CN111555310B - 一种新能源参与异步送端电网调频的方法 - Google Patents

Abstract

本申请中的新能源参与异步送端电网调频的方法，通过大电网仿真计算，确定区域电网内需要参与快速调频新能源场站容量，以及参与和不参与快速调频的新能源电站，设置新能源场站场站调频控制系统的参数，使得光伏、风电逐步参与电网调频。第一轮级调频：参与快速调频的风电场风电机组单机在小干扰频率波动范围内参与电网快速调频；第二轮级调频：参与快速调频的光伏电站的光伏方阵单机在小干扰频率波动范围内参与电网快速调频；第三轮级调频：不参与快速调频的新能源场站持续参与电网调频。该方法解决了异步送端电网面临小干扰下系统频率波动频繁、大干扰下调频资源短缺、风机参与快速调频会导致机械寿命减少的问题。

Description

一种新能源参与异步送端电网调频的方法

技术领域

本申请涉及电力系统频率调整技术领域，尤其涉及一种新能源参与异步送端电网调频的方法。

背景技术

当异步送端电网即区域电网与主网实现异步联网后，区域电网容量会变小，抗扰动能力会变弱，频率稳定问题会取代暂态稳定问题成为威胁区域电网安全稳定运行的主要问题。以此同时，由于区域电网新能源迅猛发展，新能源发电比重不断增大，部分时段某些地区的新能源发电比重会达到设置超过50％，大规模高比重发电的新能源并网发电以及不参与电网调频，加剧了区域电网频率稳定问题，因此，随着电网的发展，异步联网方式必将成为未来电网的主要形式，高渗透率新能源接入后快速、持续调频资源的问题成为亟待解决的问题。

目前新能源场站一次调频控制方法主要依靠场站控制系统；即场站控制柜，被配置为当新能源场站的并网点的频率值满足预设的一次调频触发条件时，根据新能源机组的运行状态确定单机有功功率变化量指令，由场站控制柜下发单机有功功率调整指令，新能源机组接收到指令后输出相应的有功功率。现有的技术基本是依靠有场站控制系统来实现，该方案需要在新能源升压站二次设备间内增加场站控制柜，同时需要修改变频器的软件，改造站级调频控制器到新能源机组的通讯。当电网频率变化时，场站控制柜，被配置为确定所述并网点的频率值满足所述一次调频触发条件时，根据并网点的频率值计算所述并网点的总有功功率增量值，以及根据分级的运行状态生成单机一次调频命令；所述单机调频模块，与对应的新能源机组变流器连接，所述单机调频模块被配置为根据所述单机一次调频指令调整所述对应的新能源机组输出的有功功率。

然而，现有方法需要在场站控制系统检测到频率变化量超过死区时，根据新能源的运行状态确定单机有功功率变化量指令，下发单机有功功率调整指令，新能源机组变流器接收到指令后输出相应的有功功率，站控系统与机组之间通讯时间较长，特别是针对风电场主要为分散式接入的高原山区风电场地区，由于高原山区地形的原因，风电场升压站与风机、风机与风机之间电气距离长，依靠现有方法通讯延时长，风机频率响应慢，难于异步送端电网满足快速调频的需要。

发明内容

本申请提供了一种新能源参与异步送端电网调频的方法，以解决现有新能源场站一次调频控制方法主要依靠场站控制系统，通讯延时长，风机频率响应慢，难于异步送端电网满足快速调频需要，且区域电网面临小干扰下系统频率波动频繁、大干扰下调频资源短缺、风机参与快速调频会导致机械寿命减少的问题。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种新能源参与异步送端电网调频的方法，所述方法包括以下步骤：

搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下异步送端电网快速频率调节需要的新能源快速调频容量和参与快速调频的新能源场站的数量；

根据不同新能源场站一定时间期限内的发电量数据和故障率数据将电站进行归类，结合电网需要提供的新能源快速调频容量、调频经济性、冗余配置可靠性，选择高发电量、低故障率的新能源场站参与快速调频；

