區域控制

區域控制指根據相關要素分區，並進行控制的一種方法。區域控制原則是在工作中打破傳統的按照行政區域控制的模式，實行與相關要素關聯的區域進行集中統一控制的原則，劃分控制區域的標準，不是傳統的行政區域，而是根據要素本身相關的差異性，按照要素的屬性差異劃分控制區域。

基本介紹

• 中文名：區域控制
• 外文名：zone control
• 拼音：qū yù kòng zhì
• 套用領域：電網，環境治理
• 作用：控制區域要素
• 所屬類別：科學方法

區域控制誤差

概述

2009 年11 月10 日巴西電網大停電事故再次為互聯電網頻率控制敲響了警鐘。隨著華東電網外受電電力的不斷增加,大受端電網特徵越發明顯, 仍然採用手動修改調度計畫的方法顯然不能滿足外來大功率缺失情況下華東電網頻率的快速恢復。為了提高華東電網抵禦大功率失卻後的恢復能力, 更有效地發揮全網備用共享的潛能, 在採用引進北美電力可靠性委員會(NE RC)的頻率考核辦法後, 華東電網根據自身特點和需求, 提出了動態區域控制誤差(ACE)。

華東電網動態ACE 實施的目的是:當華東電網大功率區外來電失去或大功率機組跳閘時, 以備用共享為原則, 使各省市能合理地分擔備用義務, 有依據地調集備用支援電網的頻率恢復。

華東電網於2001 年10 月推行控制性能標準(CPS,包括CPS1和CPS2)考核指標對省市聯絡線進行考核。近年來隨著電力供需矛盾趨緩, 於2009 年1 月推行擾動控制標準(DCS)考核指標,客觀評價和考核華東電網各省市運行備用的預留、調用和恢復情況, 確保功率缺失擾動的快速準確處理。自2009 年8 月1 日起實施動態ACE ,進一步完善了頻率控制考核體系。但是, 雖然動態ACE在目前情況下可以較好地解決全網備用共享、頻率快速恢復等問題, 但仍然存在需要改進之處。本文闡述了動態ACE 的內容及特點,並基於動態ACE分析了其有待進一步研究和完善的問題。

傳統ACE

1997 年起,為更加客觀地評價各控制區的控制行為對互聯電網的作用, NERC提出了控制性能標準CPS1 和CPS2 來替代Al 和A 2 標準,以DCS 替代B1和B2標準。1998 年後,NERC 提出各控制區要滿足CPS1 大於100 %和CPS2 大於90 %的要求。NERC 頒布的DCS 主要是確保控制區能利用事故備用來平衡區域的電源損失, 使互聯區域的頻率控制在規定的範圍內。CPS 和DCS 考核都是基於ACE 的互聯電網控制考核標準, 實行這些標準的目的是為完善電網頻率控制考核機制, 促進各控制區域提高頻率控制水平,提高互聯電網的頻率質量和抵禦頻率事故的能力。但是, 隨著500 kV龍政直流(3 000 M W)、宜華直流(3 000 MW)的相繼投產,尖峰時段華東互聯電網從外區受入的電力高達7 200 MW ,達到華東電網2009 年夏季高峰負荷的5 %,任一外區直流故障或相繼故障必將引發華東電網頻率的大幅下降。當互聯電網發生大的頻率擾動初期(2 min內), 系統頻率的恢復完全依靠系統頻率一、二次調節,互聯電網內所有機組的自動發電控制(AGC)均根據本控制區域的ACE 情況動作。

假設互聯電網外受電通道 1 發生故障(通道 1 的功率均分給 5 個控制區域),損失功率 P , 該通道的落點位於控制區 A 。那么在擾動發生後及調度員手動修改各控制區 P0 之前 ,互聯電網內所有未達到退出閾值的 AGC 將根據基於未修改的 P0 計算出的 ACE 髒數據動作 ,結果是控制區 A 內的機組承擔了 ACE 中除-10B(ft -f 0 )部分外的所有功率損失 , 而不是各控制區按受電比例均分的功率損失 ,從而造成了控制區 A 內的機組 AGC 過調甚至達到閾值退出 , 其他控制區的 AGC 欠調甚至反調 。因 ACE 是計算CPS 和 DCS 考核數據的基礎, 此時 CPS 和 DCS 的考核結果偏離控制區實際恢復能力 ,對互聯電網的頻率恢復是有害的。

綜上所述, 依靠手動修改計畫對互聯電網的頻率恢復將會造成以下幾方面的不利影響:電網頻率恢復緩慢 沒有發揮全網備用共享的作用 電網承受連續頻率擾動能力下降, 頻率越限可能性上升 ;在髒數據時段 CPS 和 DCS 無法合理考核各控制區域頻率調節能力;CPS 和 DCS 考核促進各控制區提高頻率調節能力的效用被削弱。

動態ACE

當省市調度管轄的大機組跳閘導致功率損失Ps,達到給定的閾值 Ps-int(即 P s≥ΔPs-int),頻率f 及頻率變化率f /Δt 滿足給定條件,且事故省市通過自動化系統提出申請並通過網調審核時,程式自動將扣除事故省市自身應留旋轉備用後的功率缺Ps′按一定比例分攤至其他省市,直接疊加到ACE 公式的P 中式中:L事故省市為事故省市規定旋轉備用容量由日事故省市旋轉備用承擔比例;K 其他省市′為經過換算的非事故省市剩餘缺額功率分攤比例;ΔPs″為各省市分攤到的剩餘功率缺額。當發生多重故障時 ,依據上述描述的省市分攤方式進行計算 ,當某個省市分攤的功率大於當前該省市剩餘的旋轉備用, 則將該省市的差額在其他省市再進行比例分攤。定義第 i 個省市此次分攤的功率為 Ps″(i), 假設第 j 個省市的分攤功率大於其備用,即 Ps″(j)>L省市 (j), 則將其備用扣除後繼續在有備用的省市進行分攤Ps (i)=(ΔP s″(j)-L 省市(j))K″(i)

