日前，山西電網發(fā)文要求接入在35千伏及以上的已投產的新能源場站進行一次調頻改造，并且明確了新投產的新能源場站須具備一次調頻功能方可并網運行，引起了行業(yè)熱議。但實際上，這并不是電網第一次推出風、光伏場站的快速調頻改造。

　　

　　早在2016年，西北電網(含青海、陜西、新疆、寧夏、甘肅)新能源場站就啟動了快速頻率響應試點工作，此后區(qū)域內的不少光伏電站業(yè)主也就快速調頻改造等進行了招標。

　　

　　2019年，南方電網也要求轄區(qū)內的廣東、廣西、貴州、云南、海南五省35 kV及以上電壓等級并網的光伏電站以及110 kV及以上電壓等級并網的風電進行一次調頻，明確新建新能源場站在全場站正式投產運行后2個月內應進行一次調頻試驗并投入一次調頻功能。此外，湖南、湖北以及山西也專門出臺文件要求新能源場站需具備一次調頻能力。

　　

　　究其原因，隨著我國光伏、風電裝機的不斷攀升，新能源在整個電力系統(tǒng)中的占比也逐步提高，“以風電、光伏為主的新能源發(fā)電因直接受到天氣變化影響，發(fā)電很不穩(wěn)定，相較于火電、水電等傳統(tǒng)發(fā)電，這是極大的弊端”，國能日新一次調頻技術專家告訴光伏們，隨著新能源占比越來越高，大電網中這種輸出電量波動將越來越明顯，給電網維持供需平衡穩(wěn)定帶來極大挑戰(zhàn)，同時傳統(tǒng)的調頻電站將很難響應這種頻發(fā)的、大額的快速調整。”

　　

　　“不僅僅是對電網提出了挑戰(zhàn)，從用戶端來說，電量的過多或過少帶來的頻率過高或過低，直接影響著用電設備的正常運轉，會造成設備損壞或生產效率降低”，該技術專家補充道。

　　

　　以西北地區(qū)為例，中國電科院新能源研究中心主任張軍軍在此前的演講中介紹，為促進西北電網內新能源消納，網內常規(guī)電源已按照“負備用”安排開機方式，擠占了具有轉動慣量的常規(guī)水、火電機組空間，電源結構發(fā)生較大變化，電網可用的快速頻率響應資源逐步減少。

　　

　　來源：中國電科院

　　

　　“中午時段新能源達日最大發(fā)電出力時，全網火電機組深度調峰運行，無法提供向下一次調頻能力，電網頻率控制特性的結構性困境日趨明顯，造成頻率安全風險進一步加大”，張軍軍補充道。

　　

　　電網友好性將直接決定“十四五”光伏、風電的市場規(guī)模

　　

　　實際上，新能源占比的迅速提升，對消納以及電網穩(wěn)定性帶來的挑戰(zhàn)已經成為共識。與要求快速調頻改造類似的是，最近山東、青海等省份均在2020年的光伏競價配置中提出了配套儲能的要求。不少行業(yè)人士認為，消納空間、調峰、電網安全這都是電網公司的職責，強加到新能源發(fā)電企業(yè)身上，這并不公平。“光伏電站好不容易要進入平價了，配套儲能的話又回到以前了”，某行業(yè)人士抱怨道。

　　

　　如果單純從光伏行業(yè)的角度來看，這是可以理解的。但不得不引起關注的是，電網消納已經成為風、光電站新增容量的決定性因素之一。從全國的裝機規(guī)模來看，各省基本都要以電網公司給出的消納空間來決定當年的新增規(guī)模。在國家優(yōu)先消納的支持性政策退坡之后，要想在競爭激烈的電力市場殺出一片天地，首當其沖的就是如何突破電網的約束。

　　

　　其中利益集團博弈導致電力調度偏好等原因，這不是一個行業(yè)能夠解決的問題，擺在光伏行業(yè)面前是，如何通過自身的努力去搶消納。“讓電網發(fā)自內心的支持光伏發(fā)展，首先最重要的就是如何讓光伏電力成為電網友好型電源”，某資深能源行業(yè)人士余華(化名)感慨，盡管這個問題爭議頗多，但不得不承認的是，這是光伏邁向市場化競爭無法回避的問題。

　　

　　無論是快速調頻還是儲能配置的要求，都是基于這一大背景下的產物。余華認為，“如果新能源想要成為未來的主力能源形勢，承擔電網調頻的職責是必不可少，這是‘成年禮’之后的光伏、風電不得不面對的現實”。

　　

