不对称VPN系统研究（精选6篇）
不对称VPN系统研究 第1篇
磁耦合谐振式无线输电技术是目前无线输电技术［１］领域的研究热点,其以电磁场作为传输媒介,利用电磁场的近场理论,使发射线圈和接收线圈高度谐振,从而实现能量的高效传输［２］,且传输效率受障碍物影响不大［３－４］,电磁辐射也较微波方式小很多。研究发现,使用超材料可提高WPT (WirelessPower Transmission,无线能量传输)系统的传输效率,原因是超材料可改善系统谐振线圈的阻抗特性,增强2个谐振线圈的耦合［５］。随着研究的不断深入,专家学者相继开发了大功率无线电能传输装置,如利用磁耦合谐振技术对电动汽车、无尾家电、手机等进行无线充电［６－１０］。目前磁耦合谐振式无线输电系统实验采用的发射线圈和接收线圈结构完全相同,以保证较高的传输效率,但在实际应用中,发射装置和接收装置很难达到完全对称,如煤矿井下密闭空间内,线圈尺寸受限,特别是在防爆壳中的接收线圈尺寸要求很小,因此有必要对不对称情况下的系统性能进行研究并进行优化。
本文针对发射线圈大、接收线圈小的不对称磁耦合谐振式无线输电系统进行研究,通过在发射线圈和接收线圈间增加中继线圈的方法提高系统传输效率,并通过理论计算和仿真找到中继线圈的最佳位置和最佳尺寸,使系统达到较高的传输效率。
1 理论分析
1.1 系统原理及结构分析
图1 为不对称磁耦合谐振式无线输电系统结构,发射线圈比接收线圈尺寸大。UＳ为系统等效电压源,RＳ为电压源内阻,RＬ为负载电阻。
由于发射线圈和接收线圈尺寸不同,系统传输效率会比相同尺寸时小。本文提出在发射线圈和接收线圈间增加一个中继线圈,对源级电流进行放大,进而提高传输效率。加入中继线圈的磁耦合谐振式无线输电系统结构和等效电路如图2所示。发射端和接收端均采用串联结构。M１２为发射线圈和中继线圈的互感系数;M２３为中继线圈和接收线圈的互感系数;发射线圈和接收线圈的互感系数相对于M１２和M２３来说很小,可忽略不计;R１,R２,R３分别为发射线圈、中继线圈和接收线圈的等效内阻;C１,C２,C３分别为3个线圈的外接电容;L１,L２,L３分别为3个线圈的自感。
线圈的等效内阻为
式中:ω 为系统角频率;μ０为真空磁导率;σ 为铜的电导率;l为线圈长度;r为铜线半径。
发射线圈、中继线圈、接收线圈等效阻抗分别为
根据基尔霍夫定律,可得到以下方程:
式中:i１,i２,i３分别为发射线圈、中继线圈和接收线圈电流。
系统工作在谐振状态下,满足式(8)—式(10):
可求得发射线圈、中继线圈和接收线圈的电流分别为
1.2 互感分析
互感系数由线圈的几何形状、尺寸、匝数以及线圈间的相对位置决定［１１－１５］。设发射线圈、中继线圈、接收线圈的半径分别为a,b,c,发射线圈与接收线圈的间距为D,发射线圈与中继线圈的间距为d,则中继线圈与接收线圈的间距为D-d。发射线圈与中继线圈间的互感为
式中:θ为发射线圈和接收线圈各自所取增量的方向向量间的夹角。
中继线圈与接收线圈间的互感为
1.3 最大功率与传输效率分析
当ω=ω０(ω０为系统共振时的角频率)时,接收线圈电流为
当满足式(19)时,接收线圈电流如式(20)所示。
当M２２３(R１+RＳ)=M２２２(R３+RＬ)时,等式成立,即接收线圈最大电流为
接收线圈最大功率为
传输效率为
2 系统仿真分析
2.1 加入中继线圈的仿真分析
仿真参数设置:发射线圈半径a=30cm,接收线圈半径c=10cm,匝距p０=2cm,发射线圈和接收线圈的匝数N=8匝,所有铜线半径r=3mm,谐振线圈的谐振频率为10.6 MHz,激励源频率f０=10.6 MHz,发射线圈与接收线圈间距D=1m。
首先设置中继线圈的半径b=30cm,D固定不变,改变发射线圈与中继线圈的间距d,得到系统传输效率η与d之间的关系曲线,如图3所示。
从图3可看出,当发射线圈与中继线圈的间距d较小时,系统传输效率较高,即此时系统传输效率对d的变化不敏感;当d较大时,系统传输效率急剧下降。鉴此,本文采用发射线圈和中继线圈同轴同平面的空间结构,如图4所示。该结构不仅能提高系统传输效率,而且在很大程度上节省了空间尺寸,更有利于实际应用。
发射线圈和中继线圈同轴同平面的空间结构相当于式(15)和式(17)中的d=0,此时改变中继线圈的半径b,分析b对系统传输效率的影响,结果如图5所示。
中继线圈半径b=0.3m,即中继线圈与发射线圈半径相同的情况不存在,所以不讨论该种情况。从图5可看出,中继线圈半径b<0.5 m时,随着b增大,传输效率不断增大;b>0.5m时,随着b不断增大,传输效率基本不变。可见在发射线圈和中继线圈同轴同平面的条件下,b=0.5m时可达到较高的传输效率。
固定中继线圈半径b=0.5m,在发射线圈和中继线圈同轴同平面的条件下,观察和分析中继线圈匝数N′对系统传输效率的影响,结果如图6所示。
从图6可看出,中继线圈匝数越多,系统传输效率越大。但线圈匝数过多会影响系统的方便性,不利于实际应用。本文中系统中继线圈选为8匝,使系统既能达到较高的传输效率,又不会体积过大。
2.2增加发射线圈匝数与插入中继线圈的方法比较
通过研究和查阅资料发现,增加发射线圈匝数能够提高系统传输效率。为了比较该方法与插入中继线圈方法的性能,在与前文相同的系统中只增加发射线圈匝数而不插入中继线圈,得到系统传输效率η与发射线圈匝数N的关系,如图7所示。
从图7可看出,增加发射线圈匝数能够提高系统传输效率,但与插入中继线圈的方法相比,传输效率仍较小,且发射线圈匝数过多会使系统体积过大,影响其方便性。
为了更直观地比较2种方法的优缺点,以频率为变量,观察2种系统模型的传输效率随频率f的变化规律。设置中继线圈半径为0.5 m,匝数为8匝,与发射线圈同轴同平面;在增加发射线圈的系统模型中,设置发射线圈匝数为16匝,其余参数设置与2.1中相同。仿真结果如图8所示。
从图8可看出,与增加发射线圈匝数的方法相比,插入与发射线圈同轴同平面的中继线圈的方法大大提高了系统传输效率,且体积更小,更有利于实际应用。
3 实验验证
为了验证理论和仿真分析的正确性,搭建了不对称磁耦合谐振式无线输电系统实验模型。系统实验仪器主要包括发射线圈、中继线圈、接收线圈、电路板、信号发生器、功率放大器、示波器、频谱分析仪、功率计、矢量网络分析仪、阻抗分析仪等。发射线圈、接收线圈半径分别为a=30cm,c=10cm,匝距p０=2cm,匝数N=8匝,所有铜线半径r=3mm,激励源频率f０=10.6 MHz,发射线圈与接收线圈间距D=1m。发射线圈、接收线圈与电容构成LC串联谐振电路,使线圈谐振发生在10.6 MHz附近。图9为插入与发射线圈同轴同平面的中继线圈的结构模型。
利用信号发生器产生10.6 MHz正弦波信号,经R&SBBA100功率放大器放大后加载到源线圈。为消除源线圈对输入能量的反射,事先将源线圈接到矢量R&S ZNB网络分析仪上进行端口特性测试,得到源线圈的S参数和反射系数,由此得到输入功率。将负载线圈连接功率计,通过功率计测量输出功率。输出功率与输入功率的比值即系统传输效率。图10为实验测量值与仿真值对比。
从图10可看出,仿真与实验数据基本吻合,且与理论分析结果一致,证明仿真结论是可靠的,在不对称磁耦合谐振式无线输电系统中,插入与发射线圈同轴同平面的中继线圈的方法能够提高系统传输效率。
4 结语
通过对发射线圈大、接收线圈小的不对称磁耦合谐振式无线输电系统进行分析,提出在系统中加入中继线圈来提高其传输效率。利用等效电路理论分析中继线圈的位置、尺寸以及匝数等因素对系统传输效率的影响,并将其与增加发射线圈匝数的方法进行比较,得到以下结论:
(1)当中继线圈距离发射线圈较近时,系统传输效率较高;距离变远时,系统传输效率急剧下降。提出的中继线圈与发射线圈同轴同平面的结构不仅提高了系统传输效率,而且在很大程度上节省了空间尺寸,更利于实际应用。
电力系统不对称运行的分析 第2篇
在发电和供电系统中发电和输电及配电线路都是按照三相对称状态下运行设计的, 而用电设备也同样是按照三相对称运行条件设计的, 因此, 电力系统的正常运行情况, 是指电力系统运行在对称状态, 即系统各项的参数对称、负荷对称、系统内各处的电压和电流也对称, 发电机和变压器等电气设备处于此条件之下。
电力系统也会出现不对称运行情况, 其不对称可能是暂时的事故性破坏, 例如不对称短路故障、事故断相和按相自动重合闸等;断相后的非全相运行以及不对称短路等也可能是长时间存在的, 例如负荷不对称 (如电气铁道) 、非全相运行、各阻抗不相等。
2 电力系统不对称运行
通常认为电力系统只能在对称的情况下运行, 对于负荷的不平衡有着严格的规定, 例如发电机的负荷电流不准超过额定电流的5%, 这样规定主要是从发电机的安全来考虑的, 对于电力系统的电力可靠性却因此受到很大限制。例如线路有一相故障, 其它两相不能继续运行;变压器有一相损坏, 其它两相也要停止工作。但是, 通过, 通过电力系统的运行实践和科学实验, 逐步掌握电力系统不正常运行的规律, 从而有可能在一定条件下利用这种运行方式, 以提高供电的可靠性。在某些情况下, 电力系统不对称运行方式也具有很大的实际意义。
2.1在中性点直接接地系统中, 当线路或变压器组的一相发生故障时, 可以让该相停电检修, 而其余两相继续供电。这样, 仅限制了部分出力, 不致全线停电;或者在短时间内继续两别相的绕组可能超过额定值而使该绕组过热外, 还会引起转子发热和机械振动。因为当负序电流流过发电机时, 将产生负序旋转磁场, 这个磁场有两种作用:其一, 它与励磁磁场作用, 产生以两倍频率脉动的转矩, 因而发电机将出现100HZ的振动。其二, 它以两倍同步转速与转子相切割, 产生变电磁力矩, 因而在励磁绕组、阻尼绕组以及转子本身内感应100HZ的交流电流, 引起附加损耗。因此, 振动和转子发热, 往往是限制发电机不对称运行的主要因素。
b.不对称运行时, 变压器的三相电流不平衡, 每相绕组发热
不一致, 很可能个别相绕组已经过热, 而其余两相负荷不大, 温度不高, 因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。
c.不对称运行时, 也将引起系统电压的不对称, 使电能质量变坏, 对用户产生不良影响。对于异步发电机, 一般情况下, 虽不至于破坏其正常运行, 也会引起出力减小, 寿命降低。例如负序电压达5%时, 异步电动机出力将降低10%～15%;负序电压达7%时, 则出力降低20%～25～。
d.当输电线路上流过零序电流时, 在沿输电线路平行架设的通讯线上将感应对地电压, 危及通讯设备和工作人员的安全, 影响通讯质量;当输电线路与铁路平行时, 也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此, 应当核算电力系统不对称运行时对通讯设备的影响, 必要时应采取措施, 减小影响;或在通讯设备装设保护装置。
e.不对称运行时, 可能造成继电保护装置误动作, 因此必须进行分析和校验。对于允许非全相运行的系统, 对继电保护装置要求比较复杂。
f.不对称运行时, 零序电流长期通过大地, 接地装置的电位升高, 跨步电压和接触电压增大, 故接地装置应按不对称状态下保证人身安全加以检验。
g.不对称运行时, 各相电流大小不相等, 使系统的功率损耗增大;同时, 系统潮流不能按经济分配, 也将影响运行的经济性。
结束语
对于电力系统的不对称运行, 既要认识它的实际意义, 也要考虑到它的不良影响。在采用不对称运行方式时, 必须全面分析, 确定不对称运行时的允许负荷, 采取适当措施, 减少和限制负序电流和零序电流的影响。
参考文献
不对称VPN系统研究 第3篇
随着并网运行的风电机组容量不断增大, 风力发电在整个电网中所占的比重急剧增加, 电网发生故障时风电机组对电网的影响已不容忽视, 当前, 针对风电机组在电网故障下低电压穿越能力方面的研究多针对电网对称性故障情况, 而实际运行中, 电网发生的多为诸如单相、双相接地故障以及相间短路故障等不对称性故障, 这些故障均会引起电网电压的不平衡。因此, 研究风电机组在电网电压不平衡时的运行控制显得更为重要。
定子双绕组感应电机 (DWIG) 风力发电系统作为一种新兴的风电系统, 其发电机采用坚固无刷的笼型转子结构, 在1∶4的转速范围内均可输出恒定的高压直流, 而励磁变换器的容量仅为机组额定的三分之一, 且电机本体成本低廉, 诸多优势和特点使其得到了广泛的关注和深入研究[1,2,3]。DWIG风力发电系统与直驱永磁同步风力发电机组相同, 采用全功率变流器并网运行, 直流母线是能量转换的中间环节, 母线电压的稳定和安全将影响整个系统。
直驱永磁同步风电系统中全功率变流器通常采用电压电流双闭环控制策略[4], 当电网发生不对称故障时, 如果继续采用传统三相平衡电压时的控制策略, 负序分量转换至正序同步坐标系下将变为2倍工频的交流量, 不但会使母线电压出现大幅的2次波动, 还会使电流发生畸变, 破坏风电系统的稳定工作, 严重时会损坏变流器, 甚至会“飞车”[5,6,7,8,9]。对于直驱永磁同步风电机组而言, 在电网不对称故障时实现低电压穿越, 除了需要在直流侧安放卸载单元或者储能保护电路以消除功率不平衡引起的过电压之外[10,11,12], 还需通过特殊的控制策略消除负序电流的影响, 抑制直流侧电压的2次波动。
DWIG风电系统与直驱永磁风电系统相比有其独特之处, 直流侧母线电压的控制在发电机侧完成, 网侧变流器不需要电压闭环, 所以系统中全功率变流器的控制策略与直驱永磁机组不同, 采用的是功率电流双闭环控制, 因此系统在电网故障下的运行特性与直驱永磁机组完全不同。本文基于Matlab/Simulink7.1构建了DWIG风电系统的仿真模型, 在不增加卸载单元及其它任何硬件电路的情况下, 专门针对系统在电网不对称故障下, 电压跌落时的穿越性能及控制进行全面的仿真研究。
2 系统结构及工作原理
DWIG风力发电系统运行转速低于有刷双馈机组, 采用单级增速齿轮, 相比而言, 齿轮箱的故障和维护成本较低。DWIG通常采用双三相定子绕组, 一套为功率绕组, 输出接有交流励磁电容, 通过整流桥输出直流电能;另一套为控制绕组, 串联滤波电感后与励磁变换器相连。DWIG风力发电系统的结构框图如图1所示, 为了充分利用低风速下的风能, 将励磁变换器与功率侧整流桥的直流母线端通过功率二极管并接起来, 两侧母线的额定电压设计成相同值。
低风速时, DWIG功率绕组的端电压过低, 功率侧的不控整流桥被阻断, 系统通过控制绕组侧励磁变换器的泵升作用, 从其直流母线侧输出额定高压直流, 往外输出电能, 此时并接的功率二极管处于导通状态;高风速时, 当绕组端电压升至额定值, 转由功率绕组侧的整流桥输出电能, 而励磁变换器直流母线电压维持原值不变, 保证励磁变换器的正常工作, 此时功率二极管被阻断[13]。可见, 系统在宽风速范围内均能输出稳定的高压直流, 提高了低风速下的风能利用, 直流母线可与网侧变流器直接相连, 省去升压和稳压装置, 并且网侧变流器的控制器中无需电压闭环控制。