動態 ACE 的物理意義

假定直流發生故障時刻為 t =t0 , 直流故障損失,動態 ACE 實施過程如圖 1 所示。功率為 Ps在故障後的 t0 ≤t ≤t0 +T2 期間,執行華東電網動態 ACE ,即採用式(6)得出各省市 ACE 值 。T1為事故發生時刻(t =t0 )到實時計畫修改完成點的時間長度。華東網調調度員應在 t ≤t0 +T1時段內, 完成 t ≥t0 +T2 時刻後實時計畫的修改 :※P0N +1′。設定為擾動發生後 1 個計畫點以P0N +1上,即 15 min ≤T1 ≤30 min 。T 2 為事故發生時刻(t =t0 )到新實時計畫開始點的時間長度。 T 2 設定為擾動發生後 2 個計畫點以上 , 即 30 min。從 t =t0 +T1 開始 , 在 t0 +T2 ≥t ≥t0 +T 1 的15 min 期間 , 疊加的 P s 分量開始逐漸歸零 , 斜率為 Ps 15 而實時計畫也是從 t t0 T 1 時刻起逐漸向修改後的目標值靠攏。 從全網的 Ps 和P0 (直流故障損失功率的計畫修改值)總量來看 ,二者正好相互抵消。但是 ,由於 Ps 是按旋轉備用比例分攤省市, 而 P0 是按直流分配比例分攤省市,所以二者分攤到省市後不能完全抵消 。當 t ≥t0+T2 時, 省市的 P0 接手 Ps 體現直流的損失功率 ,ACE 值恢復採用標準計算公式 。若發生連鎖故障, 導致省市備用全部調出, 也難以補足功率缺額時 , 則設有總的 Ps 上限值Ps-max ,給定 ∑ P s =ΔP s-max , 暫定為各省市按規定應預留的旋轉備用容量, 此後不再疊加 。多重故障以日計畫 96 點為分隔, 目前僅考慮同一個15 min 點內相繼發生的故障, Ps 直接疊加 , 實時計畫修改點不變, 動態 ACE 執行時段不變。

跨省市輸電大機組跳閘

如上所述 ,動態 ACE 最佳化了備用共享 ,緩解了P 0 修改前 ACE 髒數據問題 。但是 ,因為動態 ACE是按照各控制區承擔的旋轉備用比例分攤 ,而修改後的 P0 按照外受電分配比例分攤, 儘管對於互聯電網來說總量是相等的 , 對於單個控制區卻是不等的 ,除非其旋轉備用承擔比例正好等於外受電分配比例。目前的動態 ACE 動作條件不但檢測外受直流電力 ,還檢測華東網調直接調整調度計畫機組。因這些機組單台容量較大且都為跨省市輸電機組,個控制區都有一定的分配比例, 機組跳閘後也必須依靠調度員手動修改各控制區的 P0 , 所以當這些機組發生事故跳閘時, 同樣存在頻率大幅下降和 ACE髒數據問題。這些機組的容量相比單極直流容量有一定差距直流單極 1 500 MW 機組單機最大 756 M W ,以單機跳閘時對頻率的擾動小於外受電直流跳閘,跳閘後缺失的功率小於省市規定的旋轉備用容量,故可分以下 3 種情況: 無論頻率變化率是否滿足1 未達到頻率閾值

給定條件

這種方式下為了完全消除 ACE 髒數據問題,機組跳閘後的功率缺額分配比例按照日計畫分配比例實行。計算方法為:當華東網調調度的跨省市分配電力大機組跳閘導致功率損失 P s , 未達到給定的頻率閾值 fint , 因無論頻率變化率 f/ t 是否滿足給定條件 ,程式自動按機組功率分配比例分攤至各控制區,直接疊加到 ACE 公式的 P s 中,

達到頻率閾值,無論頻率變化率是否滿足給定條件

這種情況下往往發生了多重故障, 為了快速恢復頻率,宜最大限度地發揮全網備用共享的作用, 所以執行旋轉備用分配比例。需要注意的是, 因為目前動態ACE只檢測功率缺失的情況, 故fint只設定了下限(49.95 H z), 並未考慮抽水蓄能機組抽水時跳閘造成頻率越上限的情況,所以在動態ACE運用到跨省市送電大機組時,必須同時設定頻率上限(建議為50.05 H z), 以保證抽水蓄能機組抽水時跳閘造成頻率越上限情況下,全網負備用可以共享,尤其是在重大節日期間全網負備用緊張的情況。計算方法與現動態ACE 計算方式相同,增加頻率閾值上限(50.05 H z),同時需閉鎖頻率變化率f/t 。

大機組甩負荷試驗

機組進行計畫甩負荷試驗前, 網調必定已經留出回響的旋轉備用, 填補機組甩負荷後的功率缺額, 所以正常情況下動態ACE 不應觸發,在全網分攤機組功率缺額。但為了防止在機組甩負荷的同時發生其他機組或外受電失卻引發的頻率事故, 此時不宜將動態ACE 退出。所以,在這種情況下,應適當降低頻率閾值f int(正常情況為49 .95 H z),將頻率閾值調整至正常情況下單機甩負荷試驗不會越過的頻率49 .90 H z 。這樣既可以使正常情況下動態ACE 不觸發,也可以保障同時發生其他故障時動態ACE 可靠觸發。

計算方法為:在機組進行甩負荷之前,調度員手動將f int(49 .95 H z)改為f in t′(49 .90 H z),甩負荷試驗完畢頻率恢復正常後, 調度員手動將fint′改回f in t。4Ps上限值條件隨著800 kV 復奉特高壓直流的建成運行,屆時,極端情況下華東電網外受電比例將達到華東電網總負荷的近10 %。當發生多重故障時,Ps不斷疊加直至P s-max。該值等於華東電網旋轉備用容量,根據華東電網日負荷預計值,在日計畫編制過程中予以明確。現階段動態ACE 的Ps-max只計入了華東電網旋轉備用容量,即只包括10 min內可調出的旋轉備用,發生嚴重頻率擾動事件後無法及時發揮10 min ～30 min 可調出備用的作用。所以在發生多重故障和嚴重頻率擾動(頻率低於49.80 H z)時,全網備用沒有完全發揮作用。因此,在發生嚴重頻率擾動事件時宜採用改變Ps-max的方式,充分發揮出全網備用的潛力, 減少頻率恢復時間。分為以下2 種情況:

1)當∑P外i≤∑P備i+P網(其中∑P外i為外受電總容量;∑P備i為各控制區備用容量總和, 不包括網調調度機組備用;P網為網調調度機組備用)時, 實行Ps-max1, 即現階段動態ACE規定計入的10 min 內可調旋轉備用。

2)當∑P外i>∑P備i+P網時,外受電容量超過上述容量或頻率低於49 .8 H z ,實行Ps-max2,計入當日所有30 min 內可調備用容量。

聯絡線安全約束問題

以上所有討論都基於一個假設:實行動態ACE前後各控制區間的聯絡線均在穩定限額內,但實際情況往往並非如此。在正常運行狀態下, 某些聯絡線的安全穩定裕量很小,僅能滿足一定額度的功率增加。所以, 動態ACE觸發可能會造成某條(些)聯絡線功率超過其安全穩定極限而跳閘, 而這會加劇該控制區域的功率缺額, 從而引發連鎖跳閘, 造成系統崩潰。動態ACE 的目的是保證事故情況下頻率的快速恢復,但頻率恢復還必須考慮聯絡線的安全約束,使動態ACE具有聯絡線安全約束能力。

在上述過程中, 各控制區的AGC機組根據所在區域的ACE 自動進行調整,無法考慮聯絡線的安全約束問題。所以, 區域調度中心在確定本區域應調節的功率量後, 還須根據當前聯絡線負載狀態計算出AGC 機組的功率調整能否造成聯絡線功率越限。如有越限情況發生,則要立即算出保證不越限時每台線上AGC 機組所做功率調整的最大額度,指示AGC機組調節。上述問題可利用最近一次系統安全校核所得到的發電機—聯絡線功率靈敏度係數實時進行。因華東電網內各省市之間的聯絡線主要為熱穩定問題, 故基於目前技術條件,採用最近一次的靈敏度係數, 手動調整動態ACE, 可以有效控制聯絡線越限情況。當檢測到任一聯絡線輸送功率超穩定限額40 %且持續時間達到5 min ,或聯絡線輸送功率超穩定限額20 %且持續時間達到10 min ,區域調度中心調度員在保持總調整功率不變的前提下在動態 ACE 值上疊加手動調整量,手動調整各控制區目標功率值,減輕聯絡線功率越限程度。計算方法如下:該手動調整量不宜隨動態 ACE 自動調整量在第 1 個計畫點後復歸, 因為聯絡線越線情況在發生功率缺額未消除的情況下是始終存在的, 且手動調整部分與任何一種分配比例沒有關係 , 如果在第1 個計畫點後自動復歸 ,將會無法充分發揮調度員人工干預的作用 ,作用時間過短,且會加劇在執行過程中 ACE 髒數據的情況 。所以動態 ACE 手動調整量宜自保持, 直到調度員手動取消為止 。

區域控制偏差

概述

區域控制偏差areacontrolerrorACE不僅是有 功 功 率 平 衡 運 行 控 制 中 自 動 發 電 控 制automaticgenerationcontrolAGC的依據也是有功功率平衡運行控制性能評價的主要參量。

隨著互聯電網的日趨複雜和設備技術與系統運行管理的不斷發展，對 ACE的內涵的認識一直在加深。ACE概念被提出之時，系統控制所採用的還是模擬信號，AGC控制水平相對較低，因此，所採用的是其概念的穩定內涵。儘管當時也對其動態內涵進行了探討，但被廣泛認可和採用的是相關穩定_。關於 ACE，美 國 電 氣 和 電 子 工 程 師 協 會（IEEE）在1991年所給出的定義是“一個反映控制區域功率供需盈虧的物理量”，而北美電力可靠性公司（NERC，其前身是北美電力可靠性委員會）在2014年的企業標準中給出的定義是“考慮了頻率偏差係數效應和表計誤差校正的平衡機構聯絡線功率實際值與計畫值之間的偏差”，二者內涵有所不同。中國的國家電網公司企業標準的定義是“由控制區域當前的負荷、發電功率和頻率等因素形成的偏差值，反映區域內發電與負荷的平衡情況”，與IEEE的定義內涵較為相近；而南方電網公司則直接給出 ACE的計算公式，與 NERC的內涵表述較為一致。

當前，中國特高壓電網交直流混聯、節能減排、電力市場化、電網精細化管理等對運行控制性能評價提出了新要求，需要與時俱進。

頻率偏差係數與自然頻率特性係數間的偏差

ACE是控制區域功率平衡的量度，可作為確定控制區域內功率平衡情況的依據，絡線功率（流出為正）偏差，是聯絡線功率實際值與計畫值的差；_f為系統運行頻率偏差，是實際頻率與計畫頻率的差；B_i為區域i的頻率偏差係數，是負值。

由分析可知，實際運行中，是將B係數設定為一個比系統自然頻率特性係數_β預期最大值要大式中：為區域i的自然頻率特性係數，是負值。的前兩項為控制區域i的功率供需間的實際盈餘，而最後一項為Bi≠_βi時的偏差量，B與 之間的偏差，即 B越大，則所計算出的_|E_ACE，i|與控制區域的實際功率偏差絕對值的差距就越大。因此，考察一個控制區域被分配B係數的大小（絕對值），並不能完全說明調頻責任分配的公平與合理，而關鍵是B與_β之間的差距。二者間的差距越小，所計算出來的 ACE與被測算控制區域的功率控制偏差就越接近，則一方面，控制區域依據 ACE所作出的調節更為精準，控制效率就越高；另一方面，從“自掃門前雪”的角度看，頻率調節責任的分配就更為公平合理。顯然，B與 之間的差額大小既取決於人為確定的B係數，也與由設備性能所客觀決定的_β係數相關。

