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概述

新能源裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大：隨著新能源裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，同時(shí)區(qū)外來電持續(xù)增長，電力系統(tǒng)面臨轉(zhuǎn)動慣量下降、頻率控制困難等結(jié)構(gòu)性困境，電力系統(tǒng)安全面臨嚴(yán)重威脅。

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》：規(guī)范新能源廠站及儲能電站一次調(diào)頻運(yùn)行管理工作。提升新能源廠站及儲能電站涉網(wǎng)性能，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平。

新能源廠站及儲能電站一次調(diào)頻功能應(yīng)用工作方案：適用于35kV及以上電壓等級并網(wǎng)的新能源廠站，10kV及以上電壓等級并網(wǎng)額儲能電站。分三批次逐步推進(jìn)一次調(diào)頻功能應(yīng)用工作。

一次調(diào)頻功能要求、性能指標(biāo)、參宿設(shè)置進(jìn)行了規(guī)定：缺乏新能源廠站內(nèi)部自動化系統(tǒng)架構(gòu)及自動化設(shè)備技術(shù)要求，暫不聚幣在線遠(yuǎn)程監(jiān)測/在線主動評估的能力。

需求分析

在線遠(yuǎn)程監(jiān)測需求

(1)保障弱同步支撐情況下新能源場站對電力系統(tǒng)的支撐能力，實(shí)時(shí)考量新能源廠站的一次調(diào)頻能力，在線獲取新能源發(fā)電廠設(shè)置的一次調(diào)頻有功-頻率下垂特性函數(shù)，并實(shí)時(shí)獲取一次調(diào)頻死區(qū)、一次調(diào)頻限幅、調(diào)差系數(shù)等參數(shù)。

在線主動評估需求

(2)以新能源發(fā)電集團(tuán)為主體，對下屬各發(fā)電站一次調(diào)頻性能主動評估，滿足各地調(diào)度對新能源廠站的一次調(diào)頻性能要求，并對評估結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)分析評價(jià)。

性能分析需求

(3)在線評估風(fēng)電場并網(wǎng)符合性：調(diào)節(jié)能力實(shí)時(shí)監(jiān)測、電網(wǎng)適應(yīng)性、功率控制、電能質(zhì)量、調(diào)頻性能、在線建模、穩(wěn)定裕度評估。

電力輔助服務(wù)管理需求

(4)新能源廠站電場配置功率控制子站系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻、一次調(diào)頻在線監(jiān)測、AGC和AVC功能。其采集并網(wǎng)點(diǎn)電流電壓，實(shí)時(shí)計(jì)算電流、電壓、頻率、有功，實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能，并接收調(diào)度主站AGC調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)AGC功能，也可實(shí)現(xiàn)跟蹤電力調(diào)度指令，實(shí)時(shí)調(diào)整無功出力。

區(qū)域統(tǒng)一管理調(diào)控需求

(5)下屬各場站一次調(diào)頻性能、大擾動合格事件、一次調(diào)頻貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)電量等相關(guān)運(yùn)營指標(biāo)統(tǒng)一管理比對分析，計(jì)算基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)的累計(jì)貢獻(xiàn)，在保障電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行前提下獲得最大收益，同時(shí)后期可結(jié)合風(fēng)儲系統(tǒng)統(tǒng)一管理，獲得優(yōu)秀的發(fā)電策略，為發(fā)電集團(tuán)高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。

解決方案

建立新能源集團(tuán)調(diào)頻響應(yīng)全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺，供系統(tǒng)層各高級應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)存取訪問及向調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行上送：

1)分層分布式的系統(tǒng)架構(gòu)

2)支持國產(chǎn)自主可控的軟硬件配置方案

3)基于一體化信息平臺實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控與評估

4)實(shí)施評估個(gè)廠站調(diào)頻能力

5)各廠站參與輔助服務(wù)累計(jì)貢獻(xiàn)量統(tǒng)計(jì)

6)年度一次調(diào)頻動作統(tǒng)計(jì)分析

7)調(diào)頻裝置采樣率高達(dá)10K，裝置支持60S長錄波

8)自適應(yīng)優(yōu)化算法，根據(jù)EMS特性自動調(diào)整參數(shù)

9)全面支持IEC61850規(guī)范

10)支持應(yīng)用的快速發(fā)展與集成

在線遠(yuǎn)程監(jiān)測：

各工況下的頻率上階躍、下階躍、上擾、下擾等情況下的有功功率響應(yīng)特性。

在線主動評估：

各工況下的頻率上下階躍、上下擾動、AGC疊加等情況下的有功功率響應(yīng)特性及高低電壓瞬時(shí)擾動的性能校驗(yàn)。

輔助服務(wù)：

基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)統(tǒng)計(jì)、一次調(diào)頻貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)電量。

