于 2018年 12月 31日前完成并网，符合立项文件必须改造加装快频装置的要求，故提出本方案进行技改工作。
随着西北区域新能源装机容量逐步增加，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。
国家电网公司西北分部办公室和国家能源局西北监管局分别下发了〔2018〕137 号和〔2018〕41 号文件，计划分三个批次在西北电网开展新能源场站快速频率响应推广应用，同
2 时要求对于新投产新能源场站，应依据相关国家及行业标准要求，入网前具备快速频率响应功能。其中 5座场站已被列入电网快速频率响应推广名单，其余场站属文件要求的新投运场站，必须具备快速频率响应功能。
三 、 目前存在的主要问题分析
（一）文件参数要求
根据《国家能源局西北监管局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》（西北能监市场[2018]41 号）、《国家电网公司西北分部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》西北调控〔2018〕137 号相关要求，新能源场站快速频率响应应满足以下技术要求：
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：自频率越过新能源场站调频死区开始到发电出力可靠的调节方向开始变化所需的时间。光伏、风电均不超过 2 秒。
（2）响应时间：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值差 90%所需时间。风电不超过 12 秒，光伏不超过 5 秒。
（3）调节时间：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。风
3 电、光伏不超过 15 秒。
2.调频控制偏差指标：调频控制偏差风电场应控制在额定出力的±2%以内，光伏电站应控制在额定出力的±1%以内。
3.测量精度指标：频率测量分辨度不大于 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不大于 1 秒。
6.新能源场站快速频率响应功能应能躲过单一故障引起的瞬时频率突变。
（二）主要问题分析 1.各场站 AGC 系统不具备快速频率响应功能。现有 AGC系统以执行发电计划为主要目标，是由外界系统或运行人员管理决定其制定目标；而快速频率响应，是以电网的频率波动为驱动源的，其动作速度更快和调控目标精度更高，所以需要增加快速频率响应装置。
2.各装置网络拓扑，系统通信架构冗长。生产控制数据和管理数据同一个链路通信，AGC 与站内控制系统通信，站内控制系统作为数据中转，会造成数据 2s 延迟。站内控制系统经过多层交换机和通信管理机装置通信，单个遥调过程耗费1s-3s，全部遥调过程耗费 4s-8s 甚至更长时间，达不到快速频率响应要求。
3.风机/逆变器执行精度低和速度慢。风机本身就有机械惯性，会造成动作延后。风机有功指令执行精度在±3%-±4%，有些风机执行精度达到了±5%，并且风机在 20%额定功
4 率以下和 80%额定功率以上时执行精度都在更低，低于快速频率响应的调频控制偏差指标的±2%要求。光伏逆变器有功指令执行精度在±2%-±3%，并且逆变器在 20%额定功率以下和 80%额定功率以上时执行精度都在更低，低于快速频率响应的调频控制偏差指标的±1%要求。
4.电量采集器性能不能满足快频要求。现场装有监测和采集频率信号，性能可以满足电能质量监测需要，但无法满足快速频率响应的频率采集需求。
四 、 理论及部署 方案
1.方案描述 1.1 方案概述 为实现快速频率响应功能，需要对电站进行升级改造，通过增加快速频率响应装置，即快速频率响应平面柜，内含所需硬件装置，快速频率响应功能与 AGC 控制相互协调，整体方案如下图。
调度主站通信终端快速频率响应装置 箱变升压变风场母线通信光纤环网汇集线并网母线电网频率 有功并网点稳控系统能量管理平台 AGC 系统风机
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风电场快速频率响应方案图
光伏电站快速频率响应方案图 快速频率响应平面柜，部署快速频率控制装置和高精度测频模块等。高精度测频模块负责频率监测，快速频率响应装置负责调频功能实现。通信模块或开辟端口实现实时控制数据和其他管理性数据的分离，并起到区域级控制器的作用，提升控制性能。
