陳瀟雅，馮培磊＊，徐天奇，李 琰，趙 玉

（1.安徽金寨抽水蓄能有限公司，安徽省六安市 237300；2.云南民族大學電氣信息工程學院，云南省昆明市 650500）

0 引言

電力市場是電力改革中的重要內(nèi)容，改革的目標在于促進電力工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提高電力市場的效率，建立合理的電力市場可以打破電力行業(yè)壟斷局面增加活力[1]。電力市場背景下廠網(wǎng)分開是商業(yè)化運營的主要方式，各個電廠通過報價參與市場競爭，往往以最高的成交價格和最低的運行成本去多發(fā)電獲取較大的經(jīng)濟利益[2]。電力市場環(huán)境下，將發(fā)電從電力網(wǎng)絡中分離出來，發(fā)電廠作為獨立的經(jīng)濟實體與電網(wǎng)公司屬于不同的利益團體，存在經(jīng)濟上的買賣關(guān)系[3]。發(fā)電廠不可能無償提供該項服務，對于電力系統(tǒng)來說，優(yōu)質(zhì)安全的運行的前提下采用一些算法減小成本[4]。文獻[5]采用一種自適應控制策略有效解決超短期負荷預測精度低的問題。 AGC是調(diào)頻服務的主要提供者，漸漸從輔助調(diào)頻發(fā)展成為電力市場重要部分[6]。AGC是維持電網(wǎng)頻率、聯(lián)絡線交換功率控制的一項重要技術(shù)，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提高了保障[7]。文獻[8]在傳統(tǒng)AGC控制模型基礎上，采用基于配電參與矩陣的AGC模型模擬電力市場中的雙邊交易行為，研究了區(qū)域電力市場中聯(lián)絡線功率控制問題。文獻[9]分析了電力市場中AGC面臨的交易和調(diào)度問題，制定了合理的調(diào)頻市場規(guī)則，形成有序競爭的調(diào)頻市場并保障了電力市場環(huán)境下系統(tǒng)頻率調(diào)整的正常進行。

未來能源需求和距離的矛盾將日益突出，區(qū)域互聯(lián)已成為主要的輸電網(wǎng)絡格局[10]，當區(qū)域調(diào)頻機組發(fā)生拒動或者延遲動作等調(diào)頻機組變化的情況下，互聯(lián)區(qū)域機組如何協(xié)同參與調(diào)頻成為AGC研究的主要課題。針對上述問題，本文以三區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)絡模型為例，推導出在互聯(lián)網(wǎng)絡構(gòu)架下任意兩區(qū)域發(fā)生相同負荷擾動或不同負荷擾動時的頻率偏差、聯(lián)絡線功率頻率和區(qū)域控制偏差，直觀地展現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)各互聯(lián)區(qū)域的相互關(guān)聯(lián)。同時考慮電力市場因素，在現(xiàn)有AGC系統(tǒng)模型的基礎上改進AGC模型，推導出市場環(huán)境下AGC狀態(tài)方程并搭建仿真模型，為AGC系統(tǒng)的運行和調(diào)整提供理論支撐。當某個區(qū)域有負荷擾動或者發(fā)生負荷違約時，本該由該區(qū)域機組采用AGC機組調(diào)頻來處理本區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)情況，沒有收到負荷擾動的區(qū)域不參與調(diào)節(jié)。如果該區(qū)域機組存在拒動或者延遲動作的情況時，需要由與該區(qū)域互聯(lián)的區(qū)域協(xié)同參與調(diào)節(jié)，文中提出了一種調(diào)頻機組改變時狀態(tài)方程的修正辦法，該方法合理的選取AGC機組進行最優(yōu)調(diào)節(jié)。

1 區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)模型

電能是生活中重要的清潔能源，電能的生產(chǎn)具有一定的時效性[11]。電能一般即發(fā)即用不易存儲，其生產(chǎn)、輸送、分配和使用都是在同一時刻完成。電力系統(tǒng)中頻率如果比標準設定值大或小，則會對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，我國規(guī)定電力系統(tǒng)運行時的頻率范圍為49.8～50.2Hz[12]。電網(wǎng)中必須有足夠的機組參與AGC調(diào)頻保證系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，如何合理地減小電力系統(tǒng)中頻率波動已經(jīng)成為負荷頻率控制的主要研究課題。互聯(lián)電網(wǎng)間系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式對區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定運行至關(guān)重要[13]。假設電力系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)通過聯(lián)絡線連接起來，每個控制區(qū)域的用戶負荷需求由本區(qū)域的電源及其互聯(lián)區(qū)域的交換電量來提供。以三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)為例，A、B、C三個區(qū)域通過聯(lián)絡線互聯(lián)如圖1所示。