对参与快速调频风电场风电机组进行改造，通过在机组并网点加装智能电表和对风机变频器软硬件的修改，使得机组主控基于智能电表和变频器锁相环PLL的频率数据实现频率变化率和频率变化量调频相互配合的单机一次调频功能，实现第一轮级快速调频；

对参与快速调频光伏电站光伏方阵进行改造，通过对逆变控制器软硬件修改，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，实现第二轮级快速调频；

采用站级频率控制系统调频方案，使不参与快速调频的新能源场站具备基于变化率调频和变化量调频的站级调频功能，实现第三轮级的调频。

可选的，所述参与快速调频的新能源场站的数量通过下式计算：

参与快速调频的新能源场站数量＝小干扰下新能源快速调频容量/新能源场站平均容量。

可选的，所述发电量数据和故障率数据包括：高发电量、中发电量、低发电量与高故障率、中故障率和低故障率。

可选的，所述对参与快速调频风电场风电机组进行改造，通过在机组并网点加装智能电表和对风机变频器软硬件的修改，使得机组主控基于智能电表和变频器锁相环PLL的频率数据实现频率变化率和频率变化量调频相互配合的单机一次调频功能，实现第一轮级快速调频，包括：

在风电机组机组并网点交流进线处加装智能电表，智能电表用于对并网点电压信号瞬时频率的准确测量，并将测量得到的频率经过模拟量-数字量-模拟量的转化，送至风机主控系统，风机主控系统根据智能电表实时采集的频率计算频率变化率df/dt和频率变化量Δf；，按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；

修改参与快速调频的风电机组的变频器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，风机主控系统根据PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；

当智能电表监测的频率变化率超过死区、风机变频器PLL计算的频率变化率未超过死区并且两个变化率都大于0时，参与快速调频的风电场的风电机组按照按照主控系统预先设置的频率变化率调频进行单机快速调频响应；

若电网频率持续波动，当智能电表监测到的频率变化量和风机变频器PLL计算的频率变化量都超过死区时，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的频率变化量调频进行单机快速调频响应。

可选的，所述对参与快速调频风电场风电机组进行改造，还包括，使参与快速调频的风电机组具备正常情况下自动轮换、故障情况下自动切换的功能。

可选的，所述对参与快速调频光伏电站光伏方阵进行改造，通过对逆变控制器软硬件修改，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，实现第二轮级快速调频，包括：

修改参与快速调频的光伏方阵的逆变器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率变化量通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，主控系统根据风机变频器PLL计算得到的频率变化量按照主控系统预先设置的频率变化量调频实现第二论级的调频。

可选的，所述参与快速调频的光伏电站为，根据不同时段下参与快速调频的光伏方阵的总调频功率相等的原则进行参与快速调频的光伏方阵的数量和论级的设置。

可选的，所述采用站级频率控制系统调频方案，使不参与快速调频的新能源场站具备基于变化率调频和变化量调频的站级调频功能，实现第三轮级的调频，包括：

设置不参与快速调频的新能源场站站级频率控制系统电网频率变化率调频和变化量调频死区与调频参数，站级频率控制系统根据采集到的升压站变压器侧的电压数据实时计算电网频率变化率df/dt、电网频率变化量Δf；

当电网刚发生扰动，电网频率变化率和变化量未超过死区时，站级频率控制系统一次调频功能不响应；

当频率变化率df/dt超过死区且大于0、变化量未超过死区时，站级频率控制系统根据计算得到的频率变化率对应的各台光伏列阵的功率变化量，然后下达功率指令改变参与调频的各台新能源机组单机有功功率，实现全场有功功率的变化，式中，ΔP为有功功率变化量，T_j为发电机转动惯量；f_N为系统额定频率，Hz；P_N为额定功率，MW；