如前所述，B係數的確定與分配的規則，一般是由控制區域的上級部門組織各控制區域商議制定，一旦形成即按章行事。由於其是各控制區域間達成的共識，故應該成為大家共同遵守的基本規則。因此，儘管B係數是人為確定，但實際運行中，其應該被視為客觀的結果。至於_β係數的大小取決於發電與頻敏負荷設備。目前，實際運行中，頻敏負荷設備的功頻自然特性一般不會改變，發電機組的功頻自然特性在其出廠後就已固定，故從這一角度看，係數應該是一個客觀結果。

由於發電機組的調速系統已普遍採用電液控制系統，其控制死區可以隨時改變，其控制功能亦可以隨時閉鎖。因此，控制區域的發電機組無論出於何種原因，均可以隨時改變頻率一次調節控制參數或閉鎖該功能，從而導致整個控制區域的頻率回響特性係數發生改變。從這一角度看，係數應該是一個主觀控制的結果。

因此，B與 之間的差額的大小既取決於客觀因素，又與控制區域的主觀行為相關，對此，必須全面考慮。

_|B_|與_|β|之間差額與一、二次調節的關係

由於一次調節為強制性的義務，系統不予補償，出於經濟性考慮，發電機組可能會改變頻率一次調節控制參數甚至閉鎖該功能，以降低運行成本。這將會導致系統整體一次調節能力的持續降低，即_||β減小，B與 之間的差額加大。系統整體一次調節能力的降低，一方面，在系統出現較大規模功率失衡時，對頻率的大幅度下降不能實施有效攔截，危及系統運行安全；另一方面，或由於增大動作死區造成對小幅頻率波動沒有回響，或由於功能閉鎖導致頻率恢復速率過緩，二者均會影響系統的運行頻率質量。儘管_|B_|與_||之間差額的加大會增加系統二次調節責任，但一方面，二次調節能力的增加僅會改善出現頻率越限後頻率恢復至計畫值的速率，並不能減小頻差（絕對值）的大小；另一方面，B與之間差額過大，亦會導致頻率調節過度，引起頻率振盪，反而會對頻率安全不利。

因此，無論是出於系統運行安全考慮，還是為了提高系統運行頻率質量，都應該努力提高系統頻率回響性能。閉鎖一次調節功能可為發電公司節省控制成本，而相關評價與考核規則的不健全會導致全網一次調節能力的持續降低。針對該問題，無論是中國還是北美電網均提出了相應的解決辦法和建議，例如，中國提出了發電機組一次調節性能評價方法；北美研究者建議將頻率回響作為單獨的備用分類，並 設 計 相 應 的 控 制 性 能 評 價 標 準，₂₀₁₂年提出了頻率回響控制性能評價標準。但由於所利用能量管理系統（EMS）中的秒級採樣數據粒度過粗，不能考慮頻率最低點，而是利用故障後的穩態頻率作為評價的依據，這顯然存在問題。

因此，在規劃層面，需要提出相關理論以指導和督促電源建設，使得控制區域具有相稱的頻率一次調節能力；而在運行層面，需要研製更為完善的控制性能評價標準，以規範控制行為使得系統保持充足的一次調節性能。從有功功率平衡控制的目標來看，整個電網關注的是運行頻率質量，可視為整體利益；而控制區域關注的是其運行控制性能評價的結果，可視為局部利益。作為表示系統整體利益的頻率，其波動取決於所有控制區域的控制效果，故所有控制區域都對維護整體利益負有責任。無論出於主觀還是客觀原因，控制區域可能會採取措施，以儘量降低控制成本，從這一角度而言，整體利益與局部利益存在矛盾。由於一次調節能力決定_β數值的大小，故區域被分配的二次調節責任的份額與其一次調節能力密切相關，即一次調節能力越小，B與 之間差額越大，則二次調節責任就越大，反之亦然；又由於_β數值的大小隨著系統運行狀態的改變而實時變化，故即使控制區域被分配的B係數固定不變，其被分配的二次調節責任的份額亦是隨著系統運行狀態而實時變化。

B 與 之間差額在控制區域間的分布

從控制區域個體間|B|與|β|差額大小分布的角度看，可分為各控制區域|B|與|β|差額與相應的比值均相等和不相等這兩種情況來討論。|B|若各控制區域 與|B| |β|值均相等，則該情形又可分為兩種情況。一種是各控制區域機組均按照發電機組申報的運行參數運行。該種情況屬於正常情形，所有控制區域的頻率回響特性的表現中規中矩，系統整體利益得到保證，控制區域亦應獲得好的控制性能評價結果，整體與局部間和諧共贏。另一種是各控制區域均採取措施降低了自身的頻率回響特性，且幅度相當，這時，整體利益受損；而所有控制區域採取一些措施，如提高二次調節性能，則可能會取得良好的控制性能評價結果，局部利益得以保證。無論是第1 種還是第2種情形，都應該制定適宜的評價標準和考核辦法，獎優罰劣，達到整體利益與局部利益的和諧共贏。若各控制區域 與|B| |β|值不相等，則該情形亦可分為各控制區域機組均按照和不按照發電機組申報的運行參數運行等兩種情況。對於與差額與相應|B| |β|控制區域，無論是不是主觀行為，均說明其頻率回響特性未達到指定水平，在某種意義上都會造成整體利益受損，而相關控制區域可採取措施取得良好的控制性能評價結果，局部利益得以保證。若為客觀結果，則控制區域應採取措施提高自身的頻率回響能力，屬於規劃層面；若為主觀行為，則應制定相應的控制性能評價標準，在調度層面督促相關主體改善頻率回響控制性能，從而提高系統整體抵禦頻率失穩的能力。

