第22卷第11期 刘梦欣等电力系统频率控制理论与发展 141 式中M=∑∑9pAk:N=∑∑9p时： 参考依据。文献[54]提供了一种结合机组实际运行 k∈m,kE%jen jen,jen kem 过程实时获得调节速率及精度的计算方法。由于 其余各参数见文献[46]。该模型能随时进行负荷及 AGC服务是电量不多而以容量服务为主的辅助服 发电调整，达到随时监控系统频率及提高供电质量 务，所以文献[55]用概率学中的实用当量电价法， 的效果。 回避了复杂的随机生产模拟技术，建立了一个保证 文献[47]考虑了双边合同对动态特性的影响， 金制度，从而为AGC日后的考核和结算提供了一 引入了如下模拟双边合同的配电公司参与矩阵 种有效的考评方法。 (Distribution Participation Matrix,DPM)的概念， 上述方法都是从实际数据辨识出机组的跟踪能 改进了传统的两区域AGC系统。以两区域系统为 力并判别其是否达到要求来进行的，但是由于AGC 例，DPM为 的实际出力与发电指令之间是一个动态的非线性关 DPM=(cpf)ax4 (15) 系，而其指标不仅与机组的跟踪性能有关，还与一 式中cpf一合同参与因数 些不易合理排除的外在因素有关。为此，文献[56] DPM的行数与发电公司数目相等，列数等于配电公 基于AGC机组承担责任大小，将控制区域总的AGC 司的数目。DPM概念的引入有利于合同的可视化和 分解为机组，用控制区域总的发电功率与基准出力 具体实施。 之差和频率误差的相关系数作为AGC性能指标， 文献[48]根据控制区域的节点方程和运行点附 并以系统频率误差的平方为标准，构成控制区域 近的线性化，假设有功和无功已经实现解耦，建立 AGC的总任务描述来进行考评。 了多输入多输出的控制区域状态空间模型并对该模 4.7.5AGC的软件实现 型加入了状态反馈控制，采用先进的最优控制方法 AGC软件包是国电南瑞科技股份有限公司集 设计得到PI控制器的系数矩阵实现了AGC的功能。 20多年来的开发成果与工程经验研制出来的新一 文献[49]研究和设计了电力市场中LFC辅助服务的 代AGC软件包。具备LFC、在线经济调度、AGC 交易模式和义务型频率控制服务、统一调度有偿型 性能监视、成本分析等多项功能，它既可以实现单 频率控制服务以及双边合同型频率控制服务这三种 机控制，也可以实现对电厂及电厂群的集中控制与 模式及其实施方案，比较完整地模拟分析了电力市 超短期负荷预报的结合，实现AGC的超前调节： 场中的AGC运行状况。文献[50]基于排队理论建立 与安全约束调度的结合，实现联络线或稳定断面的 了一种用于第三方LFC的数据交互模型。文献[51] 安全稳定控制：引入ACE动态死区过滤器，完全消 则提出了一种在电力市场环境下，电网AGC辅助 除了高频噪音的影响：可以以电厂上网报价为依据， 服务市场化的实现方法。 确定机组的最优出力，使总的购电成本最低并提供 在电力市场的实践过程中，发达国家已采取多 与电力市场技术支持系统的接口：可以建立控制区 种方式来保障电力市场中AGC的顺利实施5，建 域模型，实现各控制区域内的协调控制。 立与电能交易市场并行的AGC竞价市场（如美国 该软件可运行于各种软硬件平台，广泛应用于 加州的电力市场)并将AGC与电能交易统一考虑。 我国各级电力调度。2006年1月，南瑞将AGC软 国内试点的发电侧电力市场中，也有一些实用的方 件成功移植到湖南电网能量管理系统(Energy 法和手段，但因将问题过于简化，其合理性有待进 Management System,EMS),实现了EMS大型软件 一步探讨。文献[53]以调频服务作为电力市场中的 包直接嵌入国外引进系统的第一次尝试。 一种商品为出发点，考虑了AGC机组特殊的成本、 4.7.6AGC技术面临的问题 效益和定价等因素，分析了电力市场中AGC机组 目前AGC系统的技术已从早期的模拟系统发 面临的交易和调度问题以及在电力市场初期，如何 展成现在的数字系统。即从简单、强鲁棒性和分散 合理地确定AGC机组辅助服务的经济补偿办法， 系统控制到复杂、高度非线性和连续变化的电力系 如何确定AGC机组参与竞价市场的模式和具体的 统。一些学者试图用现代控制理论达到最优性能， 竞价方法等问题，并提出了相应的解决办法和建议。 然而这些技术至今还很少应用到实际的AGC系统 4.7.4AGC的绩效考评 中。根据国内外AGC研究的成果和AGC的具体实 调节速率和调节精度是考核AGC机组的两项 施经验，分析电力市场的建立使AGC的运营方式 重要指标，也是市场环境下AGC机组参与调配的 发生的变化，可知目前电网AGC面临如下一系列第 22 卷第 11 期 刘梦欣等 电力系统频率控制理论与发展 141 式中 , i i jk Lk k mk m j n M cpf P ∈∉ ∈ = ∆ ∑ ∑ ； , i i jk k j nj nk m N cpf P ∈∉ ∈ = ∆ ∑ ∑ ； 其余各参数见文献[46]。