当频率变化率df/dt超过死区且大于0、频率变化量超过死区时，站级频率控制系统根据变化率调频和变化量调频共同调频。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请针对异步送端电网小干扰下频率波动频繁、电网缺少调频资源、频率波动频繁的问题，提出了一种依靠新能源参与异步送端电网调频的方法，首先通过大电网仿真计算，确定区域电网内需要参与快速调频新能源场站容量，根据一定时间期限内新能源场站的发电特性曲线，确定参与快速调频的新能源电站和不参与快速调频的新能源电站，设置新能源场站场站调频控制系统的参数，使得光伏、风电逐步参与电网调频。第一轮级调频：参与快速调频的光伏电站的光伏方阵单机参与电网快速调频；第二轮级调频：参与快速调频的风电场风电机组单机参与电网快速调频；第三轮级调频：不参与快速调频的新能源场站参与电网持续调频。本申请提供的方法利用光伏电站参与小干扰下快速调频、风电场参与大干扰下持续调频，兼顾了新能源调频的快速性与持续性，解决了异步送端电网面临小干扰下系统频率波动频繁、大干扰下调频资源短缺、风机参与快速调频会导致机械寿命减少的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的新能源参与异步送端电网调频的方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的风电机组一次调频有功-频率曲线；

图3为本申请实施例提供的光伏电站一次调频有功-频率曲线。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

本实施例提供了本申请中新能源参与异步送端电网调频的方法的基本原理，包括：

搭建含新能源一次调频的异步送端电网即区域电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下电网快速频率调节需要的新能源快速调频容量，并根据送端电网新能源场站装机情况和一定时间期限内的新能源场站发电特性曲线，计算网内需要提供的快速调频容量，确定参与快速调频的新能源电站；

对参与快速调频的风电场的风电机组进行改造，通过在机组并网点加装智能电表和对风机变频器软硬件的修改，使得机组主控基于智能电表和变频器锁相环PLL的频率数据实现频率变化率和频率变化量调频相互配合的单机一次调频功能，实现第一轮级快速调频；

对参与快速调频光伏电站的光伏方阵进行改造，通过对逆变器器软硬件修改，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，实现第二轮级快速调频；

采用用场站调频控制系统方案，使不参与快速调频的新能源场站具备基于变化率调频和变化量调频的站级调频功能，实现第三轮级的调频；

小干扰频率波动下的快速频率响应：设定电网频率在0.033-0.05Hz(设定值可根据电网需求进行修改)范围内开始波动时，参与快速调频的新能源机组参与电网调频。具体调频过程：参与快速调频的风电机组智能电表首先监测到电网频率变化，当智能电表监测的频率变化率超过死区、风机变频器PLL计算的频率变化率未超过死区并且变化率大于0，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的变化率调频进行单机快速调频响应；如果电网频率持续波动，当智能电表监测到的频率变化量和变频器PLL计算的频率变化量都超过死区时，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的变化量调频进行单机快速调频响应；

大干扰频率波动下的频率响应：设定电网频率变化量超过0.2Hz(设定值可根据电网需求进行修改)时，不参与快速调频的新能源机组持续参与电网调频。具体调频过程：不参与快速调频的新能源场站的站级调频控制系统监测电网频率变化率和频率变化量调频，当电网频率变化率和频率变化量超过死区设定值时，风电场站级调频控制系统控制全场风电机组阵按照预设的频率变化率和频率变化量调频进行站级的调频响应。

实施例2

请参考附图1，附图1为本实施例提供的一种新能源参与异步送端电网调频的方法，该方法包括以下步骤：

S1：搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下异步送端电网快速频率调节需要的新能源快速调频容量和参与快速调频的新能源场站的数量。