動態 ACE 及其擴展

動態自然頻率特性係數

根據頻敏元件靜態自然頻率特性係數的定義，其數值決定於：一是頻率偏差的穩定A值，二是頻敏設備針對該頻率偏差穩定值充分回響穩定後的輸出功率變化值。當出現功率失衡時，頻率的下降速率取決於系統的慣性，即系統的轉動慣量；而頻敏設備穩定回響至輸出功率值的動態過程取決於：一是回響功率調節的死區，二是功率輸出回響的延遲，三是從開始回響到滿額回響的時間過程。一般而言，頻率的下降速率較快，而頻敏元件的功率調節速率較慢。可見，若出現一個頻率波動，在148頻差出現瞬間，由於頻敏元件還未回響，則系統 “感受”到的自然頻率回響特性是零。而隨著頻敏設備的啟動並進行輸出功率調整，則感受到的是元件頻敏特性從零到穩態值的一個動態變化過程。因此，在擾動發生後， 的數值經歷了一個變化過程。這一特性可用“動態自然頻率特性係數”予以描述。所謂頻敏設備的動態自然頻率特性係數，是指頻敏設備在頻率波動過程中，任意時刻其輸出功率變化與該時刻頻率頻差的比值。由於早先的設備、採樣裝備性能和有功功率平衡控制管理水平等不高，採用靜態參數即可滿足運行控制要求，故靜態頻率特性係數被使用並沿用至今；隨著設備和採樣裝備性能的不斷完善，電網運行精細化管理的不斷深化，靜態係數已逐漸不能滿足要求，需要利用動態參數予以描述。由於靜態參數是穩態參數，故利用一個數值即可較為全面地描述其特性；而動態參數所反映的是功頻特性的回響過程，因此，需要一個順序的數值序列才能對其特性予以全面描述，即動態自然頻率回響特性的表述應該是一個時間序列。

動態 ACE 時間序列

從靜態角度看，是指當系統中一次調節響ACE應充分且平穩後所反映出的控制偏差，因此，其數值僅與系統的二次調節相關，且當 Bi=βi 時， 的ACE數值與控制區域功率控制不平衡的數量相等，即ACE可反映區域真實的控制偏差。而若從動態角度看，由於頻差不斷在變化，系統的一次頻率調節隨之不斷回響（系統的一次頻率調節的動態過程約為10s ），故所表現出的β 數值始終處於動態變化中，其數值組成一個依頻率波動而隨動的時間序列。目前，準確估計系統的自然頻率特性係數在技術上存在困難，因此，無論採用何種B係數設定方式，在實際運行中，難以 （實際上也無必要）使 準確等於 。結合式（）可知，ACE數值不僅與功率不平衡的數值（取決於系統的二次調節）相關，也會隨著系統自然特性係數（取決於一次調節性能）的動態變化而不斷改變。二次調節改變控制區域內的功率供需偏差，會導致式（）中等號右邊前兩項的數值改變，故 ACE2數值的變化量與二次調節功率量相等。二次調節從收到調節指令到調節功率至指定數值需要數分鐘。在此動態過程中，發電輸出功率處於動態變化狀態，ACE的數值會隨發電輸出功率的變化而改變。在順序時間節點上的 ACE數值所構成的 ACE時間序列，被稱之為動態 ACE時間序列，其蘊含著較為豐富的頻率調節手段，包括一次和二次頻率調節的綜合調節信息。因此，從動態意義上講，ACE不能被認為是控制區域真正的有功功率平衡偏差，而是可以反映控制效果的一個物理量。

基於動態參量的有功功率平衡控制性能精細化評價

精細化評價從被評價主體方面，包含頻敏控制元件和有功平衡控制區域；從評價功能方面，可分為一次性能和二次性能評價。故精細化評價可依據兩種維度來進行組合。作為預防電網頻率失穩的第一道主動控制屏障 若調節速度相對較快的一次頻率調節能力持續，降低 不僅會導致頻率質量大幅度降低 嚴重時會造成電網解列甚至崩潰 帶來巨大損失 。 因此 有必要對一次調節控制性能單獨做出準確的評價 以保證系統運行的安全與穩定。關於頻敏元件控制性能評價的研究，發電機組的一次調節性能16－17 和二次調節性能的實時調節效能評價 [ 已被實際套用。而對於控制區域控制性能評價的研究，與元件的控制性能評價相比更為複雜。這是因為，一方面頻敏設備一次調節所依據的頻差是所在地點的頻差採樣值，而系統頻差的測定，一般是指定系統中的一個點作為頻率採樣的地點，將該點頻率作為系統的頻率，由於系統運行頻率的空間分布特性 ，二者並不相同。對於單個頻敏元件，可通過其出口表計採樣；針對控制區域整體的頻率特性，由於對所轄所有頻敏設備輸出功率變化逐個進行採樣較為繁瑣，且頻差具有時空分布特性，故採用集中採集聯絡線功率，且按照時間順序，以固定的時間間隔進行採樣，故系統 “感受到”的是不同類型和不同地點所有頻敏設備功率回響的綜合。目前，中國和北美採用的評價標準指標設計中，均是以 f 和 ACE等物理量為依據。而以這些各種頻率調節手段共同作用結果為依據的評價標準，只能實現這些調節手段控制性能總和的評價。因此，現有標準無法準確地單獨評價控制區域的一次與二次頻率調節控制性能。與發電機組評價所依據的是本地頻率不同，控制區域評價所依據的是整個系統的運行頻率。由於一次控制性能的好壞可影響系統秒級尺度運行品質，故評價時間尺度應是秒至分鐘級，需計入頻率變化的動態過程，即應考慮故障的位置和嚴重程度、頻敏元件的動作死區設定等因素。另一方面，由於系統頻差取決於全網所有頻率控制手段的綜合調節效果，而控制區域動態 ACE的數值又與頻差相關，因此，動態 ACE 時間序列數值亦與其他控制區域的控制行為相關。因此，控制區域的頻率一次調節性能評價涉及因素眾多，且難以解析，故該問題十分複雜，其標準設計難度極高。在中國電網中主要節點（如聯絡線和大部分電廠端 口 等 地 點）的 同 步 相 量 測 量 單 元 （phasor）布點已基本完成，基於該measurementunitPMU裝置 的 廣 域 測 量 系 統 （wide－areameasurement， ）所得到數據採樣密度可達 ，system WAMS20ms這為頻率一次調節性能評價標準的設計與實施提供了數據保障。