圖1 三區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)Figure 1 Three-area interconnected grid

當區(qū)域A和區(qū)域B在某時刻增加負荷分別為ΔPL1和ΔPL2，則有各區(qū)域聯(lián)絡線功率平衡方程式為：

為了方便理論研究，做出如下假設：

（1）在聯(lián)網(wǎng)條件下，同一區(qū)域內(nèi)的各機組由于電氣連接緊密，理論上把同一區(qū)域內(nèi)的每臺機組之間的相位值之差為零，視為同調(diào)機群，整個區(qū)域的頻率波動變化一致。

（2）每個單獨控制區(qū)域間的電氣連接非常牢固，與相鄰區(qū)域的連接有關(guān)，因此整個系統(tǒng)以單一頻率為特征，即：

式中：ΔfA、ΔfB、ΔfC分別為區(qū)域A、B、C的頻率偏差；Δfs為由區(qū)域A、B、C三個區(qū)域構(gòu)成的系統(tǒng)頻率偏差。

聯(lián)立以上各式，推出：

（3）當區(qū)域A與區(qū)域B的負荷增量相同時，即ΔPL1=ΔPL2=ΔPL，因此有：

（4）當區(qū)域A與區(qū)域B的負荷增量不同時：

式中：BA、BB、BC為三個區(qū)域的自然頻率特性系數(shù)；為三個區(qū)域的設定的頻率偏差系數(shù)；分別表示A、B、C區(qū)域的控制偏差；Bs表示系統(tǒng)頻率偏差系數(shù)。

2 電力市場AGC模型

基于電力市場的背景下AGC控制目標主要有兩個，第一是將系統(tǒng)的頻率恢復到額定值；第二使不同區(qū)域內(nèi)的各個發(fā)電單元的出力盡可能的滿足合同要求[14]。為了將區(qū)域控制偏差消除，各個電廠將區(qū)域控制誤差（Area Control Error，ACE）分配的發(fā)電任務在全廠機組之間按照一定的經(jīng)濟原則進行分配，在發(fā)電機組之間分配所需的發(fā)電量以達到運行費用最小或者滿足電力市場交易需要?？紤]市場環(huán)境因素，各區(qū)域發(fā)電單元受功率交換合同約束，各發(fā)電單元控制偏差（Control Error，CE）為：

式中：CEij表示i區(qū)域的j發(fā)電公司發(fā)電控制誤差；Agc（i，j）為i區(qū)域j發(fā)電公司AGC調(diào)節(jié)的參與因子；cpfjk表示最初發(fā)電公司j與負荷k的負荷需求合約因子；m表示負荷需求集合；表示當系統(tǒng)內(nèi)負荷k的合約量值與需求的實際值的偏差值；?Gj表示發(fā)電公司j實際情況下的瞬時發(fā)電量值與合約量出現(xiàn)的偏差值。

AGC是一個具有積分環(huán)節(jié)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其狀態(tài)向量˙可表示為：

狀態(tài)方程可表示為：

式中：i為區(qū)域；j為區(qū)域內(nèi)的發(fā)電公司；n為發(fā)電公司集合；ni為區(qū)域i的發(fā)電公司集合；mi為區(qū)域i的負荷需求集合；Ni為除區(qū)域i以外的區(qū)域集合；Til為區(qū)域i與區(qū)域l直接的聯(lián)絡線同步系數(shù)；Δfi為區(qū)域i的頻率偏差；Δfl為區(qū)域l的頻率偏差；Agcij為i區(qū)域j發(fā)電公司的參與因子；ACEi為區(qū)域i的區(qū)域控制偏差；ΔPGj為第j個發(fā)電公司實時輸出功率；ΔPGDij為區(qū)域i的j發(fā)電公司功率輸出中間變量；ΔPlk為第k個簽約負荷需求功率；ΔPldk為第k個負荷需求功率（包括未簽約負荷需求功率）；ΔPtie,i為區(qū)域i聯(lián)絡線實時有功功率；ki為區(qū)域i等值增益；Bi為區(qū)域i的頻率調(diào)差系數(shù)；Tpi為區(qū)域i系統(tǒng)時間常數(shù)；Kpi為區(qū)域i系統(tǒng)反饋增益；TTj為發(fā)電公司j的調(diào)速時間常數(shù)；TGj為發(fā)電公司j的發(fā)電機時間常數(shù)。