发电机侧的励磁无功功率由控制侧的励磁变换器和功率侧的交流励磁电容共同提供, 通过调节励磁变换器提供的无功电流来改变发电机内部磁通。系统采用控制绕组端电压定向[2], 通过调节控制绕组电流在同步旋转坐标系上的有功和无功分量, 以达到对电磁转矩和磁链的控制, 进而保证系统的稳定运行和发电机侧输出恒定的直流电压[14]。网侧变流器采用功率外环电流内环的控制策略, 功率外环的有功给定取决于当前发电机转速, 再由发电机最优输出功率曲线和最大风能追踪算法综合给出, 无功给定则取决于系统需求, 正常运行时无功给定为0;电流内环实现有功功率和无功功率的解耦控制, 通过调节d轴和q轴电流, 可使网侧变流器运行在不同功率因数状态。网侧变流器的具体控制策略见图2。
3 电网不平衡故障下的穿越运行
DWIG风力发电系统采用全功率的网侧变流器并网, 网侧变流器将DWIG和电网隔离开来, 发电机侧控制直流侧电压的恒定, 网侧控制系统输送至电网的功率。当电网发生不对称故障引起电压不平衡跌落时, 网侧变流器的输出功率会受到限制, 并且由于负序分量的存在会产生2次波动, 从而导致直流侧功率无法平衡, 进而引起母线电压产生大幅的2次波动。
本文主要讨论系统在最高转速运行及输出最大功率状态下的故障穿越能力, 此时电网故障对系统的影响最大。在此运行状态下, DWIG由其功率侧的整流桥母线输出电能, 励磁电容提供的无功功率多于系统所需, 由控制侧励磁变换器抽取多余部分的无功, 控制规律如下[14]:
式中:Up DC为功率侧输出的直流母线电压;f1为发电机的同步频率;Wp为功率绕组每相串联匝数;Kwp为绕组因数;Φp为功率绕组每级主磁通;Tems为控制绕组电磁转矩;np为极对数;isd为控制绕组有功电流分量;Ψs为控制绕组磁链幅值。
DWIG的两套定子绕组共享同一磁场, 通过励磁变换器调节控制绕组每级磁通Φs来调节Φp, 可达到控制Up DC的目的, 同时亦可改变Ψs, 控制Tems (功率绕组电磁转矩控制同理) 。因此, 当电网发生不对称故障时, 系统可通过快速有效地调节发电机内部磁通, 维持直流母线电压的恒定, 同时还可迅速改变电磁转矩, 降低发电机侧的输出功率, 抑制直流侧电压的泵升及波动, 实现故障穿越。下面就系统实现电网不对称故障穿越作进一步的深入分析。
DWIG风电系统采用无中线并网, 故零序分量为0, 这种情况下将三相不平衡电网电压 (eaebec) T与不平衡三相输入网侧电流 (iaibic) T运用对称分量法分别分解成正序分量 (eaPebPecP) T, (iaPibPicP) T和负序分量 (eaNebNecN) T, (iaNibNicN) T。再将电压、电流的正负序分量变换至两相静止坐标系可表示为
式中:EeP, EeN为两相静止坐标系中的电压;IeP, IeN为两相静止坐标系中的电流。
若再将其变换至正负序同步旋转坐标系中, 则可表示为
其中
式中:ω为电网电压角频率, 逆时针为正方向;EPedq, ENedq为正负序同步旋转坐标系下的电压;IPedq, INedq为正负序同步旋转坐标系下的电流。
由此, 可得并网逆变器的输出复功率
其中, 分解后的有功P和无功分量Q为
其中
由以上推导可知, 当电网电压不平衡时, 网侧变流器输出至电网的功率会含有2次谐波分量, 而理想情况下发电机侧的输出功率应恒为直流量, 不含2次谐波。
由图1的系统结构, 再依据电工理论, 可知在电网电压发生跌落时, 由直流侧功率不平衡造成电容上的功率增量为
式中:Pin为直流侧输入功率;Pout为直流侧输出功率。
由式 (11) 可知, 若DWIG风电系统在电网电压跌落时, 通过发电机侧快速弱磁同时瞬时减小直流侧输入功率Pin, 即可保持跌落期间直流侧UDC恒定不变, 使得式 (11) 中PC=0。若电网电压为不对称跌落, 则可将式 (8) 的有功功率表达式代入式 (11) , 此时直流侧电容上功率增量表达式变为
由此可得直流侧的输入输出功率:
由式 (13) 可知, 若能在电网电压不对称跌落时控制UDC保持恒定不变, 那么直流侧电流IDC将会呈2倍工频波动, 这对于输出恒定直流电压的系统发电机侧而言, 完全可看做是2倍工频的负载波动。而DWIG发电系统拥有出色的动态性能, 完全能够应付突加突卸负载的变化[15], 这种频率的负载变化完全无碍系统的正常运行, 同时, 直流侧母线电压的恒定也可保证网侧变流器的正常运行, 不会产生任何的影响。可见, DWIG风电系统采取原有的控制策略, 在不增加任何硬件设备的情况下, 即可实现电网不对称故障的穿越。
4 仿真结果
本文运用Matlab/Simulink7.1工具箱, 对DWIG风电系统在电网不对称故障下的穿越能力进行仿真研究, 验证系统在不增加任何硬件设备的情况下, 能否成功限制直流侧电压的2倍工频大幅波动, 从而成功实现穿越。由于DWIG为新兴的风力发电机, 尚未研制大功率的样机, 为了保证仿真结果的正确性, DWIG模型的参数与实验室的样机参数保持完全一致, 具体的系统仿真参数为:额定功率20 k W, 额定转速750 r/min, 最高转速1 200 r/min, 直流侧额定电压600 V, 交流励磁电容160μF, 直流侧滤波电容6 800μF, 发电机侧和网侧滤波电感4 m H, 励磁变换器开关频率10 k Hz, 网侧变流器开关频率5 k Hz。
为了实现系统穿越电网不对称故障, 采用了将不对称电网电压的正、负序分量分离的数字锁相环, 以保证锁相环检测的准确性, 具体可参见图2。仿真的初始状态为系统输出功率18 k W, 工作在单位功率因数状态, 当运行至5 s时网侧电压开始不对称跌落, 为了能够看清楚仿真结果, 故本文不对称跌落持续的时间设为0.2 s, 网侧电压于5.2 s恢复正常, 网侧变流器的电流最大限幅为1.5倍, 跌落幅度选择我国电网运行标准中的最大幅度80%。针对网侧电压单相跌落80%和两相跌落80%进行仿真, 结果分别如图3和图4所示。
从仿真结果可以看出, 网侧电压不管是单相跌落80%还是两相跌落80%, 在电流控制器的限幅作用下, 三相输出电流均没有超出限幅值, 但是网侧变流器输出的有功和无功都存在2倍工频的波动, 只是单相和两相跌落时波动幅度有所不同。直流侧电压在发电机侧控制器的调节作用下, 可基本维持恒定, 只有少量的波动, 但是非2倍工频, 而是属于PI调节器的正常调节过程, 在单相跌落时仅有2 V, 0.3%幅度的波动, 两相跌落时波动速度稍大, 为5 V, 0.8%。正因为直流侧电压的稳定, 导致了直流侧的电流产生了2倍工频的波动, 从而证明了对DWIG风力发电系统穿越电网不对称故障运行分析的正确性。
5 结论
DWIG风电系统在不增加任何硬件电路的情况下, 在网侧电压不对称跌落时具备出众的LVRT能力。虽然网侧电压的不对称跌落产生的负序分量会引起输出功率的波动, 但是通过发电机侧励磁变换器快速调节发电机内部磁通, 可维持直流侧电压恒定, 跟直驱永磁机型相比, 不会出现直流侧电压的2倍工频大幅波动, 对滤波电容频繁充放电, 根据功率平衡原理, 直流侧的电流将会出现2倍频的波动, 但是这完全可以看成是系统并网输出功率的2倍工频变化, 这样频率的功率突增和突减对于发电机侧和网侧变流器都是完全能够胜任的, 不会影响系统的正常稳定运行。
不对称VPN系统研究 第4篇