参与快速调频的新能源场站的数量通过下式计算：

参与快速调频的新能源场站数量＝小干扰下新能源快速调频容量/新能源场站平均容量；

S2：根据不同新能源场站一定时间期限内的发电量数据和故障率数据将电站进行归类，结合电网需要提供的新能源快速调频容量、调频经济性、冗余配置可靠性，选择高发电量、低故障率的新能源场站参与快速调频，其中，发电量数据和故障率数据包括：高发电量、中发电量、低发电量与高故障率、中故障率和低故障率。

S3：对参与快速调频风电场风电机组进行改造，通过在机组并网点加装智能电表和对风机变频器软硬件的修改，使得机组主控基于智能电表和变频器锁相环PLL的频率数据实现频率变化率和频率变化量调频相互配合的单机一次调频功能，实现第一轮级快速调频。

具体包括：

S301：在风电机组机组并网点690v交流进线处加装智能电表，智能电表用于对并网点690V电压信号瞬时频率的准确测量，并将测量得到的频率经过模拟量-数字量-模拟量的转化，送至风机主控系统，风机主控系统根据智能电表实时采集的频率计算频率变化率df/dt和频率变化量Δf；，按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；智能电表测量的频率范围广，精度高，可以实现0.03Hz甚至更小的频率测量，使得风电机组可以与火电机组一样参与电网频率波动的首轮调节，但是由于风机690V侧电能质量差、单一测量可靠性需要严格考虑；另外实际电网小干扰多，风机参与全部小干扰下频率调节会对风机机械寿命造成影响，需要有另外的频率测量手段实现频率范围的控制与保护；

S302：由于新能源机组侧风机690V侧、光伏400V侧信号电能质量差，计算频率的精度智能电表的精度和范围高于PLL计算的频率精度，例如采用智能电表能频率0.033Hz，PLL计算只能达到0.5Hz，因此修改参与快速调频的风电机组的变频器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，风机主控系统根据PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；

当智能电表监测的频率变化率超过死区、风机变频器PLL计算的频率变化率未超过死区并且两个变化率都大于0时，参与快速调频的风电场的风电机组按照按照主控系统预先设置的频率变化率调频进行单机快速调频响应，式中，ΔP为有功功率变化量，T_j为发电机转动惯量；f_N为系统额定频率，Hz；P_N为额定功率，MW；

若电网频率持续波动，当智能电表监测到的频率变化量和风机变频器PLL计算的频率变化量都超过死区时，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的频率变化量调频进行单机快速调频响应，式中，P为频率变化率下调功率，f_d为快速频率响应动作门槛，P_N为额定功率，δ％为调差率，P₀为功率初值。

风电场参与快速调频过程为：参与快速调频的风电机组智能电表首先监测到电网频率变化，当智能电表监测的频率变化率超过死区(例如0.033Hz)、风机变频器PLL计算的频率变化率未超过死区(例如0.05Hz)并且变化率大于0，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的变化率调频进行单机快速调频响应(即风机变化率调频(最快速调频)只在火电机组调频和水电机组调频空档期参与电网小干扰调频)；如果电网频率持续波动，当智能电表监测到的频率变化量和风机变频器PLL计算的频率变化量都超过死区时(例如0.1Hz)，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的变化量调频进行单机快速调频响应；其中死区和调频参数可以根据电网需要进行设定。

小干扰下频率波动频繁，使得风机参与快速调频的次数大幅增加，根据某区域电网内风电场频率数据显示如果风电机组参与调频，需要在14个小时内快速大幅度改变桨叶的角度多达200余次，这种快速大幅度的桨叶机械变化，对机组的机械载荷和寿命存在较大影响。为保证机组的可靠性，设置参与快速调频风电场具备故障下自动切换和正常情况下自动轮换功能：参与快速调频的风电场包含m+n个风电场，其中可详细设定m个风电场参与快速调频，n台风电场备用参与快速调频(其中n≥2m，且n可细分为n1个风电场，n2个风电场；n1≥m，n2≥m)；故障情况下：当m个风电场参与快速调频的风机发生故障时，自动切换到备用参与快速调频的n1个风电场，当n1个风电场中风机发生故障时，自动切换到备用参与快速调频的n2个风电场，按m、n1、n2的顺序互为备用；正常情况下，当m个风电场参与快速调频240小时后，自动切换到n1个风电场参与快速调频，当n1个风电场参与快速调频240小时后，自动切换到n2个风电场参与快速调频，按m、n1、n2的顺序每240小时轮换。

