技术摘要：
本发明公开了一种检测风电场快速频率响应功能的方法，风电场利用有功控制系统、单机或加装独立控制装置完成有功‑频率下垂特性控制，快速频率响应有功‑频率下垂特性通过设定频率与有功功率折线函数实现，使其在并网点具备参与电网频率快速响应功能，完成快速频率响应  全部
背景技术：
着经济社会发展，能源生产和消费持续增长，化石能源的大量开发和使用，导致资 源紧张，环境污染，气候变暖，冰川消融，海平面上升等突出问题，严重威胁人类生存和可持 续发展。据统计，我国煤炭，石油，天然气储产比分别为31年，11.9年和28年，远低于世界平 均水平；能源消费总量达37.5亿吨标准煤，约占世界能源消费总量的22％；石油和天然气对 外依存度分别达到58.6％，和31.6％，能源形势尤为严峻。光伏、风电等新能源不仅具备清 洁高效、可再生的特点，而且储量丰富。自此我国开始倡导清洁能源的高效利用，进行能源 结构转型，实现清洁替代。风电是新能源发电中技术发展最快、装机规模最大。2018年中国 风电新增装机容量2114万千瓦，累计装机容量达到2.1亿千瓦。2019年我国风电装机量将达 到2.23亿千瓦，未来五年(2019-2023)年均复合增长率约为9.02％，2023年将达到3.15亿千 瓦。 电力系统的频率反映了发电量与用电量的平衡情况，是衡量电能质量的要素之 一，电力系统的频率取决于接入系统的同步发电机的转速，系统频率主要依靠传统汽轮机 调速系统来实现一次调整。随着风能的大力发展，风电等清洁能源减少了发电过程中对化 石燃料的依赖，最终将会在电力系统中占主体地位。然而当风力发电取代火力发电大规模 接入系统时，系统频率质量将受到挑战。 风力发电需要考虑系统电压、频率、故障时迅速脱网等问题，并能够抵抗一定异常 情况。研究风力发电对系统频率影响需考虑两方面内容，从一次能源特性角度可知，风速具 有间歇性和波动性，其对应产生出的电能不加控制接入系统，可能带来系统有功功率的随 机增加和减少，影响频率调节，也会增加系统额外的旋转备用；从现有风力发电机组结构分 析，其采用电力电子技术作为依托，通过网侧逆变器将风力发电机组与电网分开，使得有功 功率和无功功率控制能够解耦，将系统与风力发电机隔离，失去了与系统的物理联系。如果 这种并网风力发电机组不参与系统的频率调节，便不能够依据系统频率的偏差增发或减发 输出有功功率，在系统有功功率不平衡时，无法响应系统变化的频率，不利于系统频率的稳 定。 在不增加频率控制环节的条件下，风电场穿透功率越大，即风电注入电力系统的 比重越大，系统就越不稳定。不断增加的风电容量可能导致更严重的频率偏移，频率扰动现 象会更加明显。在负荷动态变化的过程中，如果风电机组逐步替代火电机组，仅仅提供充分 的旋转动能和备用是不够的，仍旧需要增加合适的控制环节，才能够避免频率震荡。因此， 当风力发电机组大规模替代传统发电机组接入系统时，必须具备与传统发电机组相似的频 率响应能力。 风电场完成快速频率响应功能改造后，应该在风电场并网点通过现场试验验证是 3 CN 111614104 A 说　明　书 2/5 页 否具备快速频率响应功能，然而现有检测手段在检测效率、检测效果和经济性等方面存在 不足，给电网运行和管理带来了一系列挑战。
技术实现要素：
本发明适用于新能源发电技术领域，提供了一种检测风电场快速频率响应功能的 方法，风电场穿透功率越大，即风电注入电力系统的比重越大，系统就越不稳定；不断增加 的风电容量可能导致更严重的频率偏移，频率扰动现象会更加明显。因此，当风力发电机组 大规模替代传统发电机组接入系统时，采用本方法具备与传统发电机组相似的频率响应能 力。 为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是： 一种检测风电场快速频率响应功能的方法，风电场利用有功控制系统、单机或加 装独立控制装置完成有功-频率下垂特性控制，快速频率响应有功-频率下垂特性通过设定 频率与有功功率折线函数实现，使其在并网点具备参与电网频率快速响应功能，完成快速 频率响应功能改造。 作为本发明的进一步改进， 开展风电场快速频率响应功能检测采用频率信号发生装置模拟场站并网点PT的 二次侧信号，给出频率试验信号，并发送给新能源场站调频控制系统测频单元，由检测装置 记录并网点电压、电流和频率信号。 作为本发明的进一步改进， 所述风电场快速频率响应功能检测包括：频率阶跃扰动试验和模拟实际电网频率 扰动试验。 作为本发明的进一步改进， 所述检测装置包括数据记录分析仪、频率信号发生装置以及相应测试线。 作为本发明的进一步改进， 频率与有功功率折线函数式为： 式中：f为频率，其单位为Hz；fd为快速频率响应死区，其单位为Hz；fn为系统额定频 率，其单位为50Hz；Pn为新能源场站额定功率，其单位为MW；δ％为新能源场站快速频率响应 调差率；P0为新能源场站有功功率初值，其单位为MW。 作为本发明的进一步改进， 所述频率阶跃扰动试验检测风电场在频率阶跃扰动情况下的响应特性，包括阶跃 上扰和阶跃下扰；频率阶跃扰动试验期间新能源场站保持稳定运行，采集的测试数据覆盖 频率阶跃波动范围，场站功率调节稳定后进行下一项试验。 作为本发明的进一步改进， 所述模拟实际电网频率扰动试验检测风电场在模拟电网实际频率扰动情况下的 响应特性，期间风电场保持稳定运行，采集的测试数据覆盖频率波动范围，场站功率调节稳 定后进行下一项试验。 作为本发明的进一步改进， 4 CN 111614104 A 说　明　书 3/5 页 所述数据记录分析仪采集并网点电压、电流所用的电压互感器和电流互感器的精 度不低于0.2级，数据分析仪的采样频率不低于20kHz，带宽应不小于2.5kHz。 作为本发明的进一步改进， 所述频率信号发生装置为三相四线式输出；其电压输出范围宽于0～130V，输出电 压误差低于±0.1％；频率输出范围宽于1～100Hz，频率误差低于0.002Hz；相位输出范围为 0～360°，相位输出误差低于±0.1°。 作为本发明的进一步改进， 所述频率信号发生装置的信号发生周期不大于100ms，进行电压和频率曲线编辑。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 本发明提供了一种检测风电场快速频率响应功能的方法；风电场利用有功控制系 统、单机或加装独立控制装置完成有功-频率下垂特性控制，该控制通过设定频率与有功功 率折线函数实现，使其在并网点具备参与电网频率快速响应功能。风电场完成快速频率响 应功能改造后，通过数据记录分析仪、频率信号发生装置等仪器开展频率阶跃扰动试验、模 拟实际电网频率扰动试验，验证风电场是否具备快速频率响应功能，保证在风电容量不断 增加条件下电网频率稳定。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。 图1是风电场快速频率响应有功-频率下垂特性示意图； 图2是现场试验接线示意图； 图3是频率阶跃下扰时的有功响应波形； 图4是频率下扰时的有功响应波形； 图5是快速频率响应测试工况表； 图6是频率阶跃扰动试验内容表； 图7是频率阶跃扰动试验表； 图8是模拟电网频率扰动试验内容表； 图9是模拟电网频率扰动试验表。