实现市场主体有效协作与利益均衡的方法

由上一节对各市场主体的电压安全成本构成分析发现，电能作为一种特殊的商品，其发电、输电、供电、用电环节中的物理联系紧密性，使得电力市场化后的各市场主体之间不单是普通的供求关系，还存在不同程度的相互依赖性。这为市场环境下的系统安全稳定运行、各市场主体之间的有效竞争带来了很大的挑战。通过监管机构及经济制约使各市场主体之间进行有效协作并保持各市场主体的利益均衡，以促进电力工业的健康发展，成为电力市场下的主要研究内容。

由前面IEEE-57节点系统的优化结果分析（表4-3与表4-4）表明，在输配电网络增加并联无功补偿设备容量，会很大程度上提高系统的电压安全水平，即提高系统的电压安全裕度，从而使得系统各发电机的发电出力比较平衡，既降低了系统的总发电成本，又实现了各发电厂商的利益均衡。下面仍以IEEE-57节点系统为例，研究系统局部负荷减小对提高系统电压安全水平及改善系统总体优化运行的贡献。

表4-10与表4-11列出了IEEE-57节点系统节点25、30～33的负荷分别减少到其对应基准负荷的0.90倍（即d_p=0.90）的优化结果。该局部负荷在基准负荷基础上总有功功率减少了2.11MW，总无功功率减少了1.06Mvar。

表4-10 IEEE-57节点系统优化结果比较 （节点25、30～33负荷减小）

表4-11 IEEE-57节点系统各发电机出力优化结果比较 （节点25、30～33负荷减小）

（续）

由表4-10和表4-11可以发现，单目标最优潮流优化结果与考虑电压安全裕度的模糊最优潮流优化结果几乎一致。与前面的表4-1、表4-2、表4-8和表4-9相对照，该局部负荷的减少量仅仅相当于系统基准总体负荷水平的0.17%（有功负荷）和0.32%（无功负荷），却使考虑电压安全裕度的系统优化运行有了突破性的改观，系统优化后的实际负荷裕度恰为0.20，从而使得考虑电压安全裕度的模糊最优潮流优化结果与单目标最优潮流优化结果几乎相同。系统各发电机在考虑电压安全裕度前后的发电出力都比较均衡，尤其在考虑系统电压安全裕度后，各发电机拥有商获得的利润与考虑系统电压安全裕度之前相比几乎没有变化，可见该局部负荷的减小对提高系统电压安全水平的贡献非常大，从而能有效保证系统的最优运行策略，实现资源的最优配置。

综合以上，为了提高电力市场下系统优化运行的电压安全水平，同时实现资源的有效利用和最优配置，提出了以下几条经济措施：

1）市场运行机构（Market Operator）对系统进行优化分析论证，向各市场参与方公布系统优化运行策略，并针对局部负荷对系统电压安全稳定的影响，与需求侧管理部门进行协调，确定适当的可中断负荷量及制定合理的可中断负荷电价。

2）根据优化分析结果，合理调整交易策略，在系统电压安全水平较低时，以提高系统电压安全水平为主要目的制定发电计划与备用情况，并对少发有功功率而多发无功功率的发电机将其作为旋转备用，以备用容量付费的方式对其进行经济补偿，并采用式（4-2）对其提供的无功服务付费。(www.xing528.com)

3）根据优化分析结果，制定功率因数调整电价，鼓励用户进行无功就地平衡，并对平衡后的用户给予一定奖励。

4）输配电公司根据公布的优化运行策略，应积极投入系统中的无功电压支持设备，在设备容量不足的情况下，进行相应的可行性论证后，可自行投资建设无功电压支持设备或采用招标的方式通过其他的投资商建设。自行投资建设的投入成本以及未来的维护运行费用可通过输电成本回收的方式得到补偿。对于以招标的方式通过其他投资商投资建设无功电压支持设备的情况，标价可根据补偿前后的优化分析论证，将补偿前的成本投入按一定比例付给投资商，标价不仅要能收回无功电压支持设备的投资维护费用，而且要在此基础上有一定的丰厚利润，以激励投资商继续投资。

5）制定合理的峰谷电价，鼓励用户实行弹性负荷需求，尽量避开峰荷的近稳定极限运行。

6）对一般发电厂商的无功服务按无功生产机会成本[式（4-1）]给予相应回报。

采用以上经济措施可有效地刺激电力市场下各市场主体维持系统电压安全稳定的积极性，并鼓励各市场主体协同合作，实现彼此之间的利益均衡。

此外，电力监管机构与国家发布的相关政策引导，对电力市场下各市场主体之间的相互配合也产生非常重要的影响。

电压安全成本概念的提出与相关研究，使系统的电压安全稳定由物理层面上的探讨分析跨入经济领域，实现了两个研究领域之间的交叉，以适应当前的电力市场改革进程。本章在系统优化运行的电压安全成本研究基础上，结合市场环境下各市场主体的技术、经济特性，对电力市场下的电压安全成本构成进行了分析与探讨，并通过对仿真系统的优化结果分析，为实现各市场主体之间的有效协作和利益均衡提出了几条建议。通过本章的研究发现：

1）系统的电压安全水平与系统的无功电源和无功负荷的分布有着非常密切的关系。并联无功补偿设备对维持和提高系统的电压安全水平起着至关重要的作用。

2）电压灵敏度高的负荷节点的负荷增长是导致系统近稳定极限运行的主要原因之一，对这部分负荷的监视和及时控制能有效降低系统发生电压失稳或崩溃的风险。

3）电力系统规划在很大程度上决定了系统将来的安全稳定运行。因此，合理地规划既能带来长期的经济效益，同时还能保证一定的安全效益（比较IEEE-57节点系统与IEEE-9节点系统、IEEE-118节点系统的优化仿真结果即可得此结论）。

4）电力市场环境下维持系统的电压安全水平，需要系统数据的公开、透明，各市场主体要有居安思危的运行理念，并拥有比较完备的系统分析工具以制定既对自己有利，同时还能保证整个系统协调、安全、经济运行的运营策略。通过避免或减少系统发生电压失稳或崩溃事故而造成的经济损失来保障企业的持续经济效益。

5）由于电力商品的特殊性，电力系统各环节的物理联系紧密性，电力市场改革初期，电力监管机构及政府相关部门的监督、引导对于保证整个电力工业的健康发展起到举足轻重的作用。