1引言
近年来，光伏发电、风电等新能源发电占比不断增长，随着新能源装机规模的不断增多，大规模新能源并网改变了电网运行方式，其随机波动性给电力系统功率平衡带来巨大的调峰压力。由于新能源发电都有一定的间歇性，会导致频率不断波动。因此，需要新能源也参与电网一次调频以提升大电网的频率风险防控水平。通过新能源AGC和一次调频协调控制，可以充分发挥AGC与一次调频的电网频率调整作用，降低电网发生频率事故的风险，以确保电网频率的稳定性。
2、新能源场站AGC和一次调频系统
新能源场站AGC系统是指自动发电控制系统，通过控制新能源场站的出力以满足不断变化的用户电力需求，从而使电网处于安全的运行状态。由于新能源的间歇性和随机性特点，光伏电站的大规模并网给电网调度带来了巨大的调峰压力，增加了电网系统的不稳定性，降低了电网系统的电能质量。因此，新能源通过利用有功自动控制系统在规定的出力调整范围内，通过实时跟踪上级电力调度部门下发的调节指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和功率控制的要求
一次调频是指当电力系统的频率偏差超过安全区域时，发电机组立刻调整有功出力，降低系统频率偏差的过程。一次调频作用于电力系统负荷突变的初始阶段，对于抑制系统频率偏差、保障电力系统的频率稳定和质量至关重要。
2.1 新能源场站AGC控制原理
AGC系统是一个闭环控制系统，通过跟踪上级调度的发电计划来调节电站有功出力，从而使发电功率和目标功率相匹配。光伏电站AGC系统自动按照调度远方下发或本地设定有功功率控制指令进行逻辑判断，通过通讯网络下发控制指令给逆变器或风机能管平台进行有功功率调节控制，实现对光伏电站有功功率闭环控制，满足调度控制要求。
2.2新能源场站一次调频控制原理
调度主站系统以新能源场站并网点频率为一次调频控制对象，当频率偏差产生时，一 次调频有功-频率下垂特性函数计算一次调频负荷指令，系统最终将一次调频负荷指 令直接叠加在 AGC 指令上。一次调频有功-频率下垂特性通过设定频率与有功功率折 线函数实现，即：
式中fd为一次调频死区，Hz；fN为系统额定频率，50Hz；P N为新能源场站额定功率，MW；d%为新能源一次调频调差系数；P 0为新能源场站有功功率初值，MW。新能源场站参与电网一次调频的下垂曲线如图1所示
图1新能源场站参与电网一次调频下垂曲线示意图
3新能源场站一次调频和AGC协调控制实现
在新能源场站中，AGC和一次调频都是为了维持电网频率的稳定。AGC主要负责根据电网的需求实时调整系能源场站的发电出力，而一次调频则是在电网频率出现偏差时，迅速调整有功出力以减小频率偏差。在实际运行中，一次调频功能与AGC控制需要进行协调，以避免两者之间的冲突。闭锁逻辑意味着在某些情况下，当一次调频动作时，AGC控制会暂时闭锁或者当AGC动作时，一次调频控制会暂时闭锁，叠加逻辑则表示在某些条件下，一次调频和AGC控制同时作用，共同调节新能源场站的有功功率输出。
3.1 新能源场站一次调频和AGC协调控制方式
实现新能源场站AGC与一次调频协调控制方式主要有AGC闭锁一次调频、一次调频闭锁AGC和一次调频和AGC叠加三种模式。其中一次调频与AGC叠加分为一次调频与AGC动作结果同向、反向均叠加，一次调频与AGC动作结果同向叠加、反向闭锁一次调频，一次调频动作与AGC动作结果同向叠加、反向闭锁AGC。
图2一次调频与AGC协调控制策略流程图
3.2 新能源场站一次调频和AGC协调控制方式实现
由于新能源场站规模，输出功率占比较大，考虑到电力系统稳定性、可靠性和电能质量等因素，新能源场站调频控制中增加频偏阈值设定。通过设定频偏阈值，优化AGC和一次调频控制方式。
按照目前广东电网要求一次调频和AGC控制实现方式如下： AGC、一次调频同向、反向均叠加，频偏阈值超过定值时，闭锁AGC反向调节指令。