由於二次調節控制性能評價時間尺度較長，為分鐘至數十分鐘級，故不用考慮頻率變化的動態過程，因此其控制性能評價標準的設計也相對簡單。從控制所依據的信號來看，一次調頻所依據的是頻差，二次調頻依據的是控制指令，兩種手段也不同。儘管 ACE時間序列中蘊含著較為豐富的一次和二次頻率控制信息，但由於一次和二次調節功率混合交織在一起，若依據 ACE時間序列進行一、二次控制性能的單獨評價，還需更為深入的研究工作。由於有功功率平衡控制的目的是，通過各種控制手段間的配合來平抑不同時間尺度的功率不平衡波動，故亦可以採用考察不同時間尺度控制效果的評價方式，即短期控制性能評價和中長期控制性能評價 具體如秒至分鐘級控制性能評價 分鐘至十幾分鐘級控制性能評價等。

區域控制導向

問題的提出

化解產能過剩是中國各級政府在經濟轉型期面臨的一項重要的政治任務，它不僅涉及經濟結構的戰略性調整，而且關乎社會的和諧與穩定。2001 年中國入世以後的全球化紅利與 2003 年開始的房地產紅利，使中國經濟保持了長達十幾年的高速增長， “中國奇蹟”出現的同時，重化工業領域的產能過剩問題也愈演愈烈。中央政府早在 2006 年就注意到產能過剩對國民經濟造成的負面影響。國務院在這一年發布了《關於加快推進產能過剩行業結構調整的通知》，要求地方政府調整經濟結構。在此之後，國務院於2009 年、2010 年和 2013 年針對產能過剩問題制定了三份指導性意見，國家發改委和工信部等部門也制定了相應的配套政策，以激勵地方政府積極採取措施，化解產能過剩。

然而，在中央政府的政治壓力之下，產能過剩問題不僅沒有得到解決，反而持續惡化。以鋼鐵行業為例， 2005 年中國鋼鐵產量達到 3.5 億噸，中央政府從那時起開始限制鋼鐵產業的粗放型擴張，但在多輪次的政策調控之下，2013 年中國的鋼鐵產量已經突破 10 億噸，且產業集中度越來越小，離散度越來越大，殭屍企業不斷湧現。

在去產能的過程中，地方政府面臨的多重製約，使其無法不折不扣地完成中央下達的政治任務。第一，在財稅方面，現行的財稅制度帶有明顯的生產型導向，殭屍企業不論是否虧損，只要維持生產，就可以給地方政府帶來流轉稅收入，而停止生產則意味著地方財源的淨損失。 第二，在人員安置方面，去產能改革將迫使約 1000 萬職工下崗或轉崗，僅煤炭系統就涉及約 130 萬人的重新安置問題。 這將給地方政府帶來極大的政策性負擔。第三，銀行系統向殭屍企業投放了大量的信貸，殭屍企業的破產將給銀行系統帶來大量的不良資產。在缺乏頂層設計的情況下，地方政府無法獨立應對隨之而來的金融風險。地方政府在去產能改革中的消極表現，是經濟轉型過程中地方政府與中央政府在利益和目標方面出現矛盾的一個縮影。在發展過程中，中央政府承擔無限責任，而地方政府承擔有限責任。 中央政府的無限責任表現為從國家的整體利益和長遠利益出發，謀求經濟發展方式的轉變。地方政府的有限責任則表現為追求對所轄區域的有效控制。當經濟轉型的目標不符合地方政府謀求區域控制的行為導向時，地方政府就有足夠的動力去消解中央的政策。

理論探討

對去產能改革的研究，應該將地方政府的行為動機作為邏輯起點，即地方政府在經濟轉型中的利益與目標何在？在不同歷史時期驅動地方政府採取不同行為策略的深層動因是什麼？地方政府的行為動機是由其核心利益決定的，中央的政策只有符合地方政府的核心利益才能得到有效的執行。關於地方政府的核心利益問題，理論界存在兩種研究範式。

（一）收入論

第一種範式可以稱為收入論，認為地方政府的核心利益在於財政收入的最大化，並以此為起點分析中央與地方的關係及地方政府的經濟行為。例如，戴慕珍發現，在財稅體制改革過程中，基層政府與鄉鎮企業之間類似於總公司與分公司的關係，基層政府通過發展鄉鎮企業來追求財稅利益。瓦爾德將中國的地方政府稱為廠商，地方政府是市場化進程的主導性力量，在中央政府下放經濟管理權力的制度背景下，地方政府可以直接參與經濟活動以獲得收益。馬斯金等發現，在政治集權的體制下，財政激勵在地方政府之間形成了一種標尺競爭，促使地方政府以其他地區為參照而追求更高的財政收入。從收入論的角度來看，中央或上級政府在推動改革的時候，應該充分考慮改革措施對地方財力的影響，儘量保證地方的財力不受削減，以此來維持地方政府參與改革的積極性。

（二）績效論

第二種範式可以稱為績效論，認為地方政府的核心利益在於治理績效的最大化，以謀求官員本人的政治晉升。例如，周黎安研究了中國地方官員的激勵機制，認為地方官員的政治激勵在於通過經濟績效來換取升遷機會。為了在激烈的區域競爭中脫穎而出，地方政府必然追求績效的最大化。李宏斌和周黎安還通過實證研究表明，省級官員晉升的可能性與經濟成長率高度相關。陳燁、李宏斌和周黎安還發現，中央政府對省級官員的任免是以前任的經濟績效為參照的。因此，省級官員必然會努力取得超越前任的績效。績效論主張，地方政府各種治理行為的根本動機在於追求可觀測的績效。根據這種理論，如果中央或上級政府的政策導向不能反映在政績考核體系當中，那么該政策將在執行過程中大打折扣。

（三）評價與反思

按照收入論的邏輯，地方政府不願意主動化解過剩產能的動機是怕影響財政收入。而現實的情況是，殭屍企業正在成為地方政府的負擔，動輒上億的補貼使地方政府無法實現財政收益最大化的目標。僅2012 年一年，當時的13 家上市鋼企便獲得政府補貼30.8 億元。而按照績效論的邏輯，地方政府不願意主動化解過剩產能是擔心影響治理績效，進而影響地方官員的晉升。然而，國務院早在2013 年就將去產能的相關工作列入了政績考核指標體系。此後，各省的配套性檔案又重申並細化了這一點。因此，無論是收入論，還是績效論，都無法準確地解釋經濟轉型期地方政府經濟行為的內在邏輯，也無法客觀地描述地方政府在去產能改革中遇到的實際困難。

