电力系统AGC如何实现新能源并网下的稳定频率控制？

在构建以新能源为主体的新型电力系统过程中，维持电网频率稳定是核心挑战之一。传统电力系统中，频率稳定主要依靠同步发电机组的转动惯量和一次调频、二次调频能力。风电、光伏等新能源发电具有间歇性和波动性，其并网会削弱系统惯量，并给有功功率平衡带来巨大压力。自动发电控制（AGC）作为实现二次调频的关键技术，其角色正从传统的“功率调节器”转变为新型电力系统中协调多元资源、维持频率稳定的“中枢指挥官”。那么，AGC究竟如何在高比例新能源并网的背景下，实现对系统频率的稳定控制呢？

一、 AGC的频率控制原理与层级体系

要理解AGC的作用，首先要将其置于电力系统频率控制的完整框架中。频率控制是一个分层级、分时间尺度的动态过程。

1.一次调频：这是频率稳定的“第一道防线”。当电网负荷突变导致频率偏差时，系统中所有并网机组的调速器会在数秒内自动响应，根据“频率偏差-出力调整”的固定比例关系（即调频系数K，单位通常为MW/Hz）改变原动机功率，阻止频率进一步恶化。但这是一种“有差调节”，无法将频率恢复至额定值（如50Hz），会留下一个稳态频率偏差。

2.二次调频（AGC）：这正是AGC的核心舞台。AGC由电度中心主导，属于“二次调节”范畴。它通过监测区域控制误差（ACE）——该误差综合了频率偏差和联络线交换功率偏差——来精确计算全网所需的有功功率调节总量。随后，调度中心通过专用通信网络，将具体的功率设定值指令下发至各参与AGC的发电单元（包括新能源场站）。AGC的作用是在几分钟内消除一次调频留下的稳态频率偏差和交换功率偏差，将系统频率精准地拉回额定值。

3.三次调频（经济调度）：这是在更长的时间尺度上（如15分钟以上），结合负荷预测，以经济最优的方式重新分配各机组的发电计划，为后续的AGC调节预留充足的调节容量。

AGC承上启下，在一次调频快速“止血”后，负责“精准修复”，是维持频率长期稳定的核心自动化手段。

二、 新能源场站参与AGC的技术实现路径

让风电、光伏场站像传统火电厂一样“听话”地参与AGC，需要一套完整的技术解决方案。

1. 有功功率的快速、精准控制（AGC）

对于光伏电站，AGC系统通过实时监控电度指令和电站实际出力，快速计算出每台逆变器需要调整的功率值。其核心在于精准预测与智能分配。例如，一些先进的系统会采用微观气象模式，分析每台逆变器所在位置的超短期光能裕度，从而科学评估其AGC调节潜力，在满足电网指令的前提下，尽可能减少机组调整次数，实现“少调、微调”的友好型控制。当调度指令要求降低出力时，电站实际上是在执行“主动弃光”。

对于风电场，AGC系统则需要协调控制场内数十甚至上百台风电机组。通过调节变流器或桨距角，风电机组可以在一定范围内快速增加或减少有功功率输出，以跟踪AGC指令。响应速度是关键指标，通常要求能在秒级到分钟级内达到指令要求的功率值。

2. 与一次调频的协同

值得注意的是，在高比例新能源电网中，仅靠AGC可能不足以应对快速的频率扰动。政策和技术规范正推动新能源场站直接具备一次调频功能。风电机组通过实时采集电网频率，一旦偏差超过死区（如±0.2Hz），便依据调频系数快速调整出力。这相当于为电网增加了大量分布式的“快速反应部队”，与AGC形成互补。例如，东北地区新版《电力并网运行管理实施细则》（“两个细则”）已明确新增对新能源机组的一次调频考核管理，引导其参与系统频率调节。

三、 政策规范与参数要求：从“可选”到“必选”

新能源参与AGC和调频，已从技术探索变为强制性的并网要求。国家与各区域能源监管机构通过不断完善《发电厂并网运行管理实施细则》和《电力辅助服务管理办法》（合称“两个细则”），明确了技术标准和考核补偿机制。

性能指标：细则对新能源场站的AGC性能提出了具体考核要求，包括调节速率、调节精度和响应时间等。例如，要求场站在接到AGC指令后，能在规定时间内（如1分钟内）将出力调整至指令值，并且实际出力与指令值的偏差需控制在允许范围内（如±2%额定功率）。不达标将面临考核费用。

补偿机制：细则也建立了有偿辅助服务市场。新能源场站提供的优质AGC调节服务和一次调频服务，可以根据其实际贡献的电量或调节性能获得经济补偿。这从经济层面激励场站投资改造，提升调节能力。

范围扩展：新版细则的管理范围已从传统发电厂扩展至新型储能电站和可调节负荷。这意味着，未来AGC的调控对象将是“源网荷储”一体化互动体系，通过聚合储能、负荷侧资源，形成更强大、更灵活的虚拟调节能力，共同支撑频率稳定。

四、 挑战与展望

尽管技术已趋成熟，政策框架也已建立，但挑战依然存在。新能源出力的强不确定性给AGC的负荷预测和备用容量安排带来困难；大量电力电子设备并网导致的低惯量问题，使得系统对频率变化更加敏感。

未来，AGC的发展将更加注重智能化、协同化和市场化。通过人工智能和超短期功率预测技术，提升AGC指令的前瞻性和精准性；通过统一协调AGC与自动电压控制（AVC），实现有功-无功的协同优化；通过完善电力市场，让提供频率支撑服务的所有主体都能获得合理回报，最终构建一个在新能源主导下依然安全、稳定、高效的电力系统。