　　“新能源快速調頻能力將會是和AGC、AVC一樣，成為新能源電站必須具備的剛需能力，安裝快速頻率響應系統(tǒng)，也是電站響應電網要求履行電站責任的必要舉措。通過快速頻率響應功能工作的改造，機組調節(jié)速度和精度都將得到改善，電站整體發(fā)電控制效果將提升一個層次，能更加快速、準確的響應電網調度”，據國能日新技術專家分析稱，隨著電力交易和平價時代的到來，新能源電站對于電網是否“友好”是實現最大化消納的重要約束條件，而快速頻率響應功能及AGC/AVC正是保障電站發(fā)電優(yōu)先權的主要利器。

　　

　　快速調頻將成為新能源場站必備“技能”

　　

　　據張軍軍介紹，2016-2017年，西北電網新能源場站快速頻率響應試點階段工作全部完成。在報請國家能源局西北監(jiān)管局同意后，2018年國家電網西北分部組織西北各省(區(qū))電力公司及相關新能源發(fā)電企業(yè)開展了新能源場站快速頻率響應功能的推廣應用。目前，國內新能源參與電網一次調頻已開展相關試點研究，逐步步入實用化階段。

　　

　　根據國家能源局2018年第8號公告已批準電力行業(yè)標準《電力系統(tǒng)網源協調技術規(guī)范》DL/T 1870，明確新能源場站應具備參與電網快速調頻能力，該標準于當年10月1日起正式實施。

　　

　　實際上，除了上述提到的已經明確發(fā)文要求新能源場站進行快速調頻改造之外，東北、華東、華中以及華北地區(qū)也在“兩個細則”考核中提出了相關的要求。

　　

　　“一般單獨發(fā)文要求進行快速調頻改造的區(qū)域，都明確了滿足接網條件的新能源電站必須在某個時間節(jié)點前完成改造，這樣該區(qū)域符合條件的電站一般就會自覺的開展招標工作了。另外，目前部分地區(qū)有一次調頻補償，對于業(yè)主來說，早安裝早得到補償”，據知情人士透露，有些區(qū)域只是在雙細則中提到了一次調頻相關指標或考核標準，未明確下發(fā)通知，所以電站一般還在觀望狀態(tài)。這也和各區(qū)域新能源分布、占比有關，新能源占比相對高的區(qū)域，一般會加快開展速度。

　　

　　不可否認的是，我國風、光裝機規(guī)模正快速提升，各區(qū)域對新能源場站具備快速調頻能力的要求已經勢在必行。對于投資企業(yè)來說，這也是一項不可避免的“功課”。

　　

　　據國能日新一次調頻技術專家介紹，目前存量電站進行快速調頻改造主要有以下幾種可行的方案，包括改造電站AGC系統(tǒng)實現、新增快速頻率響應裝置實現、逆變器或風機自身改造實現以及配備具有調頻功能的儲能裝置等。

　　

　　現有AGC系統(tǒng)的改造主要受限于當前AGC裝置的性能和廠家的改造能力等。同時，按照電網業(yè)務功能區(qū)分，一次調頻(快速頻率響應)和二次調頻(AGC)的功能實現方式不同，兩個系統(tǒng)的整合對于實際運行、調度等帶來的影響目前尚不可知，并且改造再調試成本也不低;

　　

　　新增快速頻率響應裝置是目前主流的方案，通過新增快速頻率響應裝置，和已有AGC配合聯動，和機組建立獨立專屬通道，既不影響原有二次系統(tǒng)，還能專一、快速的實現需求功能改造，屬于性價比最高的一種方案;

　　

　　通過逆變器或風機等機組改造實現一次調頻的方案想要大規(guī)模推廣也比較困難。對于光伏電站來說，逆變器本身并不具備這種功能，想要改造使得每一臺機組都能精確采集到電網頻率變化，并迅速在調度控制的基礎上實現一次調頻響應，這并不容易達到。并且大多機組容量不同，所處環(huán)境導致可發(fā)功率也不相同，如何保障最終調節(jié)量滿足要求，也是一大難題;

　　

　　儲能裝置參與一次調頻目前也是比較熱門的話題，但儲能裝置本身高昂的投資造價，以及儲能裝置自身容量大小的限制，讓眾多投資者望而卻步。但對于有些配備儲能裝置的電站來說，在不影響逆變器或風機出力的前提下，利用儲能設備高速充放電來實現一次調頻，也是可取的一種方案。

　　

　　另外，專家提醒，當下大部分區(qū)域的新建電站都要求必須配備快速調頻能力，所以新建電站首先要做的就是搞清楚當地對于該功能推廣的具體要求，然后根據自身電站機組情況，要求機組廠家及通訊鏈路均要滿足相應施工要求，使其具備快速調頻相關要求，選擇適當的廠家進行快速調頻功能安裝以及入網檢測。

　　

　　對于光伏、風電行業(yè)來說，只有盡力去解決電力波動性的先天劣勢之后，才有資格去跟電網“談條件”，來爭取新能源的發(fā)展空間。