系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，即聯(lián)絡線功率應達到的簽約量，各區(qū)域發(fā)電公司輸出功率應為簽約量，則有：

3 市場交易模擬

假設某三區(qū)域電網(wǎng)某一時段每個區(qū)域有兩家發(fā)電公司通過市場競價機制參與AGC調(diào)節(jié)，參與因子如表1所示。

表1 各區(qū)域參與因子Table 1 Regional participation factor

若在此時段，三區(qū)域中各有兩負荷需求參與市場競價。各發(fā)電公司通過競價參與機荷分配，表2為簽約因子。三個區(qū)域的具體參數(shù)取自文獻[15-16]。為便于分析，仿真設置各區(qū)域?qū)膮?shù)一致。

表2 簽約因子Table 2 Contract participation factor

假設A區(qū)域1負荷需求有0.1p.u.進入市場，B區(qū)域3負荷需求有0.1p.u.進入市場，即負荷需求向量矩陣為[0.1 0 0.1 0 0 0]T，仿真波形如圖2所示。

圖2 市場交易模型仿真結(jié)果Figure 2 Simulation results of market transaction model

由圖2可知，系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，各區(qū)域的頻率偏差恢復到0。由聯(lián)絡線功率偏差響應曲線可看出，系統(tǒng)初始狀態(tài)三個區(qū)域的聯(lián)絡線功率偏差為0，系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時A、B、C區(qū)域的聯(lián)絡線功率偏差分別為-0.03p.u.、0.01p.u.、0.02p.u.，由該三個區(qū)域構(gòu)成的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時的聯(lián)絡線功率偏差為0，仿真實測系統(tǒng)聯(lián)絡線功率偏差最終穩(wěn)定于簽約量，聯(lián)絡線功率偏差穩(wěn)態(tài)值與狀態(tài)方程計算結(jié)果一致，即聯(lián)絡線功率最終穩(wěn)定于理論計算值，說明聯(lián)絡線功率的實時測量值與簽約值相等。

區(qū)域控制偏差反應系統(tǒng)的聯(lián)絡線功率偏差和頻率偏差是否在允許范圍內(nèi)，該值也反映了系統(tǒng)的運行狀態(tài)[17]。由區(qū)域控制偏差仿真波形圖可觀察到，t=0時刻即初始時刻三個區(qū)域的ACE值為0表明由A、B、C三個區(qū)域構(gòu)成的系統(tǒng)在初始時刻是穩(wěn)定的，在10s左右三個區(qū)域都達到了各自區(qū)域的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，系統(tǒng)ACE最終穩(wěn)定于0，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，整個網(wǎng)絡穩(wěn)定運行，即系統(tǒng)以工頻，有功平衡的狀態(tài)運行。從機組輸出功率響應曲線可知機組運行狀態(tài)，三個區(qū)域各發(fā)電公司輸出功率的仿真最終穩(wěn)定值與理論計算的簽約量相同，即各發(fā)電公司的發(fā)電量滿足合同要求，各發(fā)電公司按簽約合同發(fā)電。通過市場交易模型的模擬驗證了電力市場環(huán)境下AGC模型及狀態(tài)方程的正確有效性。

4 負荷違約

在上述市場交易模式下，區(qū)域A的1負荷在該時段另有0.1p.u.階躍負荷需求未進入市場投標，即區(qū)域A的1負荷需求功率（包含簽約量）為：

A區(qū)域的1負荷需求功率為0.2p.u.，其中0.1p.u.為簽約功率，0.1p.u.為違約功率，區(qū)域B的3負荷需求不變，為使系統(tǒng)不存在聯(lián)絡線功率偏差，由A區(qū)域的兩個發(fā)電公司進行AGC調(diào)節(jié)。A區(qū)域兩發(fā)電公司根據(jù)參與因子設置發(fā)電變化量，修正機組功率變化狀態(tài)方程，將違約功率按參與因子分配到區(qū)域A發(fā)電公司調(diào)整發(fā)電量以滿足負荷需求，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 負荷違約仿真結(jié)果Figure 3 Simulation results of load default