1.2 控制理论 在电站控制方面，系统风机/逆变器，在总变量小时，控制到每台风机/逆变器变化量很小，执行不精准，并且大批量风机/逆变器执行耗时过长，很难满足快速频率响应的性能要求。
可引入单机有功分配控制理论，快频装置将全场的有功功率指令值下发至场群控制器/逆变器，场群控制器/快频控制装置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。单机有功分配控制理论缩短控制执行耗时，减少等
6 待时间。
1.3 控制策略提升 系统在单机有功分配控制的基础上，针对此层级设备进行状态分析，结合最少控制次数、尽量保持设备负载均衡的基础上最少控制设备等多目标优化算法，进行优化算法自学习进化，解决风机/逆变器执行精度不高的问题。
通过系统全景多角度自适应控制模型，以及权重策略、优先策略等优化控制算法和控制策略，形成控制指令，下发给发电机/逆变器组进行执行，并进行校核修正，实现对场站的有功功率控制，满足频率变化对有功功率的需量变化，并满足发电计划。
2.方案部署 快速频率控制系统部署操作方便，尽最大量利用原有设备和网络，并对相应设备进行优化升级，提升通信速度和稳定性，实现快速频率响应的精准性。
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快速频率控制系统风电部署图
快速频率控制系统光伏部署图
（1）部署平面柜：平面柜部署在监控机房内，和通信平面柜进行通信。
（2）优化通信终端：通信终端是对原有通信设备开辟端口或增加通信旁路，搭建实时控制专用通信链路，实现高速通信功能，减少通信中间层干扰及网络延时。
（3）连接通信环网：通过通信环网，实现综合控制终端和每台机组的点与点的通信，对每台机组建立单独通道，支持批量下发遥调命令。数据传输耗时小于 0.2s，使单条遥调控制在 0.2s内完成，批量遥调控制整体完成耗时在 0.5s内。
（4）采集并网点模拟信号：从并网点开关或母线处铺设入模拟信号线到平面柜的高精度测频硬件，使用高精密电子器件、快速采样模块和高精度测频模块，负责采集并网点的频率变化和有功功率的变化。
8 3.业务逻辑 通过快速频率响应（装置）软硬件高精度测频检测，当出现频率越限时，闭锁原有的智能有功控制系统下发有功计划，快速频率响应系统启动调节，执行有功-频率特性曲线函数下发频率响应后有功控制值，通过和 AGC 指令进行代数和计算，经过控制策略，形成控制指令，将命令发送到风机通讯管理机/逆变器，最后由风机通讯管理机/逆变器完成对风机/光伏的指令下发，并在规定的时间内反送功率调节结果，形成闭环控制。电网频率正常时，智能有功控制系统正常运行，执行有功计划。
4.方案费用 项目投资计划为 568.00 万元，费用主要包含设备费用（快频监测装置、控制装置、工作站及附属设备等）、软件费用（快频响应软件、辅助调控软件、高精度测频软件等）、入网试验费用、远动设备接口费、通信管理机接口费、风机/逆变器精度优化费用、人工及安全管控费用等。各场站投资计划如下：
场站名称 福田光伏 龙高光伏 龙岗光伏 国光光伏 安顺风场 甜胡风场 国光互补风场 投资/万元 70.00 70.00 70.00 99.00 80.00 80.00 99.00 5.方案要求 最终改造效果要求满足国家电网西北分部关于印发《西北电网新能源场站快速频率响应功能入网试验方案（试行）》相关技术参数要求，并根据电力公司要求由有资质的
9 试验单位出具试验报告。实施过程中若有其他优化工序或方案，在满足投资和技术参数要求的前提下可适当进行调整。
五 、 前期准备
各场站前期已完成对风机、逆变器、测控装置、通讯管理机、综合自动化、环网设备等参数、数据信息，结合快速频率响应进行收集整理，并与多家快频厂家研究讨论改造的可行性及主要改造方式方法等工作。
因此技改项目为国家能源局西北监管局要求开展的升级改造工作，技术含量高，需加装专业设备和软件，改造后应满足西北电网新能源场站快速频率响应功能入网试验方案验收，所以此次技改整体外包于专业的改造公司，人员、工器具、仪表均由承包方负责，生产人员需做好施工期间各项管控工作。
六 、 进度计划
1.2020 年 3 月份，向公司提请快速频率改造项目采购计划、列入采购计划，完成招标采购流程。
2.2020年 4 月份，根据成标情况，签署改造合同，联系施工单位发货及施工人员进场，开展前期准备工作。
3.2020年 5 月份，完成设备安装及综合布线。安装快速频率控制系统平面柜及高精度测频装置等，环网通信线路及通信线路接通,安装 AGC 系统网络线和站内控制系统的网络线，监控室工作站的网络线，频率监测装置的通信线等。
