线路传输容量约束对电力市场均衡的影响

【摘 要】电力系统一直被认为是社会中最重要，也是最复杂的系统工程之一。它是一种规模化的经济，在实际运营中具有自然的垄断性。现代社会中电力市场的主要特点是负荷需求的参与，导致电力市场出现了竞争，其中，对电力市场均衡性影响较大的线路传输容量约束，将对电力系统中的供应方产生影响，使其决策空间出现不同的区域，其中不同区域中的约束情况会促使电力供应商在区域内寻找一个不对应的最优策略。本文主要从线路传输容量、市场均衡等概念出发，通过相关数学模型的建立和计算，分析了线路传输容量约束对电力市场均衡的影响。

【关键词】传输容量 市场均衡 影响分析

就电力行业的发展来看，国际上各个国家都进行了一定程度上的改组或变革。线路传输容量的约束对电力市场具有巨大的影响，因此，本文就选择了通过相关数学模型和计算的方式，对线路传输容量的约束对电力市场均衡影响进行详细的分析，以实现电力市场的健康发展。

一、电力市场分析

所谓电力市场是指通过经济、法律等相关手段，以公平公正、自愿互利为原则，对行业中的发电、供电以及输电等进行组织协调的管理运行体制[1]。为了保证电力市场的稳定和秩序，体现电力市场的公平公正，电力市场中的各个参与方都必须遵守以下几方面的原则：平等原则，电力市场中的发电方和用户组之间都要坚持平等竞争。由于发电供应和价格是电力市场中比较核心的问题，所以要求发电方严格按照相关部门制定的价格和规定进行计算，严禁任意提高价格。公平性原则，公平性原则是指对电力市场中的各种信息做到公开透明化，为用户合理选择用电方案提供便利。

二、线路传输容量分析

在线路传输过程中，负荷阻抗等于线路的波阻抗时，会使线路中的各个节点电压、电流没有幅值差，而只有相位差，那么线路传输的自然功率就可以通过以下公式计算：

其中UN表示线路首端电压。线路传输的输送功率的计算公式为：

（其中，Pn是自然功率，δ是线路的允许传输角，β是6。/100km，l是指线路的长度）。线路的经济输送容量计算公式为：。

三、线路传输容量约束对电力市场均衡的影响

通过3节点系统对线路传输容量约束对电力市场均衡的影响来进行分析，可以借助以下公式计算，各个节点对注入功率和线路的输送功率灵敏系数φji可以表示为：

其中，0节点的是用户组，1、2节点是的发电方，所以对应的参与者就分别是参与者0、1、2.

（一）在没有线路约束的条件下最优相应曲线

在没有线路约束条件下，数学上就可以满足以下公式：

由于是3节点系统，在优化模式的最优条件下可以推算出参与方的最响应曲线：

（二）线路容量约束条件下的最优响应曲线

如果线路在传输过程中有容量约束的话，参与者的决策空间φ会被划分为不同的区域：约束和不约束[2]。在约束的条件下，传输容量约束是一个严格的等式，在没有约束条件下的区域则是一个严格的不等式。假设φ1为严格的不等式，φ2是严格的等式，那么我们可以尝试寻找其最优响应曲线的交点。

就φ1区域而言，由第二节中的最优响应曲线公式可以推断，如果市场均衡点在这个区域的话，就可以推断出线路传输容量太过于松，那么对市场基本上是没有什么影响的。如果假设在该区域内的参与方的最优响应曲线不相交，那么市场均衡点只可能是困在另一个区域或者说是两个区域的边界上面[3]。

就φ2而言，由于在该区域的传输线路容量是一个严格的等式，也就是说，所以ISO模型就可以有如下表示：

其中，qi≥0，i是指发电方；qi≤0，i是指用户。

四、总结

综上所述，通过对电力市场和线路传输最大允许容量的介绍，以及对线路容量约束条件下的不同区域的最优响应曲线的分析，可以推断出线路传输在容量约束的条件下，可能不存在有均衡点，如果存在的话，只能是存在与一条线段上。本文主要选择了3节点的系统为例进行的分析，如果是节点和线路更多的复杂网络，其分析过程一样，但是其结果是同样的。

参考文献：

[1] 刘有飞，吴复立. 线路传输容量约束对电力市场均衡的影响[J]， 电力系统自动化，2005.15：1-6.

[2] 杨 彦. 基于博弈论的考虑输电网络约束电力市场均衡分析[D]， 广州：华南理工大学，2011.06.

[3] 谭海云. 电力市场价格竞争均衡分析及稳定性研究[D]， 浙江大学，2010