從以上仿真波形圖可看出，A區(qū)域發(fā)生0.1p.u.的負荷擾動時，為了使頻率保持工頻穩(wěn)定運行，聯(lián)絡線功率不變，區(qū)域控制偏差為0，A區(qū)域的兩個發(fā)電公司分別增發(fā)0.05p.u.，其他區(qū)域發(fā)電公司輸出功率不變，A區(qū)域0.1p.u.的違約功率完全由區(qū)域A的兩個發(fā)電公司按參與因子調(diào)節(jié)電量，無負荷變化區(qū)域不進行AGC調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)造成的影響最小。

5 調(diào)頻公司變化

系統(tǒng)由多個區(qū)域互聯(lián)而成，當某個區(qū)域有負荷擾動或者發(fā)生負荷違約時，本應由該區(qū)域發(fā)電公司采用AGC調(diào)頻來處理本區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的突發(fā)情況，沒有負荷擾動的區(qū)域不參與調(diào)節(jié)。這種調(diào)頻方式對整個系統(tǒng)的影響也是最小的，可以減小負荷違約的影響范圍，更快速地使系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。但如果該區(qū)域機組存在拒動或者延遲動作等情況時，需要由與該區(qū)域互聯(lián)的其他區(qū)域協(xié)同參與調(diào)節(jié)。上節(jié)所提負荷違約時，當該區(qū)域調(diào)頻機組拒動或延遲動作時，必須由與該區(qū)域互聯(lián)的其他區(qū)域來參與調(diào)頻從而使系統(tǒng)恢復穩(wěn)定，針對三區(qū)域互聯(lián)模型，有三種調(diào)頻方式，具體分析如下：

調(diào)頻方式一：此時若A區(qū)域1發(fā)電公司拒動，不參與AGC調(diào)節(jié)，A區(qū)域的1發(fā)電公司功率輸出狀態(tài)方程修正為：

A區(qū)域發(fā)電1公司即G1的參與因子Agc（1，1）設置為0，該機組不參與二次調(diào)頻， G2根據(jù)參與因子調(diào)整發(fā)電量增發(fā)0.05p.u.的功率，系統(tǒng)中0.1p.u.的違約功率由G2分擔0.05p.u.，剩下0.05p.u.的違約功率由與其互聯(lián)的區(qū)域B和C的四臺發(fā)電機組增發(fā)功率通過聯(lián)絡線傳輸?shù)絽^(qū)域A以平衡負荷需求，仿真結(jié)果如圖4所示。

從仿真波形也看出，A區(qū)域反向超調(diào)數(shù)值大，振幅大，振蕩較其他區(qū)域嚴重，C區(qū)域振幅小，曲線較平滑。從調(diào)整時間來看，A區(qū)域和C區(qū)域都是8s頻率偏差恢復到穩(wěn)定值。區(qū)域C的最大動態(tài)誤差最小0.04398Hz，最大超調(diào)量為最小-1.543，區(qū)域A的最大動態(tài)誤差最大為0.1566Hz，最大超調(diào)量也是最大為-5.476，顯然區(qū)域A的調(diào)節(jié)效果最差，區(qū)域C的調(diào)節(jié)效果最好，但系統(tǒng)仍然存在著頻率偏差。與圖3對比，實測聯(lián)絡線功率偏差初值仍然都為0，但系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時各個區(qū)域的聯(lián)絡線功率偏差不再是-0.03、0.02、0.01，而是-0.0797、0.0347、0.0450。三個區(qū)域構(gòu)成的網(wǎng)絡聯(lián)絡線功率偏差為0，系統(tǒng)不存在實際聯(lián)絡線交換功率與計劃聯(lián)絡線交換功率偏差。

