“二十大”提出加快规划建设新型能源体系，在强调低碳化、绿色化导向的同时，更加重视协调发展与安全的双重逻辑。实现传统能源体系向现代能源体系的稳定过渡，同传统电源有着截然不同运行特性的风电，如何做到“立得住，立得稳，立得好”，不仅需要了解电力系统安全特性，实现同电力系统的协同发展，更需要正确认识自身运行特征，以支撑新型能源体系的规划建设。

电力系统频率与频率变化率

频率的允许波动范围在0.2~0.5Hz内，过大的频率变化引发电力系统低频减载事故，甚至导致电力系统的“崩溃”。

频率变化率RoCoF(rate of change of frequency)，是反映电力系统频率稳定的重要特性参数之一。功率缺额发生后，RoCoF在系统频率变化起始时刻达到极值，大小决定于功率缺额比例及系统惯性（惯性响应）。随着系统调节备用的逐步投入，RoCoF被减小至零，此时系统频率达到变化极值。

维持系统频率不越限，保证系统频率安全，关键在于控制RoCoF。

风电的频率调节性能

风电通过电力电子单元接入电网，调节速度可达到百毫秒级。

一些国家地区的风电已实现了快速调频（FFR）工程运用，风电机组可在500ms内完成全调节响应（t1），几乎同步于传统发电机组的惯性响应。在频率变化初期投入的调节备用，将迅速降低系统RoCoF，阻断频率跌落，减小频率跌落深度，对于RoCoF初值较大的低惯性系统尤其重要。

风电的频率调节能力

风电的调节能力是风电并网技术关心和讨论的问题，我们通过同火电机组调节能力的对比，得到对风电的调节能力的直观认识。

考虑二者特性存在巨大的差异，在以下几个方面做技术处理：

风电机组的容量小：系统频率的变化幅度同功率缺额比例相关，因此可以将机组能提供的调节能量折算到单位容量。

负荷实时变化：电力系统中的电源负荷动态大幅变化是发展趋势，需要在全负荷范围内对比风电火电调节能力。

风电不具备持续调节能力：频率变化初期数10秒是电力系统频率稳定关键，比较不平衡发生后0~30s可提供的调节能量更具实际运用意义。

下图为风电火电调节能力，在频率变化初期（0~30s），风电的可提供的调节能量远高于火电。

风电波动性与电力系统频率

由于电力系统自身具备很强的调节能力，一般只有严重的功率缺额才会导致足以影响系统安全的频率波动。2015年5月19日，造成华东电网0.44Hz的频率波动的锦苏直流闭锁事件，闭锁发生瞬间（毫秒级）形成的功率缺额达3.55%。

在大量汇聚并入电网后，风电才具备影响系统的能力。这一汇聚过程存在“汇聚效应”，大量机组的功率波动相互抵消，风电的整体波动性降低，对电网频率稳定影响降低。以某风场为例，其功率每秒功率变化0.0117%，是锦苏直流闭锁造成缺额的0.0033倍，风电波动并不足以引起系统频率大幅波动。

电力系统频率的发展趋势

在风电等新能源装机的影响下，系统频率特性将出现新的发展趋势：

一是新能源波动性的影响，风电波动幅度随着时间尺度的增加而增加，系统功率备用需求增加。同时，新能源装机挤占同步机开机空间，系统中长时间尺度功率调节备用降低。一“增”一“降”，系统频率的稳定模式可能随之改变。

二是系统惯性降低，风电等新能源装机增加导致系统惯性降低，低惯性系统频率变化的超调量即使不大，但是由于上升时间很短，可能导致系统频率出现类似电压那样的闪变问题。

总结

“频率”稳定是涉及多学科交叉的系统性科学问题，做到客观分析、认识本质才是解决问题的基础。为此，文中根据近期的技术研究成果，对相关概念及问题做了粗浅的梳理。

（图片来源：veer图库）