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• 101•本文提出新的阻塞费用计算方法来解决目前电力市场出现的输电阻塞现象，利用实验数据建立各路线上有功潮流的多元线性回归模型，各机组出力分配模型和出力方案调整模型。
各模型均具有较强的通用性，能针对不同的实验数据、预测负荷需求，给出各机组出力分配预案的算法和出现输电阻塞后重新调整预案的模型。
当下，电力市场化将进入新一轮的发展，用电紧张缓解的市场形势也使有关产业及研究部门面临着新的挑战。
电力从生产到使用需要经过发电、输电、配电和用电共计四个步骤，并且这四个步骤是瞬间完成的。
电网公司在规划设计、施工安装时，必须遵守“安全第一”的原则。
考虑到线路走廊、电源点的分布、经济条件和社会基础的约束，电网要制订合理的规划，即实现购电费用最小的经济目标。
通常来说，输电阻塞是指制定的各机组出力分配方案使某条线路上有功潮流的绝对值超出其限值。
当出现这种现象时，电网亟需研究出既安全又经济的出力方案调整模型。
1 电网阻塞费用计算当出现输电阻塞，需要改变原有的各机组出力分配预案，一部分通过竞价获得发电权的发电容量（称序内容量）不能出力；而另一部分在竞价中未获得发电权的发电容量（称序外容量）要在低于对应报价的清算价上出力。
因此，发电商和网方将产生经济利益冲突，由此产生的费用称为阻塞费用。
网方应在电网安全运行的前提下同时尽可能减少阻塞费用。
阻塞费用包括两部分：(1)对不能出力或者少出力的序内容量的补偿；(2)对在低于对应报价的清算价上出力的序外容量的补偿，分别称之为欠发电补偿和过发电补偿。
1.1 序内容量不能出力的补偿设机组属于欠发电补偿情况，则其未出力的序内容量为 x i －x i ' ( x i ' ≤ x i )。
相对于方案调整前，机组少赚的钱为(x i －x i ' )×c 。
那么这些序内容量不能出力或者少出力导致发电商应得的利益损失的，为了公平合理，按照原价补偿，即欠发电补偿为：(1)其中x i 为第i 台发电机组的出力，x i '为第i 台发电机组在方案调整后的出力，c 为预案清算价。
电力市场运营基本规则正文：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 国家电力监管委员会令（第10号）《电力市场运营基本规则》已经2005年9月28日国家电力监管委员会主席办公会议通过，现予公布，自2005年12月1日起施行。
主席柴松岳2005年10月13日电力市场运营基本规则第一章总则第一条为了规范电力市场行为，依法维护电力市场主体的合法权益，保证电力市场的统一、开放、竞争、有序，根据《电力监管条例》和有关法律、行政法规，制定本规则。
第二条本规则适用于区域电力市场。
第三条国家电力监管委员会及其派出机构（以下简称电力监管机构）负责区域电力市场运营的监督管理。
第二章市场主体与交易机构第四条电力市场主体包括按照有关规定取得电力业务许可证的发电企业、输电企业、供电企业，以及经电力监管机构核准的用户。
电力调度交易机构包括区域电力调度交易中心和省、自治区、直辖市电力调度机构。
前款所称供电企业包括独立配售电企业；前款所称区域电力调度交易中心包括区域电力调度中心、区域电力交易中心。
第五条发电企业、输电企业和供电企业按照有关规定取得电力业务许可证后，方可申请进入区域电力市场，参与区域电力市场交易。
用户经电力监管机构核准后，可以参与区域电力市场交易。
第六条电力调度交易机构负责电力调度、电力市场交易、计量结算。
第三章交易类型与方式第七条电力市场交易类型包括电能交易、输电权交易、辅助服务交易等。
第八条电能交易按照合约交易、现货交易、期货交易等方式进行。
电能合约交易，是指电力市场主体通过签订电能买卖合同进行的电能交易。
电能买卖合同约定的电价，可以由双方协商形成、通过市场竞价产生或者按照国家有关规定确定。
第一章绪论1、现货交易：买卖双方达成口头或书面的商品买卖协议或合同，然后根据协议商定的付款方式和其他条款，在一定时期内进行实物的交割，实现实物商品及其所有权同时转移的交易方式。
期货交易：一般不实现实物转移，而且只是远期合同之间进行的交易，它所交易的对象并不是商品实体，而是商品的标准化的合约。