由ACE響應曲線可知，A區(qū)域存在反向超調(diào)，B、C區(qū)域有正向超調(diào)。t=0s時刻，整個系統(tǒng)的ACE值為0，無區(qū)域控制偏差，經(jīng)系統(tǒng)調(diào)頻之后系統(tǒng)存在區(qū)域控制偏差為-0.0371。從以上分析可知，系統(tǒng)的區(qū)域控制偏差是由系統(tǒng)頻率偏差引起的。由機組輸出曲線可知系統(tǒng)調(diào)頻方式和機組運行狀態(tài)，A區(qū)域G1拒動，不參與調(diào)節(jié)，發(fā)電量不變，G2機組根據(jù)參與因子增發(fā)0.05p.u.的功率，同時與A區(qū)域互聯(lián)的其他區(qū)域增發(fā)功率以支援A區(qū)域。通過以上仿真分析，A、B、C三個區(qū)域構(gòu)成的電力網(wǎng)絡發(fā)電量與負荷需求平衡，整個網(wǎng)絡供需平衡，但存在一定的頻率偏差和區(qū)域控制偏差。

調(diào)頻方式二：發(fā)電公司G1出現(xiàn)延遲動作情況，發(fā)電公司G2迅速按參與因子增發(fā)0.05p.u.，調(diào)節(jié)違約量中0.05p.u.的功率。G2接收到增發(fā)0.05p.u.功率的信號后，G1才與B、C區(qū)域的四臺發(fā)電機共同平衡另外0.05p.u.的違約功率，仿真結(jié)果如圖5所示。

圖4 調(diào)頻方式一仿真結(jié)果Figure 4 Simulation results of frequency modulation method 1

圖5 調(diào)頻方式二仿真結(jié)果Figure 5 Simulation results of frequency modulation method 2

觀察調(diào)頻方式二的仿真波形，三個區(qū)域的頻率偏差響應曲線，從調(diào)整時間來看，A區(qū)域和C區(qū)域都是6s頻率偏差恢復到穩(wěn)定值，而B區(qū)域調(diào)整時間稍微長一些，大概在9s左右穩(wěn)定。雖然區(qū)域B的調(diào)整時間稍長一些，但其波峰、波谷值較另外兩個區(qū)域小分別為0.01267Hz、-0.1018Hz，最大動態(tài)誤差也最小，為0.03577Hz，反向超調(diào)最小為1.5485Hz，經(jīng)調(diào)頻之后系統(tǒng)存在區(qū)域控制偏差的絕對值為0.0313。G2增發(fā)0.05p.u.的功率，最終穩(wěn)定發(fā)電量為0.07p.u.，并且其他五臺機組共同參與調(diào)頻以使系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。

調(diào)頻方式三：A區(qū)域的兩個發(fā)電公司經(jīng)過相同時長的延遲之后與其互聯(lián)的其他區(qū)域發(fā)電公司同時動作，協(xié)同參與調(diào)節(jié)以達到恢復系統(tǒng)穩(wěn)定的目的。三個區(qū)域的六個發(fā)電公司均根據(jù)系統(tǒng)相應需求增發(fā)一定的功率以達到調(diào)節(jié)網(wǎng)絡負荷需求的目的，仿真結(jié)果如圖6。

圖6 調(diào)頻方式三仿真結(jié)果Figure 6 Simulation results of Frequency modulation method 3

綜合比較分析以上三種調(diào)頻方式的頻率偏差仿真結(jié)果如圖7所示，在采用三種調(diào)頻方式時三個區(qū)域頻率偏差的穩(wěn)定值是近似相同的即為系統(tǒng)頻率偏差且采用第二種調(diào)頻方式時系統(tǒng)的頻率偏差為最小-0.0231Hz。從圖7的三維柱狀圖分析，A、B和C三個區(qū)域采用調(diào)頻方式二和調(diào)頻方式三頻率偏差響應的最大動態(tài)偏差相近。綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時頻率偏差和頻率響應最大動態(tài)偏差，在不做任何修正的情況下，采用調(diào)頻方式二調(diào)節(jié)效果更好，系統(tǒng)振蕩損失更少，更經(jīng)濟。

