引言

在双碳战略推进下，分布式光伏装机规模持续扩容，光伏发电固有的间歇性、波动性、时段性特征，给区域电网频率稳定调控带来极大挑战。

传统光伏电站普遍存在调频响应慢、频率采样精度不足、系统协同性差等问题，电网受扰时极易被优先切机、限制出力，既不符合华东电网新能源场站一次调频规范要求，也影响电站安全稳定并网。

以某分布式光伏电站为改造范本，通过新增新能源快速调频 PFC 系统、优化硬件部署、升级控制策略与设备通讯联动，系统化完成一次调频升级改造，补齐光伏场站频率响应短板，为同类分布式光伏电站合规改造、安稳运行提供可落地参考样板。

改造目标

项目概况

当前光伏电站调节速度缓慢，电力系统紧急状态下无法发挥作用，常被切除或限制并网出力；加之光伏发电存在时段性、间歇性，高比例并网对电网安全稳定运行构成严峻挑战。

经对光伏电站群调群控系统、通信单元、通信链路及逆变器控制系统调研梳理，分析出影响新能源厂站频率快速响应功能的主要因素，具体现状如下：

1.  主要设备：逆变器为华为品牌，群调群控系统为金智科技品牌。

2.  频率采样：群调群控系统无信号采样功能，频率、功率等数据主要来自电力监控系统，其采样周期与精度均无法满足新能源厂站快速频率响应需求。

3.  通信网络状况：XX光伏电站由某市电力公司调度中心AGC系统，经远动通道向场站远动装置下发功率控制目标值，再转发至厂站群调群控系统；群调群控系统通过数采装置采集逆变器数据，与调度有功计划值对比后，计算单台逆变器有功目标值，经数采装置下发至每台逆变器，完成功率调节。

网络拓扑图

新能源场站一次调频系统(PFC)功能概述逆变器有功分配控制

PFC检测到电网系统频率越限后，即刻激活调频控制策略；结合各逆变器运行工况、通信状态、有功功率调节裕度完成加权排序，采用等裕度法，分别计算各逆变器的有功调节指令，实现机组有功精准分配。

频率稳态平衡控制逻辑

为规避电网频率频繁越限、调节震荡问题，系统增设频率平衡门槛，该门槛为频率死区的子集。频率越限后 PFC 启动逆变器有功调节，即便频率回落至频率死区范围内，系统仍持续调节，直至频率进入平衡门槛区间，完成稳态控制。

逆变器灵敏度适配折算

依据现场实际调试结果，配置逆变器灵敏度参数，通过参数折算修正有功调节指令，匹配设备响应特性，保障调频动作精准可靠。

与 AGC 有功控制系统协同控制

在现场条件满足前提下，频率越限时 PFC 可向 AGC 下发闭锁增减负荷信号；当一次调频指令与调度 AGC 有功指令调节方向相反时，可有效避免有功功率反复震荡、来回调节。

故障工况闭锁调节逻辑

系统实时采集中枢母线三相电压，当发生单相接地等电气故障时，直接闭锁一次调频调节逻辑，不触发有功控制，保障设备与电网安全。

可配置参数（适配华东电网规范）

为满足华东电网技术管理要求，系统核心控制参数支持灵活配置，包含：

①频率上限 ②频率下限 ③频率响应死区 ④负荷调整限幅 ⑤速度变动率 ⑥采集周期 ⑦控制周期 ⑧最低负荷限值实施方案1、快速频率响应功能改造方案概述

增加快速频率响应装置与群控群调管理系统并行，当出现频率越限时，装置按照调频响应要求判断后，把功率调节指令下发给数采装置。数采装置将命令发送到每台逆变器，同时在规定的时间内监测功率调节结果，形成闭环控制如图：

XX光伏电站，逆变器矩阵经升压变压器并入主网。改造后快速频率响应装置与箱变测控通讯，完成快速调频功能。

改造后拓扑图如下：

2、场站端 PFC 系统部署

(1) 独立的 CT/PT 测控采集装置

通讯内容：实时采集母线三相电压、频率、有功、无功

接口类型：以太网接口

通信规约：IEC 104 规约

(2) 与数采装置通讯

通讯内容：实时采集各逆变器的有功、无功、有功设定反馈、无功设定反馈等遥测量；以及各逆变器的通讯状态、待机状态、故障状态、并网状态等遥信量；下发各逆变器的有功设定值（含调频控制指令）。

接口类型：以太网接口

通信规约：采用 IEC 104 规约/ModbusTCP 规约

(3) 与群控群调系统的通讯

当电网频率超出电网规定上下限时，新能源一次调频系统应协调群控群调系统，闭锁后者反向调节指令运行，当电网频率正常时应解锁。

接口类型：以太网通讯接口

通信规约：IEC 104 规约/ModbusTCP 规约

3、 站内已有设备涉及到的升级改造

(1) 群控群调系统（增加与一次调频系统的通讯）

(2) 数采装置（增加与一次调频系统的通讯）

4、控制策略

当电网频率变化越过人工定义的一次调频死区时，根据一次调频有功-频率下垂特性（通过设定频率与有功功率折线函数实现）形成初始控制目标指令，与 AGC 实现协调控制后形成最终执行的控制目标指令。可根据控制约束条件、机组的运行工况进行各机组的控制指令分配，并通过快速以太网转发给监控系统、机组执行。

以光伏站参与电网一次调频的下垂曲线为例，一次调频死区设定 0.05Hz，调差率设定 3%，最大负荷限幅设定不小于额定负荷的 6%。

光伏站参与电网一次调频下垂曲线函数示意图

5、 一次调频技术指标

（1）一次调频死区：控制在±0.05Hz 内；

（2）调差率：3%；

（3）最大负荷限幅：≥额定负荷6%，禁止脱网、停机

（4）频率阶跃扰动（出力变化≥额定6%）指标：

响应滞后时间≤2s

负荷响应速率时间≤5s

稳定时间≤15s

控制偏差≤额定出力±1%

新能源一次调频频率阶跃扰动过程调节示意图

（5）装置参数：测频精度≤0.003Hz，采样周期≤100ms。

新能源快速调频装置技术参数