上述对参与快速调频风电场风电机组进行改造，还包括，使参与快速调频的风电机组具备正常情况下自动轮换、故障情况下自动切换的功能。

S4：对参与快速调频光伏电站光伏方阵进行改造，通过对逆变控制器软硬件修改，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，实现第二轮级快速调频。

具体为：修改参与快速调频的光伏方阵的逆变器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，主控系统根据风机变频器PLL计算得到的频率变化量按照主控系统预先设置的频率变化量调频实现第二论级的调频。

其中参与快速调频的光伏电站：根据不同时段下参与快速调频的光伏方阵的总调频功率相等的原则进行参与快速调频的光伏方阵的数量和论级的设置。假设早、中、晚三个时段下(即不同功率下简单表示方法)可以参与快速调频的光伏方阵集群为L或者M或者N个光伏方阵，其中可详细设定当光伏方阵有功功率为P1(Pmax≥P1>P2，Pmax为各个光伏方阵最大有功功率)时，L个光伏方阵参与快速调频，当光伏方阵有功功率为P2(P1≥P2>P3)时，M个方阵参与快速调频，当光伏方阵在有功功率为P3(P2≥P3>0)时，N个方阵参与快速调频，其中参与快速调频的光伏方阵集群满足参与快速调频的功率相等，即P1*L＝P2*M＝P3*N(L<M<N)；参与快速调频的光伏方阵数量(例如L、M、N)和论级(例如L、M、N的论级为3)可根据不同时段下参与快速调频的光伏方阵的总调频功率相等的原则进行不同数量和论级的设置。修改参与快速调频的光伏方阵逆变器控制，使其具备按照不同有功功率下自动投退基于变化率和变化量调频单机一次调频功能，设置参与快速调频的光伏列阵频率变化率调频死区与调频参数，假设变化率调频死区为(例如±0.033Hz/S，实际小扰动下区域电网频率变化率df/dt基本大于+0.033Hz/S)；

S5：采用站级频率控制系统调频方案，使不参与快速调频的新能源场站具备基于变化率调频和变化量调频的站级调频功能，实现第三轮级的调频。

包括：设置不参与快速调频的新能源场站站级频率控制系统电网频率变化率调频和变化量调频死区与调频参数，假设变化率调频死区为(例如±0.05Hz/S，实际小扰动下区域电网频率变化率df/dt基本大于+0.05Hz/S)时，变化量调频死区为±0.05Hz；

S501：新能源场站站级频率控制系统根据采集到的升压站变压器35kV侧的电压数据实时计算电网频率变化率df/dt、电网频率变化量Δf；

S502：当电网刚发生扰动，电网频率变化率和变化量未超过死区时，站级频率控制系统一次调频功能不响应；

S503：当频率变化率df/dt超过死区且大于0、变化量未超过死区时，站级频率控制系统根据计算得到的频率变化率对应的各台光伏列阵的功率变化量，然后下达功率指令改变参与调频的各台新能源机组单机有功功率，最终实现全场有功功率的变化。

S504：当频率变化率df/dt超过死区且大于0、频率变化量超过死区时，站级频率控制系统根据变化率调频和变化量调频共同调频，具体来说：当异步送端电网直流闭锁，频率增大，电网频率df/dt、Δf升高，站级频率控制系统按照计算频率变化率下调功率和频率变化量下调功率的指令，指令下发至单机实现共同调频。