10 3.2020年 6 月份，完成通信回路改造。相应通讯柜通信终端，开辟通讯端口或增加一路通信通道和站控层系统进行通信，使快速频率响应系统与现场建立通信。
4.2020年 7 月份，完成系统安装与调试。安装快速频率响应软件系统，设定定值和参数，频率监测装置、通信终端、风机通信等调试。
5.2020年8-10月份，完成性能指标的核对与优化。①观察高精度测频硬件的数据情况，验证是否能正确捕捉并网点频率变化。相关技术参数满足国家电网西北分部关于印发《西北电网新能源场站快速频率响应功能入网试验方案（试行）》②快速频率响应软件系统的频率和有功功能关系曲线，分辨率、精度和速率是否满足要求。③观看风机/逆变器数据是否正确，以及核对遥调，精度和速率是否满足要求。④接受 AGC 目标命令，在开环模式核对控制策略是否正确。在策略正确情况下，进入闭环模式，核对控制整体性能和通信数据。⑤通过网络报文捕捉，分析时间耗时情况，并针对问题制定解决方案。⑥针对执行精度不足，优化控制算法和策略。
6.2020 年 11 月份前，按照省调要求，通过验收，取得试验报告，策略控制功能一切正确，投入快速频率响应功能时，在频率异常时，分析系统的频率、全场目标值和实时功能等性能指标满足要求。
七 、 安全控制措施
11 序 号
作 业 活 动
危 险 点
主 要 控 制 措 施
1 人 员 进 场
履 行 进 场 施 手 续 ， 未 开 展 技 术 培 训 考 试 等 工 作
1.完 成 外 来 人 员 资 质 、证 件 等 相 关 材 料 的 核 查 登 记 工 作 。
2.完 成 外 来 人 员 安 全 教 育 培 训 。
3.完 成 外 来 人 员 安 全 考 试 ， 通 过 后 方 能 现 场 工 作 。
4.完 成 外 来 人 员 安 全 技 术 交 底 。
2 工 前 准 备
未 按 规 定 召 开 前 会 进 行 安 全 技 术 交 底 造 成 人 员 工 作 任 务 不 清 入 间 隔 和 误 登 带 设 备 ， 发 生 触 电 事 故
1. 前 ， 负 责 和 许 可 人 必 须 到 现 场 核 查 安 全 措 施 是 否 满 足 工 作 要 求 。
2. 负 责 必 须 组 织 班 人 员 召 开 前 会 ， 详 细 交 代 工 作 任 务 、停 电 范 围 、带 部 位 注 意 事 项 ， 告 知 班 人 员 工 作 中 存 在 危 险 点 及 采 取 的 防 范 措 施 。
3.现 场 安 全 管 理 监 人 员 加 强 督 促 查 ， 确 保 前 准 备 到 位 和 检 修 工 作 严 格 按 规 范 进 行 。
3 设 备 安 装 及 综 合 布 线
安 装 、设 备 、调 源 不 规 范 ， 造 成 人 员 触 电 事 故 和 试 验 仪 器 损 坏
1.接 前 必 须 使 万 用 表 测 量 压 ， 确 保 电 源 符 合 设 备 和 仪 器 要 求 。
2.检 修 试 验 源 必 须 经 过 漏 电 保 护 器 。
3.装 设 必 须 规 范 可 靠 ， 严 禁 使 用 缠 绕 方 法 接 电 源 。
4.在 指 定 位 置 电 源 ， 严 禁 私 乱 接 。
5.装 设 电 源 必 须 做 好 监 护 。
4 通 信 回 路 改 造
通 讯 信 息 中 断
1.通 讯 改 造 前 与 中 控 室 人 员 认 各 环 网 走 向 ， 明 确 线 路 作 用 。
2.改 造 中 生 产 人 员 全 程 监 护 管 理 做 好 标 记 ， 防 止 错 接 线 路 。
3.做 好 紧 情 况 事 故 应 急 处 置 预 案 ， 及 时 恢 复 中 断 线 路 。
5 试 验
触 电
1.严 格 遵 守 《电 力 生 产 安 全 工 作 规 程 》， 保 持 与 带 电 高 压 设 备 足 够 的 安 全 距 离 。
2.试 验 设 备 的 外 壳 必 须 接 地 。
3. 格 执 行 系 统 联 方 案 ， 严 禁 私 自 调 整 步 骤 和 试 验 条 件 。
4.变 电 站 室 保 护 机 通 信 屏 时 应 用 红 色 标 志 牌 分 及 设 备 并 将 检 修 与 运 区 域 进 隔 离 ， 二 次 工 作 安 全 措 施 票 执 行 正 确 。
5. 结 束 应 将 残 留 电 荷 放 净 后 ， 方 ...
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