頻率是描述電能質量的重要參數。只有同步電網范圍內所有發(fā)電機的有功出力等于總負荷需求，頻率才能夠保持在標稱值。由于負荷需求是時刻變化的，會引起系統(tǒng)有功功率出現不平衡，進而導致電網頻率偏離標稱值波動。

為保證電網的安全穩(wěn)定運行，需要通過一系列手段和措施對頻率的波動態(tài)勢進行限制和約束，這就是參與頻率控制的各個控制區(qū)需要進行的有功平衡調節(jié)行為。因此，有必要將頻率控制目標抽象為運行控制中的調節(jié)責任，再將其按照一種公平的方式分配給各個參與調頻的區(qū)域。區(qū)域的調節(jié)責任明確之后，借此制定評價原則，再通過量化指標來引導和規(guī)范各區(qū)域的控制行為，以滿足電網的安全穩(wěn)定運行要求。

在頻率控制性能評價方面，北美電網先后實施過三個系列標準：A系列標準、CPS系列標準和BAL 001 2標準?，F行的BAL 001 2標準，保留了原CPS系列標準中的CPS1子標準，并用BAAL標準取代了原CPS2子標準。

目前我國電網廣泛實施的評價方式是以北美CPS系列標準為藍本進行設計的，其在指標形式上與后者類似，在評價時段上與后者差異較大，本文稱之為“時段CPS標準”（Period-Control Performance Standard, P-CPS），其包括兩個指標：“時段CPS1指標”和“時段CPS2指標”。

雖然P-CPS對電網頻率的穩(wěn)定控制起到了積極的作用，但一些研究表明其在指標設計和評價方式上存在一些不足。文獻[14]以廣東電網為例，論述了在提高頻率控制性能方面，不能一味追求CPS考核成績，應兼顧節(jié)能、經濟調度，統(tǒng)籌安排。文獻[15]指出CPS標準考核下的調頻模式存在的問題，如自動發(fā)電控制（Automatic Generation Control, AGC）頻繁調整、出現過調或欠調的情況。

文獻[16]以華東電網為例，對CPS考核中部分省網的調頻困境進行了分析，提出打破分區(qū)CPS考核限制，優(yōu)化網內調頻資源配置的方案。文獻[17]分析了南方電網CPS標準考核方法的弊端與參數設置上的問題，提出了改進建議和優(yōu)化方案。文獻[18]指出現行標準不適用于現有的頻率調節(jié)管理現狀，不利于調動控制區(qū)域調節(jié)的積極性，不能滿足精細評價的要求。文獻[19]對比分析了我國標準與北美標準在評價與考核上各自的特點及優(yōu)劣。文獻[20]指出不同規(guī)模的區(qū)域對CPS標準存在適用性差異的問題。

理論分析和運行實踐反映出頻率控制中出現的上述問題，主要原因是控制效果的評價沒有直接從電網安全穩(wěn)定運行的要求出發(fā)，導致對頻率控制行為的規(guī)范不到位。反觀北美電網在設計頻率性能評價標準中，依據的控制要求很明確：保證頻率波動在1年中的方均根值小于目標值[21]；限制頻率連續(xù)越限的時間不多于30min。

我國電網沒有類似的關于頻率控制的規(guī)定，但在電力企業(yè)聯合會于2011年修訂的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術導則》（簡稱《導則》）中提出了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的各項要求，其中包含頻率控制的一些原則和要點，因此《導則》可作為設計新評價方法的依據。

本文從系統(tǒng)運行的安全性要求出發(fā)，依托《導則》的規(guī)定提出一套理論完備的頻率安全評價方法（Frequency Security Assessment Method, FSAM），包括評價指標及評價方式的設計，以規(guī)范控制區(qū)域的有功平衡調節(jié)行為，保證在其分享互聯帶來益處的同時，系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。

圖1 電網安全穩(wěn)定控制框架結構

結論

本文從系統(tǒng)安全運行角度出發(fā)，以《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術導則》中的規(guī)定為依據，歸納出頻率控制的安全性要求：正常情況下（無擾動或小擾動）頻率留有一定的安全裕度；Ⅰ類擾動情況下頻率能夠快速恢復至安全允許范圍。鑒于此，設計了一種新的FSAM，包括考察正常情況和Ⅰ類擾動下區(qū)域ACE控制效果的指標和相應的評價方式。

仿真結果表明：正常情況下，FSAM能夠在引導區(qū)域調節(jié)頻率滿足安全性要求的前提下，減少AGC機組的調節(jié)次數，以實現系統(tǒng)的安全與經濟運行；Ⅰ類擾動情況下，FSAM能夠引導區(qū)域快速恢復頻率至安全范圍，且對區(qū)域控制行為的評價結果較P-CPS標準更加合理。

盡管北美BAL 001 2標準同樣關注電網的安全穩(wěn)定性，且也能夠達到減少機組調節(jié)次數的效果，但由于頻差和時間限值的取值沒有從我國電網的實際需求出發(fā)，導致正常情況下頻率越限次數過多、擾動情況下頻率持續(xù)越限時間過長，因此其可行性和適用性不如FSAM。