新能源电网频率稳定性提升：高精度测量与快速响应调频控制

要

Acrel

随着新能源发电占比的持续提升，其固有的间歇性与波动性对电网频率稳定性提出了严峻挑战。本研究以高精度频率测量装置（ACR10R-E4S/CE）为核心，探讨其在新能源场站调频控制中的关键技术及应用效果。

通过分析其毫秒级响应、亚赫兹级分辨率及快速通信协议的性能特点，结合仿真与实际场景验证，结果表明该技术可有效支撑电网频率的动态平衡，为新能源高比例并网提供了可行的技术路径。

01

研究背景与问题提出

在“双碳”目标驱动下，风电、光伏等新能源已成为电力系统的主力电源。然而，新能源发电的随机性导致电网频率波动加剧，传统调频手段难以满足快速响应需求。如何通过高精度监测与智能调控技术实现电网频率的实时稳定，成为能源转型中的关键科学问题。本研究聚焦新能源场站的调频需求，提出基于快速频率测量与闭环控制的技术框架。

02

开学高精度频率测量装置的设计与性能典礼

本研究采用的ACR10R-E4S/CE装置，其核心性能包括：

（1）毫秒级动态响应：频率变化检测延迟低至50ms，满足一次调频的时效性要求；
（2）亚赫兹级分辨率：频率测量精度达0.001Hz，可捕捉电网微小波动；
（3）高速通信接口：基于MODBUS-TCP协议的以太网通信，传输速率较传统RS485提升10倍以上，确保调频指令的实时下发。

通过实验室测试与现场部署验证，该装置在频率突变场景下的数据采集误差小于0.002Hz，响应时间标准差控制在2ms以内。

03

调频控制策略与系统实现

针对新能源场站的调频需求，本研究提出分层控制架构：

1

数据采集层

通过ACR10R-E4S/CE实时获取电网频率及变化率，精度达99.8%。

2

决策层

设置频率动作死区阈值（如±0.05Hz），当频率偏差超出阈值时，触发一次调频模式，生成机组有功功率调节指令。

3

执行层

依托快速通信链路，指令下发至风电机组的时间低于100ms，实现秒级功率调整。
在某200MW风电场实证中，该策略将频率越限事件发生率降低76%，调频贡献度提升至85%以上。

04

应用场景与效益分析

本技术已在多个新能源场站实现工程化应用，典型场景包括：

（1）惯量调频：通过快速功率补偿平抑频率暂态波动；
（2）快速调压：结合无功控制模块实现电压-频率协同调节；
（3）多能互补：在风光储联合系统中优化调频资源分配。

经济性评估表明，采用本技术的新能源场站年均减少频率相关弃电损失约12%，并降低电网辅助服务成本30%。

05

结论与展望

本研究验证了高精度频率测量技术在新能源调频中的关键作用。ACR10R-E4S/CE装置通过毫秒级响应与高分辨率特性，为电网动态平衡提供了可靠数据基础，其构建的智能闭环控制系统显著提升了调频效率。未来研究将聚焦于多时间尺度调频策略优化，以及人工智能技术在预测-控制耦合场景中的应用。

审核编辑 黄宇