由于未完全换位高压输电线路和不平衡负荷(如铁道牵引系统)等因素的存在,三相系统参数存在一定的不对称特性。关根泰次在文献[1]中指出:“说得极端一点,在输电工程学的最尖端的领域内,很多年以来已成为常识的对称分量法已不能使用了。”因此,了解稳态和故障情况下电力系统中三相不对称潮流对于各种设备的合理选型及继电保护装置的整定均有重要应用价值。
已有的三相潮流建模方法大致可分为相分量法[2]和序分量法[3,4,5,6,7,8,9]2类。相分量法对ABC三相直接建模,物理概念清晰,易处理不对称元件和负荷。但是,采用相分量法建模时,对称元件三相不能解耦,导致潮流计算时节点数目较多,Jacobian矩阵元素更新计算量较大、计算效率不高。同时,平衡节点和PV节点的处理也存在困难。另一方面,采用序分量法(如对称分量法)对三相对称电力系统建模,可实现三序解耦,从而减少系统潮流计算节点数目,提高计算效率。但是,由于参数不对称元件和负荷的存在,三序不再解耦,对称分量法的优势不复存在。为此,文献[5,6,7,8]通过电流补偿实现了三序解耦,但算法收敛性取决于网络不平衡程度和R/X的比值,且建模的灵活性不足。可见,相分量法和序分量法各有利弊,独立使用时无法兼顾灵活性和高效性。
事实上,目前低压配电网三相潮流多用相分量法[10,11,12]建模,并采用考虑辐射型网络特性的计算方法(如前推回代法)进行求解。然而,在输电网和中高压配电网中,直接应用相分量法建立三相潮流模型会导致计算规模过大。而且,输电网的环状结构也使得配电网三相潮流快速算法无法完全适用。因此,为了全面、准确地研究输电网和中高压配电网中的不对称特性,有必要研究更为灵活和高效的三相潮流算法。
文献[13]分析了未来电网中的快速仿真分析需求,提出了基于分解协调的电力系统统一建模和仿真思路。作为上述工作的延续和发展,本文结合相分量法和序分量法各自的优势,提出一种适用于输电网和中高压配电网的三相潮流计算的新方法。
1 不对称系统三相潮流模型
建立输电网和中高压配电网三相潮流模型,需要使用对称元件的序分量模型和不对称元件的相分量模型。
1.1 对称元件的模型
电力系统中常见的对称元件包括发电机、变压器及对称输电线路,其具体模型可参考文献[3]。
与常规潮流不同,三相潮流计算中还要考虑变压器因绕组接线组别不同而引起的各序分量不同的相移角度。
1.2 不对称输电线路模型
以集中参数表示的三相不对称输电线路如图1所示,其相分量模型为:
式中:
1.3 节点类型和定义
三相潮流计算节点大体上也可划分为3种类型,即平衡节点(Vθ节点)、PV节点和PQ节点。
1.3.1 平衡节点
平衡节点为系统中某一发电机节点,其机端电压正序分量幅值为定值。同时,作为全网电压相角的参考点,该节点电压正序分量的相位也为定值,即
式中:V1,S和θ1,S分别为节点S的正序电压幅值和相角;V1,spec和θ1,spec分别为正序电压幅值给定值和正序电压相角给定值。
1.3.2PV节点
PV节点一般也为发电机节点,考虑到励磁和调速系统的作用,可以认为其机端电压正序分量的幅值和三相总有功功率为给定值,即
式中:Pa,i,Pb,i,Pc,i,Psum,i分别为节点i的三相有功功率和总有功功率。
将三相总有功功率Psum,i用序分量表示可以得到:
式中:
根据文献[5],考虑到发电机运行特性,负序和零序有功功率都可以认为等于0,于是发电机正序有功功率与三相总有功功率的关系如下:
1.3.3PQ节点
在常规潮流计算中,PQ节点的注入有功和无功功率为给定值,但这一处理方式不能简单推广到三相潮流计算。现有三相潮流算法中[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]均认为PQ节点各相的有功和无功功率为给定值,即
式中:p取a,b,c。
对于不对称负荷,这样的处理方式较合理。但三相对称元件在不对称运行状态下,由于三相电压不对称,消耗的三相功率并不相等。因此,给定相等的节点三相功率不够合理。故本文认为对称元件的正序有功和无功功率为给定值,即
式中:S1,i为节点i的正序功率;Pspec和Qspec分别为节点i的正序有功和无功功率给定值。
1.4 不对称故障的建模
传统故障计算方法通过故障点的边界条件构造复合序网,将负序和零序网络折算成等值阻抗附加到正序网络中。这种基于序网连接的方法只能计算由简单的纵向故障和横向故障组合而成的一般性复杂故障,而无力处理那些任意复杂故障[14]。
从本质上来说,不对称故障可以看成是一种特殊的三相不对称元件,可以使用相分量法进行建模。因此,本文算法可以用统一的方式来处理不对称系统的三相潮流计算和故障计算。
2 不对称系统三相潮流分解协调模型
2.1 系统的切分和计算原理
当电力系统中含有三相参数不对称的元件或负荷时,可将不对称元件或负荷独立划分成一个或多个不对称子系统。相应地,应将仅包含对称元件的部分也相应地划分为一个或多个对称子系统。
以图2(a)所示的不对称电力系统为例,不对称线路l和m应该划分成一个独立的分区S3,从而整个系统分为3个区域:A1,A2和A3。如图2(b)所示,B为边界母线集,可以进一步细分为
在分区A1中,当边界母线集B1的状态(VB1,θB1)确定时,将B1作为Vθ节点,A1中的潮流可独立求解,并得到边界的功率注入(PB1,QB1)。A2中的情况类似。当边界母线集
则全网潮流达到收敛。
上述系统分解的优势在于,采用对称分量法进行对称子系统建模可以充分利用三序解耦的特性,减少计算量,且无需进行元件序参数到相参数的转换;采用相分量法实现不对称子系统建模,物理意义明确,可以方便地处理各种不对称元件。
2.2 分解协调求解过程
如果式(8)的条件不满足,则得到边界母线集的功率偏差向量
基于此提出不对称电力系统三相潮流算法:
步骤1:协调侧初始化计算环境,对全网进行分区,初始化边界母线状态
步骤2:A1,A2,A3根据协调侧给定的边界母线状态求解各自分区的三序(或三相)潮流,得到边界母线集功率偏差ΔPB和ΔQB并返回协调侧。
步骤3:若‖ΔPB‖<ε且‖ΔQB‖<ε则全网潮流收敛,否则由ΔPB和ΔQB求解ΔVB和ΔθB,更新边界母线状态,令
上述求解过程等价于边界协调方程(9)的求解。边界协调方程(9)可看做一个只与边界母线集B的状态(VB,θB)有关的隐函数形式的非线性方程组:
于是,全网的潮流求解等价于隐函数形式的非线性方程组(10)的求解。
3 算法实现
本文所提出的不对称电力系统三相潮流计算流程图见附录A。该算法主要由3个部分组成:对称子系统的三序潮流方程求解、不对称子系统的三相潮流方程求解以及边界协调方程求解。
3.1 对称子系统三序潮流方程
对称子系统中三序潮流方程解耦,可并行求解。假设三序导纳矩阵分别为Y1,Y2和Y0,正序导纳阵元素Y1,ij=G1,ij+jB1,ij,可得到系统三序潮流方程。
1)正序潮流方程
对称子系统的正序潮流方程可以表述如下:
式中:θ1,ij=θ1,i-θ1,j为节点i和节点j正序电压的相角差;P1,i和Q1,i分别为注入节点i的正序有功和无功功率。
式(11)与常规潮流方程在形式上完全一样,只是形成正序导纳阵时必须考虑变压器绕组连接方式的影响。因此,上述正序潮流方程可以使用PQ解耦法、Newton法等传统的潮流算法来求解。
2)负序和零序潮流方程
负序和零序网络是无源网络,只在负荷节点和边界节点上有功率注入,一般采用线性方程组来描述。将负序和零序网络的节点分成边界节点和内部节点,则可得到负序和零序的潮流方程:
给定边界节点的负序和零序电压
3)边界节点三相注入功率的计算
为了计算边界母线集功率不平衡量,即方程(10)的残差,需要通过相序变换将每个边界节点的三序注入电流转化成三相注入电流:
从而得到每个边界节点的三相注入功率:
3.2 不对称子系统三相潮流方程
对于不对称子系统,采用相分量建模,可以得到三相的潮流方程:
式中:Yabc为不对称子系统的三相节点导纳矩阵;
给定边界节点的电压后,通过求解三相潮流方程(16)可以得到边界母线集注入的三相功率。
3.3 边界协调方程的求解
边界协调方程(10)可以采用Newton法直接求解,但是求解过程中需要的Jacobian矩阵形成较为困难,且协调计算需要传输的数据量较大。为了简化接口,本文采用不需要显式形成Jacobian矩阵的算法来求解边界协调方程。
文献[15]提出一种具有自适应预处理能力的JFNG (m)方法。该方法通过在Newton和GMRES迭代中引入预处理修正,具有完全的Jacobian-Free特性和较强鲁棒性,已成功应用于分布式潮流计算[15]和分布式时域仿真[16]。因此,本文也采用上述JFNG (m)方法求解边界协调方程(10)。需要指出的是,JFNG (m)方法并非唯一的选择,只要可以有效实现2.2节算法步骤3的非线性方程组求解方法均可使用。
3.4 初值选取
JFNG(m)算法从本质上来说是一种Newton算法,其收敛性能受到初值的影响。本文采用边界母线相分量的电压幅值和相角作为协调量,其三相电压幅值和相角的初值按照下式进行选取:
在基于序分量的三相潮流算法中,负序和零序电压的幅值尤其是相角,很难给定好的初值。本文算法只需给定边界节点三相电压幅值,规避了上述难题。
4 算例测试
4.1 算例和参数
采用IEEE 9节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点和HB2K[16]这4个系统进行测试。为模拟参数不对称,采用统一规则构造不对称线路,见附录B。
为验证本文算法在处理不对称网络和负荷不平衡上的有效性,IEEE 9节点系统又构造了A～F等6种不同的运行状态,各种运行状态下节点6的三相功率如表1所示。其中,状态A:线路7-8参数不对称,负荷对称;状态B～D: 线路7-8参数对称,负荷不对称;状态E:线路7-8参数不对称,负荷不对称;状态F:线路参数不对称,负荷不对称,且线路6-9的A相断线。
4.2 系统切分
按照2.1节提出的系统切分方案,不对称输电线路、不对称负荷以及不对称故障均可认为是不对称元件,都可以作为一个不对称子系统。在状态A～F中,各种运行状态的不对称元件数目不同,边界协调方程的维数也各不相同。
4.3 正确性测试
为验证计算结果的正确性,计算结果将与PSCAD仿真结果进行对比,测试结果见表2。其中,‖ΔVa‖∞,‖ΔVb‖∞,‖ΔVc‖∞分别为系统中所有节点A相、B相和C相电压幅值的最大偏差。
从表2可知,本文算法与PSCAD仿真结果相一致,证明了本文算法的正确性。为进一步测试算法准确性,改变状态A的边界协调方程收敛精度ε以及分区计算收敛精度tPF,得到表3的结果。
从表3可知,只有分区潮流计算收敛精度不低于边界协调方程的收敛精度时,计算才能收敛,而且随着收敛精度的提高,计算误差会变小。一般来说,取ε=1e-4(1e-4表示1×10-4,下同),tPF=1e-6即可满足工程应用需求。
注:“-”表示不收敛。
4.4 收敛性测试
首先,考察IEEE 9节点系统不同运行状态下,本文算法构造的边界协调方程维数和完成潮流计算所需迭代次数,测试结果如表4所示。
注:M为边界协调方程维数;设置1:JFNG(m)算法采用单位阵作为预处理矩阵的初值;设置2:以收敛算例所得预处理矩阵作为JFNG(m)算法启动时预处理矩阵的初值。
从表4可知,状态A～F的三相不对称情况差异较大,对应边界协调方程维数也不同,但本文算法需要的外层Newton迭代次数却完全一样,体现出较强的收敛性和参数鲁棒性。同时,在使用单位阵作为预处理矩阵初值时,内层的GMRES迭代次数受到边界协调方程维数的影响。边界协调方程维数越大,需要的内层GMRES迭代次数越多。选择更好的预处理初值以后,内层GMRES迭代次数明显减少,对边界协调方程维数的敏感度大幅降低。
进一步,为测试本文在较大规模系统中的收敛性能,采用IEEE 39节点、IEEE 118节点以及HB2K系统对本文算法进行测试,测试结果如表5所示。证明本文算法具有较强的收敛性,也说明了本文算法适用于各种规模系统的三相潮流计算。
注:括号中为参数不对称线路数目。
5 讨论
1)计算效率
对于三相对称系统,使用对称分量法建模时,三序解耦,计算效率明显高于相分量法。但由于不对称元件的存在,采用对称分量法进行建模无法实现三序的完全解耦。为此,文献[5]提出输电线的解耦-补偿电流模型,实现了三序的解耦。但该方法对于不对称负荷的处理存在一定困难,采用功率偏差作为收敛判据时,解耦-补偿Newton方法需要较多的迭代次数才能收敛,且收敛速度与网络不平衡程度相关。解耦-补偿PQ分解法对网络不平衡程度不敏感,收敛性能优于解耦-补偿Newton方法,但对R/X值非常敏感,使用范围受到很大限制。
本文的方法可看做一种改进的补偿法,保持了Newton法的超线性收敛能力,且对网络不平衡程度和R/X值不敏感,一般只需4次Newton迭代即可收敛。若采用较好的预处理矩阵初值,本文算法将具备比解耦-补偿Newton法更优的收敛性能。在网络不平衡程度较为严重的情况下,本文方法的计算效率将优于解耦-补偿Newton法。
与2种解耦-补偿算法相比,本文的算法具有更强的建模灵活性,可以方便地进行各种类型的不对称元件和不对称负荷的建模。另一方面,若采用并行计算技术,则对较大规模电力系统,本文算法不仅可以实现对称和不对称子系统的并行求解,而且对称子系统内三序网络亦可并行处理。因此,本文算法具有很强的并行性,在并行计算环境中可获得比串行相分量法和序分量法更高的计算效率。
2)可扩展性
文献[5]中提出了解耦-补偿模型,进行不对称负荷处理时,需要频繁进行相分量与序分量之间的转换,存在一定不便。相比之下,相分量法不仅可以用于各种元件的建模,还可以用于两相或单相系统的建模。本文算法将相分量法用于除三相对称元件外的所有元件的建模,可以适应各种新元件的接入和不对称故障分析,具有较强的可扩展性。
后续研究中,作者将基于本文所述方法,实现大规模电力系统三相潮流的快速并行计算。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：由于参数不对称元件和不平衡负荷的存在,电力系统中可能出现三相不对称运行的情况。为此,文中提出一种新的不对称电力系统三相潮流计算方法。该方法采用相序混合建模方法对电网建模,并采用分解协调方式实现全网三相潮流的求解。所述方法兼具相分量法的灵活性和对称分量法的计算高效性,适用于输电网和中高压配电网三相潮流分析和故障计算。针对不同规模的IEEE标准算例的测试表明,所提出的算法具有较高的正确性和收敛性,且各项性能不受不对称情况严重程度的影响。
信息不对称理论研究 第5篇
关键词：信息不对称理论,信息经济学,逆向选择,道德败坏
传统经济学基本假设前提中,重要的一条就是“经济人”拥有完全信息。事实上,现实生活中市场主体不可能占有完全的市场信息。信息不对称必定导致信息拥有方为牟取自身更大的利益使另一方的利益受到损害,这种行为在理论上就称作道德风险和逆向选择。为减少或避免这类行为的发生或者降低信息搜寻的成本,提高社会资源配置效率,经济学家为此从不同角度提出了不同的理论和模型。其中有五位因此而获得了诺贝尔经济学奖,他们所提出的理论和模型为信息不对称理论的研究及应用做出了重大贡献。
