電力系統(tǒng)間的互聯(lián)不僅可提高安全運行水平，還能協(xié)調不同子系統(tǒng)（控制區(qū)域）間能源結構的不平衡。在運行控制中，由于調節(jié)能力的不足或一些投機行為，某些控制區(qū)域的控制行為有可能不符合調節(jié)要求，從而影響系統(tǒng)的整體運行品質。因而，必須建立相應的評價標準，以對區(qū)域控制的控制性能加以衡量，藉此規(guī)范各控制區(qū)域的行為，使其既滿足系統(tǒng)運行的可靠性要求，又能公平地分享電網互聯(lián)所帶來的益處。
早期的互聯(lián)電網運行控制性能評價標準（簡稱評價標準），是北美電網于20世紀60年代開始推行的A1、A2標準（簡稱A標準）。1990年北美電力可靠性委員會（North American Electric Reliability Council，簡稱NERC）成立特別工作組，歷經7年研究于1996年推出CPS1、CPS2標準（Control Performance Standard，簡稱CPS標準），1998年在北美互聯(lián)電網CPS標準取代A標準。2005年NERC又對各類控制性能評價標準進行修訂，其中CPS標準歸并為BAL-001標準。中國電網自20世紀80年代以來，采用的是以北美A標準為藍本而修改所得到的標準。隨著電網運行品質的提高，需要更為先進的評價標準，近年來，華東、華中、東北等區(qū)域電網和南方電網均參考北美CPS的評價標準，設計并實施了相應的評價標準。目前，CPS類評價標準已成為主流。
中國電網施行的CPS標準在設計中面向頻率安全，將北美CPS1標準指標中年滾動平均的設計方式，修改為10或15分鐘時段平均。實踐證明，該修改在一定程度上可以達到預期的效果。然而有文獻分析表明，這種修改可能會導致在運行中出現(xiàn)AGC過度調節(jié)且勞而無功、由于沒有固定控制目標而造成AGC控制過度、追蹤頻繁變動的頻差會造成調度人員過度緊張等問題。這說明，由于其實施所造成的后果不利于節(jié)能減排，所以，中國現(xiàn)行的CPS類標準存在進一步完善的空間。
因此，有必要在基礎理論層面開展研究，分析并明確中國現(xiàn)行評價標準存在的問題，探索適宜中國電網運行實際的評價新標準的制定原則、實施目的及設計手段，為制定更為完善的評價新標準提供參考。
1、標準的制定原則
1）“自上而下”的系統(tǒng)運行控制理念
電網互聯(lián)的目的是協(xié)調區(qū)域間能源和調節(jié)資源的不平衡，這樣有利于負荷波動在區(qū)域間的互補性平抑，減少調節(jié)量從而降低調節(jié)成本。從這一角度看，將控制區(qū)域間的影響控制得過于嚴格（主要是通過限制聯(lián)絡線功率波動來實現(xiàn)）顯然不利于上述目的的充分實現(xiàn)，不利于節(jié)能減排。
由于電網運行的特殊性，互聯(lián)電網作為整體，其運行狀態(tài)關系到每個控制區(qū)域的利益，而每個控制區(qū)域的控制行為都直接關系到整體運行的安全與穩(wěn)定。出于公平原則考慮，依據(jù)“自上（系統(tǒng)頻率質量）而下（各控制區(qū)域的控制行為）”的原則所設計的評價標準不能只顧整體舍棄局部，更不能只關注局部而忽略整體（A標準即是如此）。宏觀上而言，只要控制區(qū)域的行為有利于整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，就應該得到好的評價。也就是說，區(qū)域的好的標準指標一定會對應系統(tǒng)的好的運行狀態(tài)。
2）安全、優(yōu)質和經濟等三方面的相互協(xié)調
A標準著眼于限制控制區(qū)域的ACE，關注于局部；CPS標準利用概率性指標，著眼于ACE與頻差間的相關性，關注了運行的安全、優(yōu)質和經濟等三方面間的協(xié)調，因而更有利于系統(tǒng)整體運行品質的提升。
達到運行的安全、優(yōu)質和經濟，是電網管理與控制的三個重要目標。事實上，系統(tǒng)的有功平衡與頻率的穩(wěn)定直接相關，而有功平衡的程度反映了系統(tǒng)的安全水平，因而系統(tǒng)的頻率質量聯(lián)系著系統(tǒng)運行的安全性。
作為電能質量的重要標志，頻率與系統(tǒng)運行的優(yōu)質性密切相關。但是不計代價地一味追求頻率維持于額定值會極度增加運行成本，不僅不可行也沒有必要。由于系統(tǒng)安全均有一定的裕度，故頻率只要保持在額定值附近的一個較小的范圍內即可。