去產能政策的實施效果之所以不理想，是因為它不符合地方政府的切身利益。中央一直試圖彌補地方的利益損失，以促進產業結構的最佳化，但是收效甚微。其根源也在於沒有抓住地方政府的核心利益與重大關切。基於這種情況，本文圍繞以下幾個理論問題展開討論：在放權改革的背景下，地方政府的核心利益是什麼？在經濟轉型過程中，中央政府的激勵政策為何失靈？針對化解產能過剩等轉型問題，如何調動地方政府的積極性？

地方政府的核心利益

（一）地方政府的核心利益是區域控制

縱觀中國30 多年的改革歷程，權力的收與放是決定改革方向並影響改革效果的深層邏輯。無論是經濟管理權力在中央與地方之間的適度調整，還是政府向市場的簡政放權，都對特定時期的社會利益結構與分配格局產生了重大影響。收入論者和績效論者都承認，中國經濟的高速發展得益於中央主導的權力下放以及隨之而來的地方自主性的增強。

從央地關係的角度來看，地方政府的核心利益在於維持並擴大自主性。地方政府希望在經濟管理、財政、行政等方面獲得更大的自主性，以相對獨立的身份處理地方領域的公共事務。在何顯明看來，地方政府實際許可權的伸縮性以及地方政府選擇空間的彈性化，是理解地方政府行為的關鍵變數。地方政府在某些領域的超常發揮或肆意妄為，都是其施展自主性、擴大行動空間的結果。

從政府與市場的關係來看，地方政府的核心利益在於區域控制，即對自己所轄區域的經濟社會發展進程的控制。在市場經濟基本規則的約束下，地方政府謀求區域控制的最大化，形成了一種獨特的區域控制導向，這種導向誘使地方政府做出具體的行為選擇。基於這種導向做出的行為有可能符合中央的要求，也有可能違背中央的意圖。地方政府通過對區域發展實施控制，可以在轄區內產生共容利益。而共容利益反過來約束了地方政府的獨斷行為，客觀上激勵著轄區內的市場主體擴大生產。

地方自主性與區域控制導向是同一事物的兩個方面。從縱向來看，地方政府希望中央支持或默許其擴大行動範圍。從橫向來看，地方政府在擴大了行動範圍以後，必然追求對轄區發展的有效控制。一方面，地方政府希望對中央保持一定的獨立性。另一方面，它也希望對變幻莫測的區域市場保持一定的獨立性。正如曹正漢所言，地方政府應對市場化改革的基本策略是抓住經濟發展的主動權。對於地方政府而言，最好的結果便是既能推動區域經濟的高速發展，又能牢牢地掌握經濟發展的領導權和主動權。在實踐中，地方政府結合上述兩個基本目標的策略是“以控制促發展”。無論是土地財政、招商引資等現象，還是政府推動的城市更新項目，都體現了這種治理策略。

曹正漢等人認為，如果地方政府有能力控制土地要素，那么它將放棄對企業的直接控制。這個論斷的理論意義在於，如果外部的制約因素髮生了變化，那么地方政府實施區域控制的具體形式也將發生相應的變化。地方政府獲得對土地要素的控制，發生在上世紀90 年代後期，源於中央推動的土地制度改革。正是土地制度這個制約因素的變化，誘使地方政府改變了區域控制的路徑與方法。然而，無論具體形式如何變化，區域控制導向的本身是非常穩定的。既然中央將經濟發展與地方政府的積極性聯繫起來，它就不會輕易破壞二者背後的重要因果機制。

（二）地方政府對殭屍企業的調控行為

在經濟轉型過程中，地方政府對連年虧損的殭屍企業採取以補貼和擔保為主的調控措施，體現了它追求區域控制的基本行為傾向。殭屍企業大多處於重化工業領域，往往是本地區的龍頭企業，具有資金密集、人員密集的特徵，在區域經濟中占有重要的地位。對於地方政府而言，殭屍企業的破產意味著區域經濟社會發展的失控，這將觸及地方政府的根本利益。因此，地方政府只能採取調控手段，幫助那些缺乏效率的大型企業暫渡難關，以此來維持對區域發展的有效控制。

產能過剩之所以是一個複雜的問題，原因在於出現產能過剩的市場主體非常複雜。總體而言，深受產能過剩困擾的企業分為三類，一是地方國企，二是特權民企，三是央企分支機構。其中，地方國企是製造產能過剩的主力軍，因為它們與地方政府的聯繫最為密切，可以成為地方政府控制區域發展的最有力工具。對於地方政府的發展戰略，地方國企往往能夠堅決執行，因此它們最容易得到地方政府的救助。廣東省在其發布的去產能方案中提出，要在2016 年內出清省級以下政府所屬的2000 多家殭屍企業，由省財政對企業人員安置工作提供專項補貼。從某種意義上講，去產能改革是一次地方政府的自我革命，其本質是區域控制能力的減弱。

特權民企是指與地方政府聯繫密切、對區域經濟產生重要影響、享受地方政府特殊優待的大型民營企業。地方政府往往對存在產能過剩問題的特權民企採取力度較大的調控措施。例如，新余市將江西賽維LDK 公司的資金缺口納入了市政府的財政預算，江西省財政廳還專門設立了“賽維LDK 穩定發展基金”，以幫助該公司償還信託債務。可見，特權民企的生存對於地方政府而言非常重要，地方政府在設計政策的時候會採取“一企一策”的辦法。

央企分支機構是指隸屬於央企總部、辦公地點及主要經營活動都處於地方政府轄區的央企下屬公司。一些央企為了投標項目而註冊了很多空殼企業，在項目完成之後，這些企業剩下很多員工和債務，淪為低效率的殭屍企業。以中國鐵建為例，該公司下屬的700 多個子公司中，有多達200 多個空殼企業。央企分支機構在其發展的過程中，往往與所在地政府結成事實層面的利益同盟，它們的企業發展戰略與地方政府的區域控制導向在多數情況下是相容的。