（1）一次调频和AGC叠加：频差在频偏阈值±0.08 Hz内AGC指令和一次调频动作结果同向、反向均叠加；频差超过频偏阈值±0.08 Hz时 AGC指令和一次调频动作结果同向叠加。
（2）一次调频和AGC闭锁：频差超过频偏阈值±0.08 Hz时，AGC指令和一次调频动作结果反向，闭锁反向AGC指令。
4 一次调频和AGC协调控制方式实际应用验证
上述一次调频与AGC控制方式应用于广东台山某光伏电站，于2024年9月份进行一次调频测试其中包含一次调频和AGC协调控制方式测试和验证。
该光伏电站有75台逆变器，配有一套高精度、快速频率检测及有功功率控制等功能一次调频控制系统布置于AGC柜内，与AGC系统进行信息交互。一次调频死区设置为±0.05Hz，一次调频调差率5%，频偏阈值±0.08 Hz，频率下扰限幅(49.8Hz)为+6%PN, 频率上扰限幅(50.3Hz)为-10%PN。通过外接频率变化信号源，模拟并网点PT的二次信号，对一次调频控制系统施加频率扰动。
4.1一次调频和AGC叠加
（1）实际频差在频偏阈值内一次调频和AGC叠加：在并网点有功功率为50% PN，采用三相调频调压信号源模拟并网的频率阶跃变化从50Hz→49.93Hz，一次调频负荷稳定后AGC指令增加10% PN，一次调频和AGC协调控制结果如图3所示
图3一次调频叠加AGC指令（50Hz→49.93Hz+AGC指令增加10% PN）
（2）实际频差在频偏阈值内一次调频和AGC叠加：在并网点有功功率为50% PN，采用三相调频调压信号源模拟并网的频率阶跃变化从50Hz→49.93Hz，一次调频负荷稳定后AGC指令降低10% PN，一次调频和AGC协调控制结果如图4所示。
图4一次调频叠加AGC指令（50Hz→49.93Hz+AGC指令降低10% PN）
（3）实际频差超过频偏阈值一次调频和AGC叠加：在并网点有功功率为50% PN，采用三相调频调压信号源模拟并网的频率阶跃变化从50Hz→49.91Hz，一次调频负荷稳定后AGC指令增加10% PN，一次调频和AGC协调控制结果如图5所示。
图5一次调频叠加AGC指令（50Hz→49.91Hz+AGC指令增加10% PN）
通过图3、图4曲线可以分析出，频差在频偏阈值±0.08 Hz内，一次调频动作结果和AGC指令同向、反向均叠加；由图5曲线分析出，实际频差超过频偏阈值±0.08 Hz，一次调频动作结果和AGC指令同向叠加。
4.2一次调频和AGC闭锁
频差超过频偏阈值一次调频闭锁反向AGC
（1）在并网点有功功率为50% PN，采用三相调频调压信号源模拟并网的频率阶跃变化从50Hz→49.91Hz，一次调频负荷稳定后AGC指令降低10% PN，一次调频和AGC协调控制结果如图6所示。
图6一次调频闭锁反向AGC指令（50Hz→49.91Hz+AGC降低10% PN）
（2）在并网点有功功率为50% PN，采用三相调频调压信号源模拟并网的频率阶跃变化从50Hz→50.09Hz，一次调频负荷稳定后AGC指令增加10% PN，一次调频和AGC协调控制结果如图7所示
图7一次调频闭锁反向AGC指令（50Hz→50.09Hz+AGC增加10% PN）
通过图6、图7曲线可以分析出，实际频差超过频偏阈值±0.08 Hz，一次调频和AGC指令反向动作，一次调频闭锁反向AGC指令。
5结束语
新能源场站AGC功能实现有利于调度长期、稳定和精确控制，满足系统的负荷需求和经济运行要求。一次调频通过电网频率瞬间变化迅速调整有功输出，维持系统频率稳定。两者控制通过叠加和闭锁策略，应根据电网实际要求选择AGC和一次调频控制方式，共同保障电网安全稳定运行和新能源的高效利用。
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