概述

新能源裝機容量不斷擴大：隨著新能源裝機規模不斷擴大，同時區外來電持續增長，電力系統面臨轉動慣量下降、頻率控制困難等結構性困境，電力系統安全面臨嚴重威脅。

《電力系統安全穩定導則》《電力系統網源協調技術規范》：規范新能源廠站及儲能電站一次調頻運行管理工作。提升新能源廠站及儲能電站涉網性能，提高電網安全穩定水平。

新能源廠站及儲能電站一次調頻功能應用工作方案：適用于35kV及以上電壓等級并網的新能源廠站，10kV及以上電壓等級并網額儲能電站。分三批次逐步推進一次調頻功能應用工作。

一次調頻功能要求、性能指標、參宿設置進行了規定：缺乏新能源廠站內部自動化系統架構及自動化設備技術要求，暫不聚幣在線遠程監測/在線主動評估的能力。

需求分析

在線遠程監測需求

(1)保障弱同步支撐情況下新能源場站對電力系統的支撐能力，實時考量新能源廠站的一次調頻能力，在線獲取新能源發電廠設置的一次調頻有功-頻率下垂特性函數，并實時獲取一次調頻死區、一次調頻限幅、調差系數等參數。

在線主動評估需求

(2)以新能源發電集團為主體，對下屬各發電站一次調頻性能主動評估，滿足各地調度對新能源廠站的一次調頻性能要求，并對評估結果進行閉環分析評價。

性能分析需求

(3)在線評估風電場并網符合性：調節能力實時監測、電網適應性、功率控制、電能質量、調頻性能、在線建模、穩定裕度評估。

電力輔助服務管理需求

(4)新能源廠站電場配置功率控制子站系統，可實現一次調頻、一次調頻在線監測、AGC和AVC功能。其采集并網點電流電壓，實時計算電流、電壓、頻率、有功，實現一次調頻功能，并接收調度主站AGC調節指令，實現AGC功能，也可實現跟蹤電力調度指令，實時調整無功出力。

區域統一管理調控需求

(5)下屬各場站一次調頻性能、大擾動合格事件、一次調頻貢獻率、累計貢獻電量等相關運營指標統一管理比對分析，計算基本輔助服務和有償輔助服務的累計貢獻，在保障電力系統可靠運行前提下獲得最大收益，同時后期可結合風儲系統統一管理，獲得優秀的發電策略，為發電集團高效運行提供數據支撐。

解決方案

建立新能源集團調頻響應全景數據的統一信息平臺，供系統層各高級應用子系統進行統一、標準化、規范化的數據存取訪問及向調度系統進行上送：

1)分層分布式的系統架構

2)支持國產自主可控的軟硬件配置方案

3)基于一體化信息平臺實現綜合監控與評估

4)實施評估個廠站調頻能力

5)各廠站參與輔助服務累計貢獻量統計

6)年度一次調頻動作統計分析

7)調頻裝置采樣率高達10K，裝置支持60S長錄波

8)自適應優化算法，根據EMS特性自動調整參數

9)全面支持IEC61850規范

10)支持應用的快速發展與集成

在線遠程監測：

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特性及高低電壓瞬時擾動的性能校驗。

輔助服務：

基本輔助服務和有償輔助服務統計、一次調頻貢獻率、累計貢獻電量。

結果評價：

響應滯后時間、響應時間、調節時間、控制偏差、一次調頻合格率。

性能分析：

調頻性能、電網適應性、功率控制、電能質量、穩定裕度。

系統管理：

測試標準、測試管理、計劃管理、廠站管理、用戶管理、角色管理等。

1)集安全性、穩定性于一體的綜合數據處理平臺

2)支持各種主流操作系統平臺開放式、可移植系統結構

3)遵行IEC61970的電網數據信息模型

4)基于分組計算的分布式一體化平臺設計

5)支持動態平衡分流的網絡數據穿梭模型

6)基于可視化、全矢量的圖模庫一體化系統

7)采用自監視、自診斷和自愈合技術，提高自動化系統運行可靠性

8)采用“應用漂移”技術，支持單機系統啟動和運行

特點

（1）在電源方面，為了保證裝置的可靠運行，采用隔離技術，使弱電系統和強電系統基本隔離，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，良好的結構設計大大增強了裝置的電磁兼容性能

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

（3）在軟件設計上，提供關鍵進程的運行狀態監視和守護功能，在進程運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不間斷運行。

功能

（1）一次調頻期間新能源場站按照電網要求的功率—頻率特性調節新能源場站有功功率輸出值，實現快速頻率響應功能。一次調頻期間的死區、調差率及功率響應限幅值在線可調。

（2）新能源場站一次調頻功能與AGC控制相協調，二者滿足電網規定的疊加/閉鎖邏輯。

（3）一次調頻功能投入不會限制新能源場站出力，在實際低頻工況時，各新能源電站根據實際運行工況參與電網頻率快速響應，不提前預留有功備用。

（4）具備數據監測和錄波功能，可以實時記錄光伏電站并網點信息及一次調頻期間逆變器的運行狀態。

（5）實時監測并網點電網頻率：根據主變高壓側（出線）的電壓計算電網頻率。

（6）判斷電網頻率是否達到調頻范圍：根據預設的快速頻率響應動作死區定值，判斷系統頻率是否到達動作門檻。

（7）更新目標有功計劃：根據有功-頻率特性曲線計算更新目標有功計劃。快速頻率響應調節限幅按定值整定。

（8）數據錄波功能：將快速頻率響應動作事件及數據錄波記錄下來，用于快速頻率響應動作的事后分析。

（9）模擬測試功能：具有快速頻率響應軟件模擬測試功能，方便快速頻率響應功能調試。

（10）具備測試信號輸入端子，方便現場入網檢測。

（11）具備躲過單一短路故障引起的瞬時頻率突變功能。

總結

ST736是為實現風電場或光伏電站一次調頻響應控制而研制的專用系統，能夠實時監測電網系統頻率，電網頻率時限，啟動頻率響應模式，迅速協調新能源場站有功輸出，快速實現對電網頻率的有效控制。通過在多個工程項目的應用，充分驗證其高可靠性、高穩定性功能特點。