一、主要经济学家对信息不对称理论的贡献
(一)詹姆斯·莫里斯经济激励理论和委托代理模型
詹姆斯·莫里斯教授1936年生于苏格兰,与亚当·斯密是同乡。由于他在信息经济学理论领域做出了重大贡献,尤其是不对称信息条件下的经济激励理论的论述,获得1996年诺贝尔经济学奖。他的贡献既是思想性的,又是方法论的。在隐藏行动理论方面,莫里斯教授开创了现在流行的委托—代理的模型化方法,建立了委托—代理的基本模型框架。莫里斯教授开创的分析框架后来又由霍姆斯特姆等人进一步发展,在委托—代理文献中,被称为莫里斯—霍姆斯特姆模型方法。从这个方法中可以推导最优激励合同的基本条件。这个条件证明在信息不对称条件下,如果能观察到当事人活动的结果,但不能观察到活动本身,那么,对当事人支付的报酬就必须以能够观察的结果为基础,即必须对当事人激励。这就导出了委托—代理理论的一个基本问题,即激励与保险之间的矛盾。激励与保险是有矛盾的,如果一个人害怕风险,则最优的风险分担是让他不承担风险而拿一份固定工资。但这时又会产生多劳和少劳一个样,此种情况下这个人就会偷懒。因而,为了让他有积极性努力工作,必须让他承担一定的风险。这就是委托一代理理论的一个基本结论。
莫里斯教授的经济激励理论已成为现代经济学的重要基石,他所提出的委托—代理模型也成为现代信息经济学研究的重要基础。
(二)威廉姆·维克瑞对经济激励理论的贡献
维克瑞学识渊博,善于思考,具有敏锐的嗅觉,以理论的实践性名扬经济学界。20世纪40年代末,维克瑞开始在学术界崭露头角,特别是在最优税制结构研究领域成绩斐然,渐渐脱颖而出,成为财政方面的权威性人物。其在1949年出版的《累进税制议程》一书成为研究财政与赋税问题的经典之作。他的理论贡献不仅有赋税、交通、公用事业、定价等方面的成就,而且因其对激励经济理论的开创性研究而闻名于世。他早年著作中的有关激励问题的深刻思想直至20世纪70年代才重新获得经济学界的重视,极大地推动了信息经济学、激励理论、博弈论等领域的发展。
莫里斯和维克瑞是在1996年获得诺贝尔经济学奖的,他们都对信息不对称条件下的激励理论给与了一定的分析。虽然大多关于信息不对称理论研究的资料很少会提到这两位教授,但从一定程度上讲他们对于该理论的发展也做出了重要贡献,尤其是莫里斯教授所提出的委托—代理模型更成为今天研究信息不对称理论的一个重要模型。
(三)乔治·阿克洛夫的柠檬市场理论
从1970年乔治·阿克洛夫《柠檬市场:质量不确定性和市场机制》的经典论文起,信息不对称问题开始受到经济学界的关注。在这篇文章中,阿克洛夫认为在一个旧车市场上,买卖双方对旧车质量信息的掌握程度是不对称的。具体来讲,就是买者不能确定每一辆旧车的准确质量,而只是对所有车辆的质量分布有一个大概的了解,所以买者只能按平均质量定价,这种平均定价法则会得出一个一般化的格雷欣法则,即劣等品驱逐优等品,其结果是交易量为零,市场消失。阿克洛夫在对不对称信息介绍的部分,首先给出了市场交易者的效用函数,并对效用函数的设定做了说明。然后他做出了两个重要的假设,一是假设市场交易者都是v.N-M效用最大化者;二是假设消费者知道质量在某个闭区间上,服从一个分布。这两个假设就建立起了对信息不对称问题刻画的基本框架,此后的研究基本上是在这个框架下进行的,包括迈克尔·斯彭斯对劳动力市场的分析和约瑟夫·斯蒂格利茨对资本市场的分析。
“柠檬”市场这一论文中一个关键的见解是经济主体有强烈的激励去抵消信息问题对市场效率的不利影响。这篇论文是信息经济学文献中一项最为重要的研究,有重要的学术价值。阿克洛夫在文中,侧重于对交易市场的研究,提出了简单而又深奥的一个普遍化思想,并因其应用广泛而产生了巨大影响。他对具有逆向选择这一信息问题的市场第一次进行了正式分析。阿克洛夫认为信息问题可能导致整个市场崩溃,或者市场萎缩成只有劣等产品充斥于其中。虽然这篇文章中得出的结论是极端的,可是这并不能否定其对整个经济学研究方向的重大启发作用,其后经济学界对信息不对称问题的研究基本上都是沿袭阿克洛夫建立起来的分析框架进行的。
(四)迈克尔·斯彭斯的贡献
迈克尔·斯彭斯教授的贡献在于揭示了人们应如何利用其所掌握的更多信息来谋取更大收益方面的有关理论。斯彭斯的研究着重于劳动力市场,他从长期的观察发现,在劳动力市场存在着用人单位与应聘者之间的信息不对称情况,为了谋到一个较好的单位,应聘者往往从服装到毕业文凭挖空心思层层包装,使用人单位良莠难辨。在这里,斯彭斯提出了一个所谓的“获得成本”概念,他举例说,对于用人单位而言,应聘者如果具有越难获得的学历就越具可信度,比如说拥有哈佛文凭应聘者的才能,就比一般学校的毕业文凭更有可信度。对于人才市场的信息不对称现象,斯彭斯在其博士论文《劳动市场的信号》中做了详尽的表述。无论是个人、企业还是政府,当他们不能直接了当地传达其个人偏好或意图时,“信号法”可以提供较大的帮助。
斯彭斯最重要的研究成果是市场中具有信息优势的个体为了避免与逆向选择相关的一些问题发生,如何能够将其信息“信号”可信地传递给在信息上具有劣势的个体。信号要求经济主体采取观察得到,且具有代价的措施以使其他经济主体相信他们的能力,或更为一般地,相信他们产品的价值或质量。斯彭斯的贡献在于形成了这一思想并将之形式化,同时还说明和分析了它所产生的影响。
(五)约瑟夫·斯蒂格利茨的贡献
约瑟夫·斯蒂格利茨教授是与“信息经济学”紧密联系在一起的著名经济学家。在2001年诺贝尔经济学奖三位获奖者中,斯蒂格利茨对信息不对称理论的贡献最大。斯蒂格利茨在经济理论方面的许多贡献都改变了经济学家分析研究市场运作的方式。他的信息不对称理论与阿克尔洛夫和斯彭斯的相关理论“构成了当代信息经济学的核心”。斯氏的重要理论贡献:因为信息不完整和信息不对称,所以,第一,即使市场里有人想买、有人想卖,但是交易不一定发生;第二,即使交易发生,可能具有非常特殊的性质;第三,当市场机制不能发挥作用时,“非市场”的机制可能应运而生。
斯蒂格利茨在信息不对称市场理论研究上的最大贡献主要体现在对保险市场、信贷市场、金融市场效率、非自愿失业和发展经济学等所作的深入研究的几篇经典学术论文之中。他的模型和分析方法已经演绎成信息经济学乃至领域更宽泛的微观经济学和宏观经济学的规范方法。
2001年获得诺贝尔奖的三位经济学家分别从商品交易、劳动力和金融市场三个不同领域研究了这个课题,最后殊途同归。这三位经济学家所寻求的解决信息不对称的方法几乎都考虑到了市场机制的重要作用,但市场的能力是有限的,对于非市场在解决此问题中作用的详细论述却较少。这就需要我们在实践中对理论进行进一步的完善和发展。
二、解决信息不对称的措施
目前,信息不对称理论已经被应用到会计、房地产、银行、进出口、工程技术教育等多个领域。可见信息不对称理论对于任何市场主体都是适用的,是普遍的、客观存在的。但正由于信息不对称的广泛存在导致交易各方的不公平性,甚至欺诈现象的出现,这就需要我们采取一定的措施来减弱其负面效应。
(一)市场—无形的手
1. 搜寻信息。
所有信息活动的目的就是为了削弱信息的不对称,使各方都尽量掌握充分的信息。市场交易中拥有较少信息的一方通过搜寻信息可以降低信息不对称程度,提高市场交易的效率。例如人们对品牌的崇拜和追逐,从某种程度上恰恰说明了较一般商品而言,名牌商品提供了更完全的信息,降低了买卖双方之间的交易成本。还有广告的作用,花巨资广而告之的商品因为比不做广告或少做广告者提供了更多的信息,所以他们更容易为消费者接受。所以市场交易中的一方,尤其是弱势方一定要尽可能多地搜寻到对方的相关信息,以减弱信息不对称带来的不公平性。
