（1.国电南京自动化股份有限公司 江苏南京 210032；2.力信（江苏）能源科技有限责任公司 江苏镇江 212002）
摘要：本文介绍了调频背景及AGC调频机理，讨论了AGC响应效果评价指标及其对调频收益的影响，结果表明：综合指标K受到调节速率K1，响应时间K2以及调节精度K3的影响，K值越大，调频单位里程价格更高，调频里程更长，因此调频收益越高
关键词：联合调频；AGC; 调节指标；调频收益
1.概述
频率、电压和波形等三项是表征电能质量的主要指标。在稳态情况下，同一交流电力系统的频率是一致的。当电力系统发电出力与系统负荷不平衡时，频率将随之发生变化。因此，频率是最为敏感、最能直接反映电力系统有功功率平衡运行参数，也是电能质量指标中要求最为严格的一项指标。所以，独立电力系统有功功率的平衡问题也就成了对系统频率的监视和对发电机功率的调节问题[1-6]。当发电量小于用电负荷时，系统频率降低，反之升高。电能具有瞬时特性，调度人员在任意时刻，都要努力实现发电与用电负荷相等，以此将频率调节在安全范围内，比如国内频率50Hz，3GW以上的大容量电力系统允许偏差为±0.2Hz，中小容量电力系统允许偏差为±0.5Hz。
2.频率及AGC原理
2.1 调频及AGC调节过程
频率变化受到用电负荷PL，发电量PG的双重作用，行业通常将频率随用电负荷PL的变化称之为负荷特性，将频率随发电量PG的变化称之为发电特性或机组特性。负荷曲线与发电曲线的交叉点，为系统实时状态点。如图1中的a、b、c、d点。比如a点，发电量PG=负荷PL，频率保持在f，此时系统平稳运行，状态坐标为（f，PG，PL）。
.png)
图1 发电曲线与负荷曲线
Fig.1 Generation curve and load curve
对于电力系统而言，稳定是短暂的，用电负荷处于时刻变化中，假设在某一时刻，用电负荷PL突然增加到PL_h，若要维持频率f不变，理论上发电量由PG增加到PG_h ,达成新的状态点b（f，PG_h，PL_h）。然而这一切都需要来自发电侧的响应。假如发电侧不动作，即PG不变（PG<PL_h)，此刻频率果断下降，系统状态点将沿着负荷曲线2由b下降到c（fL，PG_h，PL_h）。但是发电机组有自动调节功能，在发电机组调速器的作用下，将因频率的下降而增加出力，机组状态将由a点出发，沿着发电曲线一路抬升，与负荷曲线2形成十字交叉点d，达到新的平衡点。此刻的状态坐标为d（fm，PG_m，PL_m) 。以上调节过程为机组自发过程，也就是一次调频。一次调节平衡点d并不是我们目标状态点，它离目标点b（f，PG_h，PL_h）还有差别，频率差别Δf=f - fm，发电功率差别ΔPG=PG_h - PG_m。因此，我们将机组自主进行的一次调频称为有差调节。
于是需要二次调节，机组接受指令，增加ΔPG的出力，调节系统达到目标状态点b，频率回到初始点f，这一过程称之为二次调频。二次调频有人工调节和自动调节2种，人工调节误差大，响应慢，逐渐被自动调节替代，这个自动调节过程也就是我们常常提起的AGC调频。AGC调节同样适用于三次调频。
2.2 AGC调频效果及表征参数
表征AGC机组调频性能的参数有四个，分别是调节速率、响应时间、调节精度以及综合指标[5]。
2.2.1 调节速率
调节速率K1，指发电机组或发电单元响应AGC控制指令的速率，计算公式为：
K1=本台机组实测速率/控制区域内所有AGC机组的平均调节速率
这里强调一下，参与AGC调频的不止于燃煤电厂，还包括燃气发电，水力发电以及核电，他们的调节速率各不相同，常规煤电调节速率为额定容量的1.5%/min,例如600MW煤电机组的调节速率在9MW/min;燃气机组调节速率更快，为装机总容量的3%/min，水电调节速率更快，约为装机容量的20%/min;对于核电，更适合平稳运行，非特殊情况，不用核电调频。煤电的K1最低，普遍在1以下，燃气K1值较大，普遍在1以上，水电机组K1值最高，达到满分。
2.2.2 响应时间
响应时间K2，指的是发电单元响应AGC指令的时间延时，定量化的核定公式如下：
K2=1-发电单元响应延迟时间/5min
说明：这里的时间差指的是接到AGC指令到机组动作之间的延迟，比如燃煤机组。
响应时间普遍在1分钟左右，最差2分钟，最好30s以内，因此K2值在0.6-0.9之间；水电响应时间通常在20s以内，其K2值在0.93以上。
2.2.3 调节精度
调节精度K3，指的是发电单元响应AGC指令的精度，计算公式为：
K3=1-发电单元调节误差/发电单元调节允许误差
其中发电单元调节允许误差为其额定出力的1.5%，比如本次AGC指令为10MW，则其偏差在±150kW。燃煤机组调节误差在1%以内，因此K3在0.7-0.9之间。
2.2.4 综合指标
综合指标K，是以上3个参数的综合性能算数平均：
K=0.25×（2K1+K2+K3）
.png)
图2 K值与调频里程的相关性曲线
Fig.2 Correlation curve between K value and frequency modulation mileage
根据南方电网规则，K1最高为5，K2、K3最高为1，因此综合指标K值最大为3。以上性能指标除了表征调频单元参与AGC响应效果之外，更重要的是性能指标的高低直接影响机组调频收益。调度机构将单位报价V与K值的比值（V/K)作为竞价排名的指标P，依次从低到高排序，排名靠前者中标，比如A机组报价10元/MW,K值0.8，B机组报价13元/MW，K值1.5，则调频性能指标PA=12.5，PB=8.66，于是价格高B机组反而优先中标。这种综合指标评定法做到了K值越高，收益越好，也实现为效果付费的承诺。另外，针对K值高的机组，调度中心还能增加调频里程（单位MW），机组收益进一步扩大，如图2为K值与调频里程的相关性曲线。
结束语
频率是电力系统的一个重要参数，频率调节维系电力系统的安全与否，其调节效果表征参数包括调节速率K1，响应时间K2，调节精度K3以及综合指标K。综合指标K受到调节速率K1，响应时间K2以及调节精度K3的影响，K值越大，调频单位里程价格更高，调频里程更长，因此调频收益越高
参考文献
[1]黄文伟.自动发电控制(AGC)的原理及应用[R].贵州电力调度通信局.
[2]文贤馗,张世海,邓彤天,李盼,陈雯.大容量电力储能调峰调频性能综述[J].发电技术,2018,39(6):488-492.
[3]潘冬辉. 鞠振河火电厂储能调频的应用前景[J].电子技术与软件工程,2019,7:225.
[4]关于组织开展广东调频辅助服务市场模拟运行的通知. 国家能源局南方监管局,2017.12.
[5]南方（以广东起步）调频辅助服务市场模拟运行情况[R].北京.2018.
[6]刘千杰等.基于大规模储能的调频技术研究[R].南京.2018.