近日，山西电网的一份文件要求引起业内广泛关注。

这是国网山西公司2020年4月下发的《关于开展新能源场站一次调频改造工作的通知》中的一项要求。根据该文件：

新能源一次调频改造工作技术指标应满足《电力系统网源协调技术规范》（DL/T1870-2018）“新能源一次调频技术指标”相关要求；通过保留有功备用或配置储能设备，并利用响应的有功控制系统或加装独立控制装置来实现一次调频功能。

可见，无论新电站、老电站，都要有“一次调频”能力。

似乎一夜之间，具备“一次调频”能力，成为光伏电站的一项必备技能！

除了山西之外，西北五省（陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆）、南网辖区五省（云南、贵州、海南、广东、广西）、湖北、湖南等12个省的电网公司，都下发专门文件，要求存量风电场、光伏电站进行一次调频改造，新投产电站要具备一次调频功能；其他省份虽未发单独文件，但都按照“两个细则”里的规定，对一次调频安装有所要求。可见，“一次调频”已经逐渐成为全国范围内对新能源项目的要求。

电网提出“一次调频”要求为哪般？

为何突然之间，电网对新能源电站的“一次调频功能”推广如此迫切？而且，要求如此苛刻？

个人认为，主要原因是：新能源电站在各电网的占比大幅增加，给电网的频率稳定性带来较大的影响！

根据全国新能源消纳监测预警中心的数据：截止2020年3月底，已经有20省的风电、光伏累计装机占到本省总装机的20%以上，青海甚至超过50%！

从上图可以看出，西北电网4省的风、光总装机占比均达到32%以上。

光伏等新能源机组输出电力与传统火电有所不同，当电网受到比较大的扰动时，电网频率将发生偏移，需要系统惯量对频率的变化进行调节。

光伏等新能源机组输出电力与传统火电的差异如下表所示。

当电网受到比较大的扰动时，电网频率将会发生偏移，需要系统惯量对频率的变化进行调节。

如果光伏等新能源机组占比极少，系统惯性可轻松控制偏移的幅度；反之，如果光伏等新能源机组占比较大，系统惯性就会不够用，无法将电网的频率控制在稳定范围内。

因此，当电网中的新能源装机达到一定占比时，若机组自身无法实现快速调节频率扰动，就会给电力调度带来频繁的调峰、调谷压力，也容易造成电网区域脱网等事故。

风电、光伏项目出力受天气瞬时波动影响很大，由于占比过高，传统的调频电站不足以及时修补这种频繁、大负荷的频率波动，因此直流闭锁或功率骤降引发的系统频率稳定风险越来越大。因此，新能源占比最大的西北电网，是最早提出“一次调频”要求的地区。

如何实现“一次调频”的指标要求？

光伏电站如何才能具备“一次调频”能力？首先来看一下，“一次调频”有什么特点。

其实，电站调频分“一次调频”、“二次调频”，其特点如下表所示。

从上表可以看出，

“一次调频”特点是：“快”、“快”还是“快”！要2秒内就启动，15秒内完成，因此，又被成为“快速调频”。

对于老的光伏电站，一般用电话参与调频调度。15秒，电话还没接完，调频就要完成了。可见，人工调频是不可能这么快的，必须要靠光伏电站的控制系统实现“自动调频”。因此，在山西电网的文件中，也给出了解决方案。

1）保留有功备用或配置储能设备

保留有功备用，对于电站的电量损失非常大，经济性差；

配置储能设备，是一个经济性相对较好的方案。

2）加装有功控制系统，或者独立控制装置

光伏电站要实现“自动调频”，必须要有专业的控制系统。因此，无论新建电站，还是老电站改造，都应该增加“快速频率响应系统”装置。

“快速频率响应系统”由硬件和软件两部分组成，具体如下表所示：

未来，对于新建光伏电站，增加上述“快速频率响应系统”的软硬件设备将成为必备选项；

对于老电站，要实现“一次调频”功能，则必须进行“快速频率响应系统”改造，涉及的主要改造成本如下：

1)   发电机组调节速度、调节精度的改造费用；

2)   通讯速度优化提升改造费用；

3)   快速频率响应系统采购、调试费用；

4)   快速频率响应功能入网检测费用。