2006 年以後逐漸出現的產能過剩現象，主要集中在重化工業領域。從區域經濟的角度來看，一個地區的重化工業往往集中於少數幾個大型企業，這種企業被地方政府形象地稱為龍頭企業。地方政府希望通過引進或培育龍頭企業，提高轄區內的產業聚集度，進而打造完整的產業鏈條。有學者研究發現，地方政府對區域經濟的干預政策，造成了大企業的投資增幅明顯高於中小企業。也就是說，地方政府在招商引資中採取的各種優惠政策對大企業更加有利。隨著大企業逐漸發展成區域內的龍頭企業，它們控制的資金和人員越來越多，製造的產值和利稅也越來越多。在這種情況下，地方政府控制區域發展的最有效途徑便是直接控制龍頭企業，針對龍頭企業的發展需求制定個性化的調控政策，而這種調控政策在多數情況下是與去產能改革相悖的。

區域控制導向的重建

（一）去產能改革中的中央調控

2015年的中央經濟工作會議提出了化解過剩產能的基本方針和主要任務，並出台了財稅、金融、職工安置及監督考核等方面的配套政策。這些中央層面的調控政策大多是基於收入論和績效論而制定的，著眼於加強地方政府的財力和對地方政府形成績效壓力。例如，財政部針對殭屍企業的職工安置問題，建立了規模高達 1000 億元的工業企業結構調整專項基金。建立這項基金的目的是使地方政府在安置下崗、轉崗職工時擁有充足的財力，以提高地方政府落實去產能政策的積極性。而在政績考核方面，中央經濟工作會議重申了在去產能方面加強考核與問責的原則，並要求地方政府全面清理面向殭屍企業制定的保護性措施。

中央的調控政策在短期內是有效的，地方政府在高強度的政治壓力下，會採取果斷的措施壓縮轄區內的落後產能項目。但是，這種調控政策無法形成制約落後產能再生的長效機制，而且容易誘發地方政府的政策變通行為。在面臨中央及上級政府委託的多重任務時，地方政府作為代理人往往最關注那些容易被察覺、容易顯示績效的工作。在實踐中，地方政府最關注的任務是落後產能數據的下降，而不是產能質量的實際提高。只要能夠完成中央或上級分配下來的硬指標，地方政府不會考慮自己採取的措施是否真正有助於經濟轉型。因為對於地方政府而言，比經濟轉型更現實的目標是防止區域發展形勢的失控。

（二）在新經濟領域加強地方政府的控制能力

在去產能改革乃至整個經濟轉型的過程中，中央與地方之間存在著利益與目標的分野，這種分野的實質是內嵌於中國政治經濟體制中的結構性矛盾。只不過在投資與要素驅動的發展模式下，這種結構性矛盾並沒有顯現出來，因為中央的政策目標恰好與地方政府追逐與維護利益的路徑構成了競合。而在追求創新驅動的經濟轉型期，中央追求產業結構轉型升級的願望與地方政府維護區域控制能力的矛盾逐漸明晰起來。

如果想讓地方政府真心實意地執行去產能政策，中央就應該考慮地方政府的利益和目標，在化解過剩產能時保證地方政府的區域控制能力不受損害。因此，應該採取“破舊立新”的行為策略，在重化工業領域推行去產能政策的同時，支持地方政府在新經濟領域加強區域控制能力，以彌補去產能過程中的利益損失。從新興產業發展的經驗來看，由於中央政府無法準確把握新興產業的技術路線與市場前景，因此在制定產業政策時，往往有意留給地方政府一定的自由裁量空間，以激勵地方政府進行自主探索。中央賦予地方政府在新經濟領域展開自主探索的權力，正是地方政府重新建立區域控制能力的關鍵所在。當地方政府能夠在風雲變幻的新經濟領域實施遊刃有餘的掌控時，它就可以放下包袱，不再擔心因地方龍頭企業的停產而導致的局面失控，從而可以放心大膽地落實中央的決策，完成去產能的各項任務。

具體而言，中央應該從政策和資金兩個方面幫助地方政府在新經濟領域擴大控制能力。在政策方面，採取差異化精準調控。可以針對產能過剩地區制定指導性意見，支持這些地區的地方政府在新經濟領域有所作為。正如管理學家德魯克所言，創新者只有在機會視窗開啟的時間裡進入該產業才能獲得快速發展。對於產能過剩地區而言，舊的經濟發展方式已經難以為繼。只要地方政府敢於在新經濟領域採取激勵措施，對於市場主體而言，機會視窗便得到了開啟。因此，中央應該以指導性意見的方式，賦予產能過剩地區的地方政府更大的自主性，促進其主動開啟創新驅動的機會之窗。

在資金方面，成立產能過剩地區創新發展專項基金。通過專項基金來支持產能過剩地區的產業轉型升級。充分發揮中央財政的槓桿作用，引導和撬動更多的社會資本進入新經濟領域。資金支持是促使地方政府“破舊立新”的重要手段，通過對產能過剩地區的創新發展進行轉移支付，可以引導地方政府調整財政支出結構，落實地方配套資金及設立地方層面的專項基金，以支持新產業、新模式、新業態、新技術的發展。

此外，還應該創新政策工具，以提高對產能過剩地區主動轉型的激勵強度。具體而言，有三種政策工具可以引入該領域：第一，專項建設基金。國家發改委掌握的專項建設基金完全可以支持產能過剩地區的戰略性新興產業。從現在的使用情況來看，該基金對基礎設施項目的過度投入使這類項目同樣存在過剩的危險，將該基金引入戰略性新興產業有助於提高它的使用效率。第二，地方債。全國人大和國務院可以考慮適當增加產能過剩地區的地方債額度，通過適度擴大財政赤字的方式，將籌集到的資金投入到“網際網路+”和智慧型製造等領域，引領產能過剩地區的經濟轉型。第三，公私合作模式 （PPP）。在新經濟領域的發展缺乏內生動力的情況下，地方政府可以採取公私合作模式，吸引社會資本加入由政府謀劃的科技項目。待時機成熟以後，地方政府可以逐漸撤出投資，將發展的主動權還給市場。