另外，需要说明的是，本申请实施例中给出的一次调频、变化率调频、变化量调频以及锁相环(PLL)分别表示以下含义：

一次调频，如图2所示的风电机组一次调频有功-频率曲线，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。当电网频率超过死区时，电网频率f升高，一次调频功能要求机组按照Kf2曲线下调功率P；电网频率f降低时，一次调频功能要求机组按照Kf1曲线上调功率P。区域电网主要面临直流闭锁造成的高频问题，也就是说，区域电网一次调频曲线要求是KF2曲线，频率升高，有功功率下降。

变化率调频，如图3所示的光伏电站一次调频有功-频率曲线；当电网频率发生变化时，计算频率变化率df/dt，假设变化率死区为0.05Hz/S，当频率变化率df/dt超过死区(例如0.05Hz/S，实际区域电网的频率变化率为df/dt＝0.16HZ/s)时，光伏电站根据计算频率变化率对应的功率变化量以实现变化率调频响应。当电网频率超过死区时，电网频率df/dt升高，一次调频功能要求机组按照/>计算结果下调功率；电网频率df/dt降低时，一次调频功能要求机组按照/>计算结果上调功率P。

变化量调频：新能源场站按照有功-频率特性曲线函数实现快速频率响应功能，公式如下：

其中：

f_d—快速频率响应动作门槛；

P_N—额定功率；

δ％—调差率；

P₀—功率初值。

新能源场站输出功率大于20％的全场有功功率额定值时，才可以启动一次调频功能。快速频率响应动作门槛f_d可调，建议值为50±0.06Hz；调差率δ％可调，建议值为2％～3％；一次调频响应限幅不应小于新能源场站额定出力的10％。当电网高频扰动情况下，有功功率将至额定出力的10％时可不再向下调节。

一次调频相关参数可在线设置，且可根据电网的具体要求升级控制策略。

锁相环(PLL)：PLL是风机变频器器控制中跟踪电网电压的频率和相位的相位控制环节，锁相环的设置可使风机变频器输出的正弦信号与电网电压频率和相位一致，从而达到并网条件，保证风电场并网动作顺利。

本申请实施例针对异步送端电网小干扰下频率波动频繁、大干扰下电网缺少调频资源、频率波动频繁的问题，提出了一种依靠新能源参与异步送端电网调频的方法，首先通过大电网仿真计算，确定区域电网内需要参与快速调频新能源场站容量，根据一定时间期限内新能源场站的发电特性曲线，确定参与快速调频的新能源电站和不参与快速调频的新能源电站，设置新能源场站场站调频控制系统的参数，使得光伏、风电逐步参与电网调频。第一轮级调频：参与快速调频的光伏电站的光伏方阵单机参与电网快速调频；第二轮级调频：参与快速调频的风电场风电机组单机参与电网快速调频；第三轮级调频：不参与快速调频的新能源场站参与电网持续调频。本申请提供的方法利用光伏电站参与小干扰下快速调频、风电场参与大干扰下持续调频，兼顾了新能源调频的快速性与持续性，解决了异步送端电网面临快速调频资源短缺、小干扰下系统频率波动频繁、风机参与快速调频会导致机械寿命减少的问题。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种新能源参与异步送端电网调频的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下异步送端电网快速频率调节需要的新能源快速调频容量和参与快速调频的新能源场站的数量；

根据不同新能源场站一定时间期限内的发电量数据和故障率数据将电站进行归类，结合电网需要提供的新能源快速调频容量、调频经济性、冗余配置可靠性，选择高发电量、低故障率的新能源场站参与快速调频；

对参与快速调频风电场风电机组进行改造，通过在机组并网点加装智能电表和对风机变频器软硬件的修改，使得机组主控基于智能电表和变频器锁相环PLL的频率数据实现频率变化率和频率变化量调频相互配合的单机一次调频功能，实现第一轮级快速调频，包括：