2. 市场信号。
市场信号是指交易对方的任何行动。这种信号能直接或间接反映对方的意图、动机、目标或内部情况。市场信号是市场中信息传递的间接方式,不过有些信号是虚张声势,有些信号是警告,还有些表示了某些行动的趋势。即使市场信号并非全部表达对手真实信息,但在一定程度上也是有助于分析对方的情况的。比如市场上产品的质检证书、免检证明、环保认证;应聘者的获奖证书、学历学位证书等都属于市场信号。这些都可以作为了解对方信息适当的参考。
3. 契约设计。
莫里斯教授提出的委托一代理关系实质上是一种契约关系,交易双方的交易行为实质上是订立契约的行为。为了确保交易前后双方的利益均衡,可以在交易前设计一种合理的契约,以避免由于信息不对称带来的不利选择和道德风险问题。在契约中约定双方的责任和利益,通过契约设计以达到多劳多得,利益与风险对等,且委托人与代理人都满意的效果。尽量运用契约中的激励措施有效地减弱委托方与代理方的信息不对称,一定程度上避免被委托方的偷懒行为。
(二)政府—有形的手
市场机制本身可以一定程度上解决由于信息不对称带来的问题,但是市场作用毕竟有限。比如,并不是所有的市场角色都可以很容易搜寻到对方的信息,即使可以,每个人都去搜寻对方信息,特别是针对同一个企业就显得有点浪费;还有可能对方所提供的市场信号是虚假的、名不副实的等,这些问题都不是仅靠市场本身就可以解决的问题。这就需要政府进行信息方面的调控,以增加市场的“透明度”。
1. 建立健全法律法规。
政府通过法律法规对制假贩假者依法进行严惩,规范市场交易秩序。只有法规给予一定的标准,法律给予一定的制裁,市场机制的作用才可能很好的发挥。我国的广告法,企业法等相关法律虽然还有一定的不完善之处,但在一定程度上确实起到了约束企业行为的作用。在法律还未涉及的部分,可以由行业协会制定符合与本行业的相关法规来规范企业行为。
2. 不断改善宏观干预手段和方法。
随着体制改革的不断深化,诸多新问题的出现需要政府变换宏观干预手段,政府的经济手段、法律手段和行政手段的运用,都应以相关信息的收集、研究为前提,一切唯书、唯上、照抄、照搬是不行的。市场经济不排除政府对市场的干预,关键是要研究什么地方需要干预,用什么手段干预以及怎样干预,具体情况具体分析,具体问题具体对待,手段和方法灵活才能完善和发展市场经济。
3. 加强道德教育和社会监督。
政府可以通过媒体宣传,树立典型等方法对公民进行道德教育、职业教育。使得公民将诚信精神牢记于心,加强社会公众互相监督力度,以社会舆论的力量来约束个人和企业的行为。“黑心棉”、“毒大米”、“三鹿奶粉”以及“黑煤窑”等事件,如果没有舆论的监督力量,估计事件不会那么快被关注以及被相关部门高度地重视,可能还会给消费者带来更大的损失。
随着我国建立社会主义市场经济体制进程的加快,市场在资源配置中发挥着越来越重要的作用,然而由于信息不对称现象的存在,市场在资源配置中未能发挥更充分的作用。因此,我国需加强对信息不对称理论的研究,以更好地服务于社会主义市场经济。
参考文献
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不对称竞争研究——概念与思维 第6篇
关键词：企业间差异,竞争性不对称,不对称竞争
一、引言
1991年的海湾战争引发了军事理论界关于“不对称战争”与“不对称战略”研究的热潮, 其实早在此前, 经济管理领域已经有了“不对称竞争”的说法。只是, 从目前情况看, 关于“不对称竞争”, 人们谈论更多的是囿于局部的企业间“不对称”给企业竞争带来的问题, 或者仅简单地视之为实力对比悬殊的各方的竞争, 甚至有一种泛泛化、庸俗化的倾向。如能就“不对称竞争”的概念、模式、思维作一全面、系统的钻研, 对于丰富和发展企业竞争理论, 更好地指导企业竞争实践, 将会提供一种有益的思路, 产生一定的积极影响。
二、企业间差异与竞争性不对称
企业间千差万别, 这些差异使得企业与众不同, 构成了企业竞争的基础。在各种各样的企业间差异中, 有的在竞争中举足轻重;有的在某种情况下对企业竞争有很大作用, 而在另外一些情况下作用却并不大;还有一类对企业竞争基本没有什么意义。卡尔·冯·克劳塞维茨等军事理论家均认为, 最理想、最安全的策略是“在各方面都更强”, 但是这种情况不论对军队还是对企业而言都是极其罕见的, 因为“在各方面都更强”绝对是一种浪费;其次重要的策略是在“关键点”集中力量。在企业间的三种差异中, 只有前两种才是企业竞争的“关键点”, 本文称之为“竞争性不对称”。
所谓不对称, 在自然辩证法中是同“对称”相对的, 即“事物在特定变换关系下所表现的可变性”;“对称”与“不对称”反映了事物在形象、结构、功能等方面的差异性。本文所说的竞争性不对称, 是指那些对企业竞争起着至关重要作用的企业间差异。相对而言的非竞争性不对称, 即是基本上与企业竞争无关的企业间差异。
三、竞争性不对称与不对称竞争
在Leigh McAlister和James M. Lattin看来, “不对称竞争”宛若“A品牌可以替代B品牌, 相反B品牌却不能替代A品牌”;而Peter K. Pitsch则认为, “不对称竞争”是“一个企业与多家企业竞争”。就国内研究情况来说, 有学者从创造公平竞争环境的角度出发, 认为“不对称竞争”即是在对称管制环境下, 居市场支配地位的经营者在市场竞争中具有非常明显的优势, 其他弱小经营者将难以与之相竞争并成长起来, 如果考虑到市场支配者往往还有能力和倾向利用自身优势从事不公平竞争而打压弱小经营者的话, 弱小经营者将更加难以生存。
本文的看法是, 不对称竞争指基于发现、创造和利用企业间竞争性不对称的客观、系统、动态的竞争过程 (由一般意义上的企业间差异即非竞争性不对称所造成的企业竞争的不对称状态不在本文的探讨范围之内) 。
不对称竞争不同于竞争性不对称。竞争性不对称是企业间的各种差异中对竞争起着重要作用的那些关键性差异, 属于企业间差异的范畴;不对称竞争则是基于企业间竞争性不对称的竞争形态, 是竞争性不对称在企业竞争中的一种外在化的表现形式, 属于竞争的理念与模式范畴。在不对称竞争中, 企业竞争的方式和途径就是发现、创造和利用好本企业相对于竞争对手的竞争性不对称。
但是, 不对称竞争与竞争性不对称又有着密切的联系。企业间客观存在的竞争性不对称, 导致了企业竞争事实上的不对称状态的产生;而企业在竞争过程中对于外部环境、内部资源、知识能力这些竞争性不对称的认识、把握和运用各不相同, 又加剧了企业间竞争性不对称和竞争的不对称状态。从这个意义上说, 不对称竞争源于竞争性不对称, 竞争性不对称是不对称竞争的前提和基础, 脱离了竞争性不对称, 不对称竞争就失去了研究和探讨的价值;另一方面, 不对称竞争也为从持续、发展和系统的角度看待竞争性不对称提供了一个框架。所以, 不对称竞争与竞争性不对称是密不可分的。
四、不对称竞争的战略思维
不对称竞争是从竞争主体的竞争性不对称出发对企业竞争的再认识, 其特点与过去的竞争定位、竞争优势、动态竞争、核心竞争力等理论既有所联系又有所区别, 体现在战略思维方式上, 就需要把握好以下五个方面:
1.正确把握战略制定的前提。不对称竞争战略的制定是以关注企业间竞争性不对称为前提的。不对称竞争的根源在于企业间的竞争性不对称, 企业间的竞争性不对称构成了企业竞争的原动力, 但并非企业间的一切差异都是竞争性不对称。辨识企业间的差异与企业间竞争性不对称的思路, 就在于同竞争对手相比:本企业在哪些方面具有差异。在现存的各种差异中, 有哪些能够对彼此间的竞争产生重要的或者根本性的影响。这些差异所能造成的影响的程度预计有多大区别企业间一般意义上的差异与竞争性不对称, 对于辨明双方的优势与劣势、强势与弱势、核心能力与一般能力, 具有很关键的作用。以价格竞争为例, 通常人们普遍对价格竞争 (即一般所说的低价大战) 深感不满, 认为价格竞争造成了低水平竞争、过度竞争与恶性竞争。但是从不对称竞争角度看, 当产业处于初级阶段、产品供求不等以及企业发展的特定时期, 价格竞争 (包括低价竞争) 有可能成为一种竞争性不对称, 因此也就有其一定的合理性。相反, 刻意打造所谓的“企业航母"等不重实质重形式、不看疗效看广告的做法, 只能对企业一般性差异产生影响, 而对企业不对称竞争基本没有什么实质性的意义。
2.正确面对系统的竞争性不对称。核心竞争力对企业竞争的作用与影响是巨大的, 但同时也不能忽视企业间系统的竞争性不对称。冷战时期, 苏美两个超级大国维持战略均势的关键, 是双方都握有大量致命的核武器, 形成了比较对称的核心竞争力, 但是随着时间的推移, 前苏联垮了, 美国独霸全球。之所以如此, 主要在于双方系统的竞争性不对称反差强烈:前苏联的基础不牢以至后来地动山摇, 美国整体比较平衡所以后劲十足。因此说, 企业核心竞争力是建筑在系统的竞争性不对称基础之上的, 脱离了系统的竞争性不对称而刻意追求核心竞争力, 很容易把企业引入歧途。比如, 可口可乐与百事可乐公司所处的行业本来没有什么发展和盈利潜力的, 因为可乐有一个强大而且几乎不要钱的替代品——水, 但是他们以自己的核心竞争力与战略行为创造了一个发展和盈利潜力很大的行业, 而他们的核心竞争力与其内部资源、知识能力等雄厚的基础是分不开的。当然, “在各方面都更强”既不科学也不经济;关键是思想上要有一种系统化的意识, 避免在竞争中“一把大刀片抡到底”, 那样的结果就像“飞龙"折戟、“巨人"倒塌一样, 虽风光一时但却遗憾一世。
3.正确看待不对称竞争的动态转换。过去, 企业对竞争的态度是扬长避短, 以自己的竞争优势打击竞争对手的弱点, 而站在不对称竞争的角度看, 这种观点忽视了不对称竞争的动态转换。和竞争性不对称一样, 不对称性既是绝对的, 又是相对的, 企业在一定时期正向的竞争性不对称在另一个时期可为竞争各方的影响而转换为反向的竞争性不对称, 这就改变了企业间原有的不对称竞争态势。动态竞争理论的看法与此类似。按照动态竞争理论的观点, 扬长避短、以己之长攻其之短只有在竞争对手没有学习能力和竞争的互动只有一次的情况下才是正确的, 相反在动态竞争条件下, 如果一个企业总是以自己的优势打击对手的弱点, 在多次打击竞争对手之后会发现:由于竞争对手在多次被打击之后已经产生了抵抗力, 通过模仿或者学习克服了自身的弱点, 从而使本企业的优势越来越没有作用;竞争对手在没有优势的情况下, 会想办法改变竞争规则或者创造新优势, 从而使企业原来的优势丧失意义;在这种情况下, 原来打击别人的企业很可能因为过于依赖原有优势或者固守原来的优势而没有及时建立新优势, 因此在下一个回合的竞争互动中处于不利地位。
除此之外, 本文还认为:竞争性不对称相互转换的原因除了竞争双方互动、学习模仿等创造的不对称性变化之外, 再有一个就是固有不对称性的变化同样使企业竞争性不对称乃至不对称竞争态势发生转换, 而这种固有不对称性的变化有时非企业所能预测和控制。
4.正确处理“创新”与“维持”的关系。相对于过去的看法而言, 创造新的竞争优势 (即新的正向竞争性不对称) 只是不对称竞争的一个方面, 另一方面就是保持目前的竞争态势与层次。这一点对于认识竞争与合作以及避免过度竞争是大有帮助的。从上述分析可知, 不对称竞争主要是基于企业间竞争性不对称, 由于竞争性不对称是客观的、可转换的, 并且在某种意义上有可能是“均衡"的、“对称"的, 那么对于企业来说, 最理想的状况应当是:在长期内能不断创造出新的竞争性不对称, 使本企业在竞争中能够始终保持较强的优势, 始终把持竞争的主动权。但是, 这对于任何一个企业来说都很难做到。而且, 不对称竞争并非是无限度的, 在各种不确定因素的影响下, 企业集中资源和知识能力创造竞争性不对称的方式、途径、手段、效果也是有一定限度的, 在这一限度内, 企业可以主动作为;超出这一限度, 就会给企业带来很大负担、很多风险 (比如过度竞争的风险等) 。为此, 企业应当尽量克制冲动, 从不对称竞争的实际出发兼顾好两点:在有限度的范围内, 尽可能地发现、创造和利用正向的竞争性不对称, 这对于己方保持竞争中的优势特征是有益的;在特定条件下, 保持和维持目前不对称竞争的层次, 这对于竞争双方来说也是明智的。
其中, 前者是后者的基础, 没有自己的正向的竞争性不对称, 企业就会惨遭淘汰;后者是前者在特定条件下的调和, 一味的创造正向的竞争性不对称不仅往往是一厢情愿, 而且使竞争各方都陷于无休止的争斗中, 这对双方最终实现赢利的目标都是很大的潜在威胁。这里所说的“特定条件”的含义是:目前不对称竞争的层次、烈度等与各方系统的竞争性不对称都能较好地匹配, 任何一方试图打破目前竞争态势的行为, 都会激化双方的矛盾, 导致竞争性不对称失衡或者是超出自身控制范围, 增加彼此的压力或者负担, 进而恶化不对称竞争的态势。竞争合作中的战略联盟正是这两者共同作用的产物:竞争的双方都各自创造了一定的正向竞争性不对称, 并且在这种不对称竞争下双方都能获得超出行业平均水平或者超出自身实际水平的投资收益, 为此, 双方又都暂时无力或者不愿提高目前不对称竞争的层次, 以保持目前的收益状况。在这种情况下, 竞争的作用与地位相对下降, 彼此合作的基础与愿望相对上升, 最后促成了竞争与合作局面的形成和战略联盟的诞生。
5.正确选择和运用竞争战略。不对称竞争战略的运用主要涉及两个方面的问题, 一个是如何从总体上把握不对称竞争, 另一个就是如何选择、确定和实施既定的不对称竞争战略。对于前者, 可以通过不对称竞争问题清单加以解决;而对后一个问题, 则需以系统的、动态的思维来认识和理解。
首先, 由于企业间竞争性不对称的多样性和不对称竞争的系统性与动态性, 不对称竞争战略的选择、确定和实施是一个复杂的过程。这种复杂性具体表现在, 企业常常受到许多问题的困扰。因此, 在不对称竞争战略的运用过程中, 企业可以围绕3WH不对称竞争问题清单来进行总体把握:对手是谁 (Who) 竞争性不对称有哪些 (What) 我们的战略意图是什么 (Why) 实施战略的可能性有多大 (How) 我们的战略进展怎么样? (How) 下步怎么办 (How)
其次, 面对不对称竞争, 战略的选择、确定与实施是一个系统的、动态的和循环往复的过程, 并且主要体现在:要辨识对手与竞争性不对称, 这是选择、确定、实施不对称竞争战略的前提、基础和依据。分析、选择、评价直至确定竞争战略。在这一过程中, 基于对竞争对手、竞争性不对称和不对称竞争状况的分析, 明确企业战略意图, 制定初步战略方案并对方案进行评估, 进而确定企业的不对称竞争战略。企业的不对称竞争战略方案确定后, 必须通过具体化的实际行动才能予以实现, 同时做好控制, 这包括实时的监控和对竞争方案的调整改进, 其中监控的依据就是对手与竞争性不对称、企业的战略意图和战略方案。对战略实施的结果, 要认真进行评估, 并根据企业的战略意图和对手、竞争性不对称的实际情况, 及时采取进一步措施, 巩固和扩大战果。
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