该模型能随时进行负荷及 发电调整，达到随时监控系统频率及提高供电质量 的效果。 文献[47]考虑了双边合同对动态特性的影响， 引入了如下模拟双边合同的配电公司参与矩阵 （Distribution Participation Matrix，DPM）的概念， 改进了传统的两区域 AGC 系统。以两区域系统为 例，DPM 为 ( )4 4 ij cpf × DPM = （15） 式中 cpf —— 合同参与因数 DPM 的行数与发电公司数目相等，列数等于配电公 司的数目。DPM 概念的引入有利于合同的可视化和 具体实施。 文献[48]根据控制区域的节点方程和运行点附 近的线性化，假设有功和无功已经实现解耦，建立 了多输入多输出的控制区域状态空间模型并对该模 型加入了状态反馈控制，采用先进的最优控制方法 设计得到 PI 控制器的系数矩阵实现了 AGC 的功能。 文献[49]研究和设计了电力市场中 LFC 辅助服务的 交易模式和义务型频率控制服务、统一调度有偿型 频率控制服务以及双边合同型频率控制服务这三种 模式及其实施方案，比较完整地模拟分析了电力市 场中的 AGC 运行状况。文献[50]基于排队理论建立 了一种用于第三方 LFC 的数据交互模型。文献[51] 则提出了一种在电力市场环境下，电网 AGC 辅助 服务市场化的实现方法。 在电力市场的实践过程中，发达国家已采取多 种方式来保障电力市场中 AGC 的顺利实施[52]，建 立与电能交易市场并行的 AGC 竞价市场（如美国 加州的电力市场）并将 AGC 与电能交易统一考虑。 国内试点的发电侧电力市场中，也有一些实用的方 法和手段，但因将问题过于简化，其合理性有待进 一步探讨。文献[53]以调频服务作为电力市场中的 一种商品为出发点，考虑了 AGC 机组特殊的成本、 效益和定价等因素，分析了电力市场中 AGC 机组 面临的交易和调度问题以及在电力市场初期，如何 合理地确定 AGC 机组辅助服务的经济补偿办法， 如何确定 AGC 机组参与竞价市场的模式和具体的 竞价方法等问题，并提出了相应的解决办法和建议。 4.7.4 AGC 的绩效考评 调节速率和调节精度是考核 AGC 机组的两项 重要指标，也是市场环境下 AGC 机组参与调配的 参考依据。文献[54]提供了一种结合机组实际运行 过程实时获得调节速率及精度的计算方法。由于 AGC 服务是电量不多而以容量服务为主的辅助服 务，所以文献[55]用概率学中的实用当量电价法， 回避了复杂的随机生产模拟技术，建立了一个保证 金制度，从而为 AGC 日后的考核和结算提供了一 种有效的考评方法。 上述方法都是从实际数据辨识出机组的跟踪能 力并判别其是否达到要求来进行的，但是由于 AGC 的实际出力与发电指令之间是一个动态的非线性关 系，而其指标不仅与机组的跟踪性能有关，还与一 些不易合理排除的外在因素有关。为此，文献[56] 基于 AGC机组承担责任大小，将控制区域总的 AGC 分解为机组，用控制区域总的发电功率与基准出力 之差和频率误差的相关系数作为 AGC 性能指标， 并以系统频率误差的平方为标准，构成控制区域 AGC 的总任务描述来进行考评。 4.7.5 AGC 的软件实现 AGC 软件包是国电南瑞科技股份有限公司集 20 多年来的开发成果与工程经验研制出来的新一 代 AGC 软件包。具备 LFC、在线经济调度、AGC 性能监视、成本分析等多项功能，它既可以实现单 机控制，也可以实现对电厂及电厂群的集中控制与 超短期负荷预报的结合，实现 AGC 的超前调节； 与安全约束调度的结合，实现联络线或稳定断面的 安全稳定控制；引入 ACE 动态死区过滤器，完全消 除了高频噪音的影响；可以以电厂上网报价为依据， 确定机组的最优出力，使总的购电成本最低并提供 与电力市场技术支持系统的接口；可以建立控制区 域模型，实现各控制区域内的协调控制。 该软件可运行于各种软硬件平台，广泛应用于 我国各级电力调度。2006 年 1 月，南瑞将 AGC 软 件成功移植到湖南电网能量管理系统（ Energy Management System，EMS），实现了 EMS 大型软件 包直接嵌入国外引进系统的第一次尝试。 4.7.6 AGC 技术面临的问题 目前 AGC 系统的技术已从早期的模拟系统发 展成现在的数字系统。即从简单、强鲁棒性和分散 系统控制到复杂、高度非线性和连续变化的电力系 统。一些学者试图用现代控制理论达到最优性能， 然而这些技术至今还很少应用到实际的 AGC 系统 中。根据国内外 AGC 研究的成果和 AGC 的具体实 施经验，分析电力市场的建立使 AGC 的运营方式 发生的变化，可知目前电网 AGC 面临如下一系列