因此，適宜的互聯(lián)電網控制性能評價標準，應可以引導系統(tǒng)的運行在安全、優(yōu)質和經濟性之間尋求一種平衡，即，應提出兼顧電網運行經濟性的控制性能評價標準設計理念，也就是說，允許區(qū)域的控制行為在達到一定系統(tǒng)頻率質量要求的前提下，盡量節(jié)約調節(jié)控制成本——一方面應追求以較少的調整動作達到調整目的，另一方面應避免由于標準要求的不合理或動作的延遲而引起的超調和反調現(xiàn)象。
3）頻率調節(jié)責任在控制區(qū)域間的合理分配
現(xiàn)代電網已發(fā)展成由多個控制區(qū)域通過聯(lián)絡線連接起來的互聯(lián)電力系統(tǒng)，每個區(qū)域都是獨立的經濟實體。由于區(qū)域互聯(lián)后各控制區(qū)同步運行，故電網運行頻率質量成為一項公共利益。在這種情況下，基于自上而下、整體協(xié)調的原則，每個控制區(qū)在分享電網互聯(lián)帶來益處的同時，也都有責任控制所管轄發(fā)電機組的輸出功率以更好地追蹤自身的負荷變化，以維持系統(tǒng)運行頻率的穩(wěn)定。
電網內各區(qū)域日負荷曲線形態(tài)或負荷擾動分量構成有可能不盡相似，為實現(xiàn)各區(qū)調頻責任的公平與合理地分配，可考慮依據(jù)各區(qū)負荷擾動的長期統(tǒng)計特性量的比例來分配調頻責任。在此基礎上對區(qū)域進行考核和約束，才能更合理和有效。
2、制定適合中國電網運行實際的評價標準需研究的問題
2.1 明確采用控制性能評價標準的目的
如果欲在借鑒北美CPS標準的基礎上設計相關標準，則應根據(jù)中國國情，首先明確采用此類標準的目的。如果主要關注于經濟性，則對于標準中的頻率控制目標值ε1和ε10，可取電網上一年基于1分鐘和10分鐘平均的頻率偏差的均方根值，這樣在保證維持與上一年相當?shù)念l率質量的同時節(jié)約大量控制成本。如主要是關注于安全和優(yōu)質性的均衡，則或減小頻率合格目標值ε1和ε10，以提高對頻率質量的要求；或提高CPS1合格值（如：150%），并動態(tài)修正CPS2合格值，以提高頻率質量，并控制聯(lián)絡線功率在合理限度內。
2.2 頻率調節(jié)責任的分配
在頻率控制模式方面，與北美的互聯(lián)電網的扁平管理模式不同，中國電網實行的是國家、區(qū)域和省的三級調度管理體制，每個級別均設有調度通信中心，實施各自的調度職能。
頻率調節(jié)責任的劃分可通過頻率偏差系數(shù)B的分配予以實現(xiàn)。其具體做法是，首先由上一級電網（如國家電力調度通信中心）確定其整體頻率調節(jié)責任，即確定BS，然后由該級調度部門將BS分配到其管轄的各控制區(qū)域（如：區(qū)域電網調度中心），即確定各控制區(qū)域的Bi，從而實現(xiàn)對各控制區(qū)域（省網）二次調頻責任分配。
在調度層面，電網運行頻率調節(jié)手段包括頻率的一次和二次調節(jié)（AGC）。其中，一次調節(jié)快速，為分散控制，但為有差調節(jié)；二次調節(jié)較為緩慢，為集中控制，但可實現(xiàn)無差調節(jié)。關于提高控制區(qū)域的頻率調節(jié)責任，對于一次調節(jié)可依據(jù)強制性的措施，要求相關機組安裝或改造調速系統(tǒng)；對于二次調節(jié)可通過增加B系數(shù)的數(shù)量獲得（假定系統(tǒng)具備相應容量的AGC機組且性能優(yōu)良）。
由于確定B系數(shù)的依據(jù)是系統(tǒng)的一次調節(jié)能力，即β系數(shù)的數(shù)值，而B系數(shù)所關聯(lián)的物理量ACE是二次調節(jié)的依據(jù)；還有，某控制區(qū)域所承擔的調頻責任，不僅與該區(qū)域的B相關，還與β相關，故B系數(shù)的確定與分配問題較為復雜。
2.3 控制區(qū)域一次、二次頻率調節(jié)控制性能的單獨評價
在頻率調節(jié)中，一次調節(jié)的成本高于二次調節(jié)，若實施一、二次頻率控制性能綜合評價，則可能會出現(xiàn)控制的博弈行為，如：控制區(qū)域放松對一次調節(jié)能力的管束以降低控制成本（控制區(qū)域要購置一、二次調節(jié)能力），會導致整個系統(tǒng)一次調節(jié)能力下降，造成運行頻率質量降低，嚴重甚至會危及頻率安全。
因此，有必要尋找能夠分別且準確地評價控制區(qū)域一次、二次頻率調節(jié)能力的標準，實現(xiàn)頻率一、二次調節(jié)的單獨評價。該方面的研究進行了思考，提出了研究的思路。
2.4 發(fā)電機組一次和二次頻率調節(jié)控制性能評價