圖7 頻率響應最大動態(tài)偏差Figure 7 Maximum dynamic deviation of frequency response

從聯(lián)絡線功率最大動態(tài)偏差分析，調(diào)頻方式一使系統(tǒng)的聯(lián)絡線功率偏差在穩(wěn)定時為0。觀察圖8的折線圖，調(diào)頻方式一的最大動態(tài)偏差較另外兩個區(qū)域偏大。調(diào)頻方式三下系統(tǒng)ACE值為0.003且在該種方式下B區(qū)域存在反向區(qū)域控制偏差，而在調(diào)頻方式二下系統(tǒng)ACE值為0.0001，從圖8看出調(diào)頻方式二下聯(lián)絡線功率偏差響應曲線也更平緩一些。綜合考慮以上因素，調(diào)頻方式二是對系統(tǒng)造成影響更小的一種調(diào)頻方式。

圖8 聯(lián)絡線功率響應最大動態(tài)偏差Figure 8 Maximum dynamic deviation of tie-line response

從圖9的條形圖分析調(diào)頻方式二系統(tǒng)穩(wěn)定時的ACE值最小，B區(qū)域和C區(qū)域最大動態(tài)偏差基本一致且此種方式下A區(qū)域的動態(tài)偏差也是最小的。

圖9 ACE響應最大動態(tài)偏差Figure 9 Maximum dynamic deviation of ACE response

綜合分析，調(diào)頻方式二使系統(tǒng)振蕩小，可使系統(tǒng)振蕩損失最小。無論采用何種調(diào)頻方式，雖然該模型仍可以使系統(tǒng)恢復穩(wěn)定，但都不能使系統(tǒng)頻率偏差、聯(lián)絡線功率偏差為0并存在一定的區(qū)域控制偏差，系統(tǒng)只能穩(wěn)定于一個新的狀態(tài)無法恢復到原來的平衡態(tài)，故文中就狀態(tài)方程做如下修正：

式中，ΔPzi為i區(qū)域新增的負荷需求；為i區(qū)域的j發(fā)電公司新增的發(fā)電量為i區(qū)域所有發(fā)電機新增的發(fā)電需求為i區(qū)域新增的聯(lián)絡線功率需求；AgcSel（i，j）為機組狀態(tài)，當AgcSel（i，j）=0表示i區(qū)域的j發(fā)電公司不參與二次調(diào)頻，當AgcSel（i，j）=1表示i區(qū)域的j發(fā)電公司參與二次調(diào)頻，Agc（i，j）為機組參與因子，表示i區(qū)域j發(fā)電公司的參與因子；ΔPxij為i區(qū)域j發(fā)電公司被系統(tǒng)強行指定需要增發(fā)的電量。修正方程根據(jù)每個發(fā)電公司的參與因子將違約功率分配到各個發(fā)電公司以調(diào)整機組發(fā)電量實現(xiàn)電量的供需平衡。

修正上述三種調(diào)頻方式，采用修正后的調(diào)頻方式，系統(tǒng)完全恢復到一個零偏差的穩(wěn)定狀態(tài)。三種調(diào)頻方式按修正后的狀態(tài)模型得到仿真波形分別如圖10～圖12所示。

采用調(diào)頻方式一、二、三時系統(tǒng)頻率偏差分別穩(wěn)定于-0.0285Hz、-0.0231Hz、-0.041Hz，而修正以后無論是何種調(diào)頻方式都能使頻率偏差穩(wěn)定于0，且ACE最終無偏差。無論是修正還是未修正調(diào)頻方式一都使系統(tǒng)頻率響應動態(tài)偏差最大，從以上仿真結(jié)果也可知，修正之后無論采用何種調(diào)頻方式都能使各個頻率偏差恢復到零，維持系統(tǒng)內(nèi)部各區(qū)域無頻率偏差，從而能推知各個區(qū)域有功平衡，負荷正常工作。

通過對比未修正和修正之后的三種調(diào)頻方式，修正之后使系統(tǒng)處于了一個無偏差狀態(tài)。從圖13可觀察到，修正之后的調(diào)頻方式二較未修正的調(diào)頻方式二最大動態(tài)偏差平均增大了0.188%，而A、B區(qū)域修正之后的調(diào)頻方式三相較于未修正的調(diào)頻方式三是降低了最大動態(tài)偏差，使系統(tǒng)振蕩損失減少，故修正之后的調(diào)頻方式有時可能會以犧牲最大動態(tài)偏差為代價以達到無頻率偏差的目的。由圖14條形圖可知，在未修正的情況下，三種調(diào)頻方式系統(tǒng)區(qū)域控制偏差分別具有反向偏差且數(shù)值分別為0.0371p.u.、0.0313p.u.、0.0538p.u.，而才采用修正調(diào)頻方式各區(qū)域的ACE值均為0，不存在系統(tǒng)區(qū)域控制偏差。修正調(diào)頻方式在維持系統(tǒng)區(qū)域控制偏差為零的同時還可以適當?shù)慕档妥畲髣討B(tài)偏差，減小系統(tǒng)振蕩幅度。