結(jié)果評價(jià)：

響應(yīng)滯后時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、控制偏差、一次調(diào)頻合格率。

性能分析：

調(diào)頻性能、電網(wǎng)適應(yīng)性、功率控制、電能質(zhì)量、穩(wěn)定裕度。

系統(tǒng)管理：

測試標(biāo)準(zhǔn)、測試管理、計(jì)劃管理、廠站管理、用戶管理、角色管理等。

1)集安全性、穩(wěn)定性于一體的綜合數(shù)據(jù)處理平臺

2)支持各種主流操作系統(tǒng)平臺開放式、可移植系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3)遵行IEC61970的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息模型

4)基于分組計(jì)算的分布式一體化平臺設(shè)計(jì)

5)支持動態(tài)平衡分流的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)穿梭模型

6)基于可視化、全矢量的圖模庫一體化系統(tǒng)

7)采用自監(jiān)視、自診斷和自愈合技術(shù)，提高自動化系統(tǒng)運(yùn)行可靠性

8)采用“應(yīng)用漂移"技術(shù)，支持單機(jī)系統(tǒng)啟動和運(yùn)行

特點(diǎn)

（1）在電源方面，為了保證裝置的可靠運(yùn)行，采用隔離技術(shù)，使弱電系統(tǒng)和強(qiáng)電系統(tǒng)基本隔離，這樣能去除大部分低頻干擾；其次，對于高頻干擾，在每一路電源中使用高性能的EMI濾波器，使干擾信號在電源入口處便被濾除，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大增強(qiáng)了裝置的電磁兼容性能

（2）在硬件上，QTouch-3200核心服務(wù)器裝置基于全密閉無風(fēng)扇、無硬盤嵌入式硬件平臺，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并采用了硬件看門狗技術(shù)。

（3）在軟件設(shè)計(jì)上，提供關(guān)鍵進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和守護(hù)功能，在進(jìn)程運(yùn)行異常的情況下可以自動重啟軟件程序，保證軟件程序的連續(xù)不間斷運(yùn)行。

功能

（1）一次調(diào)頻期間新能源場站按照電網(wǎng)要求的功率—頻率特性調(diào)節(jié)新能源場站有功功率輸出值，實(shí)現(xiàn)快速頻率響應(yīng)功能。一次調(diào)頻期間的死區(qū)、調(diào)差率及功率響應(yīng)限幅值在線可調(diào)。

（2）新能源場站一次調(diào)頻功能與AGC控制相協(xié)調(diào)，二者滿足電網(wǎng)規(guī)定的疊加/閉鎖邏輯。

（3）一次調(diào)頻功能投入不會限制新能源場站出力，在實(shí)際低頻工況時(shí)，各新能源電站根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況參與電網(wǎng)頻率快速響應(yīng)，不提前預(yù)留有功備用。

（4）具備數(shù)據(jù)監(jiān)測和錄波功能，可以實(shí)時(shí)記錄光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)信息及一次調(diào)頻期間逆變器的運(yùn)行狀態(tài)。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)頻率：根據(jù)主變高壓側(cè)（出線）的電壓計(jì)算電網(wǎng)頻率。

（6）判斷電網(wǎng)頻率是否達(dá)到調(diào)頻范圍：根據(jù)預(yù)設(shè)的快速頻率響應(yīng)動作死區(qū)定值，判斷系統(tǒng)頻率是否到達(dá)動作門檻。

（7）更新目標(biāo)有功計(jì)劃：根據(jù)有功-頻率特性曲線計(jì)算更新目標(biāo)有功計(jì)劃?？焖兕l率響應(yīng)調(diào)節(jié)限幅按定值整定。

（8）數(shù)據(jù)錄波功能：將快速頻率響應(yīng)動作事件及數(shù)據(jù)錄波記錄下來，用于快速頻率響應(yīng)動作的事后分析。

（9）模擬測試功能：具有快速頻率響應(yīng)軟件模擬測試功能，方便快速頻率響應(yīng)功能調(diào)試。

（10）具備測試信號輸入端子，方便現(xiàn)場入網(wǎng)檢測。

（11）具備躲過單一短路故障引起的瞬時(shí)頻率突變功能。

總結(jié)

ST736是為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場或光伏電站一次調(diào)頻響應(yīng)控制而研制的專用系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電網(wǎng)系統(tǒng)頻率，電網(wǎng)頻率時(shí)限，啟動頻率響應(yīng)模式，迅速協(xié)調(diào)新能源場站有功輸出，快速實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)頻率的有效控制。通過在多個(gè)工程項(xiàng)目的應(yīng)用，充分驗(yàn)證其高可靠性、高穩(wěn)定性功能特點(diǎn)。