互聯(lián)電網的上級調度機構借助控制性能評價標準和相應的考核辦法，對所管轄的控制區(qū)域進行獎優(yōu)罰劣，藉此來約束各控制區(qū)域的調節(jié)行為，而各控制區(qū)域則可通過管束其所轄區(qū)域內發(fā)電機組的控制行為，來達到上級部門所實施之標準及其考核的要求。
由于機組之間物理性能差異較大，且各電廠的運行管理水平也參差不齊，因此很難保證所有的機組在投運后都能一直保持優(yōu)良的頻率控制性能。因此，各區(qū)域需對區(qū)內所轄發(fā)電機組的一次和二次頻率調節(jié)的控制性能予以評價，并作為考核的依據(jù)，以保證所轄機組性能達到所指定的控制性能。
標準需引導并約束各控制區(qū)域重視一次調節(jié)的性能，而發(fā)電廠出于自身利益不愿參與一次調節(jié)，且數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)的廣泛使用也使其可隨時閉鎖其一次調頻功能。因此，制定出行之有效的發(fā)電機組一次調節(jié)性能的評價方法，是保證控制區(qū)域一次調節(jié)性能優(yōu)良的關鍵。
一次調節(jié)為分散控制，其調節(jié)依據(jù)是電網運行頻差，因此，可以將發(fā)電機組一次調節(jié)功率與頻率偏差進行比對，并綜合機組類型、容量等因素構成評價指標，以實現(xiàn)對機組一次調節(jié)性能的單獨評價。
與一次調節(jié)不同，機組的頻率二次調節(jié)屬于集中控制模式，其調節(jié)依據(jù)的是控制中心的AGC控制指令。這意味著，機組只要準確地執(zhí)行控制中心的控制指令即可，而無需關注這個調節(jié)是否對整個系統(tǒng)產生何種影響。
為引導所轄AGC機組可靠、有效地運行，控制區(qū)域必須要采取措施來跟蹤、判別所轄各AGC機組調節(jié)性能的優(yōu)劣，制定相應的考核辦法，對AGC機組執(zhí)行AGC指令的好壞進行評價和獎懲，以期獎優(yōu)罰劣，達到更好的區(qū)域AGC控制性能。
2.5 指標加權的研究
指標設計的長期累加方式，意味著CPS1指標在評價周期的每個時段價值相同，然而，在負荷波動過程中AGC的調節(jié)費用分時段價格不同。如果控制區(qū)域調節(jié)能力充沛或行為規(guī)范，則會在負荷平穩(wěn)波動和異常波動時段均進行足量調節(jié)，系統(tǒng)頻率質量較好，各時段CPS1瞬時指標均較好，整體統(tǒng)計值自然也符合要求；但如果控制區(qū)域調節(jié)能力不足或有意進行投機調節(jié)，則會利用上述分時段等價的CPS1指標和不等價的AGC費用間的矛盾，在負荷平穩(wěn)波動時段超量調節(jié)以取得較高的瞬時CPS1指標，而在負荷異常波動時段不足量調節(jié)，瞬時指標較差但節(jié)省AGC調節(jié)費用，從整個考核時段來看CPS1指標仍合格。
后一種調節(jié)策略可為相關控制區(qū)域節(jié)省AGC成本，提升了個體利益；但其控制行為會造成整個系統(tǒng)的頻率質量下降，損害整體利益。而CPS標準對此無法約束。
可以考慮采用分時段指標加權方法解決此類問題，可減小負荷平緩時段指標所占權重或加大負荷劇烈波動時段指標所占權重，從而有效地阻止上述不利于系統(tǒng)整體利益的調節(jié)行為。
2.6 頻率調整目標帶的設定
將頻差定義為實際頻率與計劃頻率的差并按照這一定義設計的評價標準，將計劃頻率附近調節(jié)價值與其他頻率運行點等同（實際上計劃頻率附近無調節(jié)價值），可能會引導控制區(qū)域過于追求將系統(tǒng)運行頻率調整至計劃值，造成無謂調節(jié)，不利于節(jié)能減排。
解決該問題的一種方式是，對評價標準中的頻差定義進行修改，在頻率—時間坐標空間將固定的計劃頻率（可視為調整的目標）由一條直線拓展為一條根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)變換其寬度的目標帶，這樣就相當于規(guī)定了頻率的調節(jié)死區(qū)，從而使標準引導的控制行為更接近于電網的實際運行要求。
上述做法既可最大限度地避免機組的無謂調整，減少機組磨損，又可便于運行管理機構根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)調整控制目標要求，引導機組根據(jù)運行情況進行自適應控制。這些都對于節(jié)能減排十分有利。
當然，控制區(qū)域根據(jù)運行情況制定自適應的調節(jié)策略，如，改變頻率調節(jié)死區(qū)等，也可以解決前述問題。但與之相比較，設置目標頻率帶的方式更為科學和嚴謹。