在风电机组并网点交流进线处加装智能电表，智能电表用于对并网点电压信号瞬时频率的准确测量，并将测量得到的频率经过模拟量数字量-模拟量的转化，送至风机主控系统，风机主控系统根据智能电表实时采集的频率计算频率变化率df/dt和频率变化量Δf，按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；

修改参与快速调频的风电机组的变频器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，风机主控系统根据PLL计算得到的频率变化率df/dt和频率变化量Δf按照主控系统预先设置的调频控制实现快速调频；

当智能电表监测的频率变化率超过死区、风机变频器PLL计算的频率变化率未超过死区并且两个变化率都大于0时，参与快速调频的风电场的风电机组按照主控系统预先设置的频率变化率调频进行单机快速调频响应，ΔP为有功功率变化量，T_j为发电机转动惯量；f_n为系统额定频率，Hz；P_N为额定功率，MW；

若电网频率持续波动，当智能电表监测到的频率变化量和风机变频器PLL计算的频率变化量都超过死区时，参与快速调频的风电场的风电机组按照预设的频率变化量调频进行单机快速调频响应，P为频率变化率下调功率，fd为快速频率响应动作门槛，P_N为额定功率，δ％为调差率，P₀为功率初值；

对参与快速调频光伏电站光伏方阵进行改造，通过对逆变控制器软硬件修改，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，实现第二轮级快速调频，包括：

修改参与快速调频的光伏方阵的逆变器控制，将风机变频器PLL计算得到的频率变化量通过模拟量-数字量-模拟量的转化直接送至机组主控，主控系统根据风机变频器PLL计算得到的频率变化量按照主控系统预先设置的频率变化量调频实现第二轮级的调频，P为频率变化率下调功率，fd为快速频率响应动作门槛，P_N为额定功率，δ％为调差率，P₀为功率初值；

采用站级频率控制系统调频方案，使不参与快速调频的新能源场站具备基于变化率调频和变化量调频的站级调频功能，实现第三轮级的调频，包括：

设置不参与快速调频的新能源场站站级频率控制系统电网频率变化率调频和变化量调频死区与调频参数，站级频率控制系统根据采集到的升压站变压器侧的电压数据实时计算电网频率变化率df/dt、电网频率变化量Δf；

当电网刚发生扰动，电网频率变化率和变化量未超过死区时，站级频率控制系统一次调频功能不响应；

当频率变化率df/dt超过死区且大于0、变化量未超过死区时，站级频率控制系统根据计算得到的频率变化率对应的各台光伏列阵的功率变化量，然后下达功率指令改变参与调频的各台新能源机组单机有功功率，实现全场有功功率的变化，式中，△P为有功功率变化量，T_j为发电机转动惯量；f_N为系统额定频率，Hz；P_N为额定功率，MW；

当频率变化率df/dt超过死区且大于0、频率变化量超过死区时，站级频率控制系统根据变化率调频和变化量调频共同调频。

2.根据权利要求1所述的新能源参与异步送端电网调频的方法，其特征在于，所述参与快速调频的新能源场站的数量通过下式计算：

参与快速调频的新能源场站数量＝小干扰下新能源快速调频容量/新能源场站平均容量。

3.根据权利要求1所述的新能源参与异步送端电网调频的方法，其特征在于，所述发电量数据和故障率数据包括：高发电量、中发电量、低发电量与高故障率、中故障率和低故障率。

4.根据权利要求1所述的新能源参与异步送端电网调频的方法，其特征在于，所述对参与快速调频风电场风电机组进行改造，还包括，使参与快速调频的风电机组具备正常情况下自动轮换、故障情况下自动切换的功能。

5.根据权利要求1所述的新能源参与异步送端电网调频的方法，其特征在于，所述参与快速调频的光伏电站为，根据不同时段下参与快速调频的光伏方阵的总调频功率相等的原则进行参与快速调频的光伏方阵的数量和轮级的设置。