圖10 修正調(diào)頻方式一Figure 10 Corrected frequency modulation method 1

圖11 修正調(diào)頻方式二Figure 11 Corrected frequency modulation method 2

圖12 修正調(diào)頻方式三Figure 12 Corrected frequency modulation method 3

圖13 修正與未修正頻率響應最大動態(tài)偏差Figure 13 Maximum dynamic deviation of corrected and uncorrected frequency response

圖14 修正與未修正ACE響應最大動態(tài)偏差Figure 14 Maximum dynamic deviation of corrected and uncorrected ACE response

綜合考慮各因素，雖然當區(qū)域機組拒動或延遲動作，系統(tǒng)仍然可以通過本區(qū)域或與其互聯(lián)的其他區(qū)域協(xié)同調(diào)頻，但是此種未經(jīng)修正的調(diào)頻方式調(diào)節(jié)之后系統(tǒng)調(diào)整到的最終穩(wěn)態(tài)是存在一定頻率偏差、聯(lián)絡線功率偏差的系統(tǒng)。而采用修正之后的三種調(diào)頻方式能有效修正區(qū)域機組拒動或延遲動作等故障情況給系統(tǒng)造成的損耗和不穩(wěn)定問題，使系統(tǒng)ACE各項指標都在允許范圍內(nèi)，不存在區(qū)域控制偏差，并保持頻率偏差和聯(lián)絡線偏差為0。

本文闡述中采用三區(qū)域互聯(lián)模型具有典型性，可以利用時差、溫差，錯開用電高峰，利用各地區(qū)用電的非同時性進行負荷調(diào)整，減少備用容量和裝機容量；可以在各地區(qū)之間互供電力、互為備用，可減少事故備用容量，增強抵御事故能力，提高電網(wǎng)安全水平和供電可靠性?？梢院侠砝媚茉矗訌姯h(huán)境保護，有利于電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語

首先以三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)為例，推導了其中兩個區(qū)域分別發(fā)生相同負荷擾動和不同負荷擾動的情況下系統(tǒng)頻率偏差、聯(lián)絡線功率偏差和區(qū)域控制偏差的表達式。在考慮電力市場環(huán)境因素，使各個發(fā)電單元輸出電力滿足市場合同要求的前提下，對AGC模型進行改進，并由仿真驗證了文中所提電力市場環(huán)境下AGC狀態(tài)方程模型的正確性。

其次對當某個區(qū)域發(fā)生負荷違約時，由該區(qū)域機組進行AGC調(diào)頻下發(fā)指令給AGC機組調(diào)整發(fā)電量以平衡負荷需求，此種調(diào)頻方式對系統(tǒng)造成的影響最小且使系統(tǒng)恢復穩(wěn)定性更迅速。

最后通過對未經(jīng)修正的三種調(diào)頻方式下仿真結(jié)果分析，理論結(jié)合實際推導出修正方程式，并采用修正后的狀態(tài)方程進行仿真，觀察采用修正之后的三種調(diào)頻方式能有效修正區(qū)域機組拒動或延遲動作等故障情況給系統(tǒng)造成的損耗和不穩(wěn)定問題，使系統(tǒng)ACE各項指標都在允許范圍內(nèi)，不存在區(qū)域控制偏差，并保持頻率偏差和聯(lián)絡線偏差為0。比較未修正和修正之后各項調(diào)頻方式，驗證了文中所提修正方程的使用價值，實現(xiàn)了二次調(diào)頻調(diào)節(jié)量在各互聯(lián)區(qū)域間的優(yōu)化分配。

當前，我國電網(wǎng)目前已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模區(qū)域互聯(lián)，受限于能源生產(chǎn)與消耗的時空差異，不同區(qū)域之間存在顯著的功率差異。本文以三區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)為例，對區(qū)域互聯(lián)模式下電力市場的AGC調(diào)頻方式進行了研究，具有參考意義。