2、电力市场的特征和范围特征：开放性、竞争性、计划性和协调性范围：发电市场，输配电市场，供电市场，用电市场，电建市场3、电力市场的构成因素市场主体、市场客体、市场载体、市场电价、市场规则、市场监督4、电力市场的“三公”原则“公平、公正、公开”的市场原则。
公平：对所有参与者一视同仁，没有歧视和特殊保护公正：市场规则。
公开：对市场交易必要信息的公开5、我国电力市场的总体思路(1)可持续性发展，调整电力结构(2)依靠科技进步(3)深化企业体制改革，逐步实现公司化改组、商业化运营、法制化管理(4)坚持“四步走”的改革方针第二章电力市场市场化运营1、资源优化配置：资源会从价格较低的部门向价格较高的部门转移，这样就实现了资源从经济效益较低的部门向经济较高的部门的转移，从而实现了资源的有效配置2、需求与供给的定义需求：消费者在某一特定时间内，在每一价格水平上愿意并且能够购买的商品数量。
供给：在某一特定时间内和一定价格条件下，生产者愿意并可能出售的产品，包括新提供的物品和已有的存货。
3、需求弹性Ed的分类，影响因素：商品可代替性、物品占消费者预算比例、时间跨度4、供给弹性的分类，影响因素：增加一单位产品成本、时间长短5、影响电力需求的主要因素：1，电价对需求的影响2，电力投资对电力需求的影响3，城乡居民生活质量的提高对电力需求的影响4，替代能源对电力需求的影响5，需求侧管理对电力需求的影响6，新经济对电力需求的影响6、电需求特征：电的需求具有普遍性、时间性和规律性的特征普遍性：用户面广，用电复杂类型时间性：用户随着时间的变化而变化规律性：看似无序的大量用电状态下，电的需求具有一定的规律性6、成本与利润市场均衡：电力市场的均衡要求电力供应与电力需求实时保持动态平衡，即：需电量=供电量=发电量-厂用电量-供电线损均衡价格：某种商品的需求与供给达到均衡的价格，也就是这种商品的市场需求曲线与市场供给曲线相交时的价格。
电力市场的输电阻塞管理摘要电网公司在组织交易、调度和配送时，要制订一个电力市场交易规则，按照购电费用最小的经济目标来运作。
我们采用多元线性回归的方法建立线路潮流值与各机组出力之间的近似方程，单目标规划确定机组分配预案，公平对待序内外容量建立阻塞费用计算规则，双目标规划确定机组调整分配方案，进行电力市场的输电阻塞管理。
问题一：首先，我们建立多元线性回归方程，采用SPSS软件求出线路上的潮流值与各个机组处理预案之间的近似方程，再根据求解出的复相关系数得出自变量与因变量之间的线性关系明显，用F检验与均方差检验判断近似方程回归较为精确，进一步提高了模型的严谨性。
问题二：为设计合理的阻塞费用计算规则，我们考虑了两种方法，方法一是直接将调整后的机组总出力与对应清算价之积与调整前的总费用相减差值作为阻塞费用，但根据题目要求需公平地对待序内容量不能出力的部分和报价高于清算价的序外容量出力的部分，这两部分我们用清算价与对应报价之差来结算。
问题三：我们首先根据电力市场交易规则费用最小的交易要旨确定目标函数，根据清算价、系统负荷、爬坡速率的限制条件确定约束条件，建立单目标规划模型。
然后用MATLAB求解对应的系数分配矩阵与段容分配矩阵，得出分配预案如下：一、问题重述我国电力系统的市场化改革正在积极、稳步地进行。
2003年3月国家电力监管委员会成立，2003年6月该委员会发文列出了组建东北区域电力市场和进行华东区域电力市场试点的时间表，标志着电力市场化改革已经进入实质性阶段。
可以预计，随着我国用电紧张的缓解，电力市场化将进入新一轮的发展，这给有关产业和研究部门带来了可预期的机遇和挑战。
电力从生产到使用的四大环节——发电、输电、配电和用电是瞬间完成的。
我国电力市场初期是发电侧电力市场，采取交易与调度一体化的模式。
电网公司在组织交易、调度和配送时，必须遵循电网“安全第一”的原则，同时要制订一个电力市场交易规则，按照购电费用最小的经济目标来运作。
电力市场的输电阻塞管理 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.电力市场的输电阻塞管理摘要输电线路的革新主要取决于输电和配电的工业化。
本文通过数据分析得到发电机组的负荷的改变量与各条线路上的潮流值的改变近似的成线性关系，利用题目中给定的数据计算出它们近似关系。
根据输电阻塞的限值和相对安全裕度，我们利用LINGO软件分别算出在输电阻塞限值条件和相对安全裕度下的各机组的最大负荷总量。
根据这两个值我们将负荷分为三个档次：阻塞可消除档次、安全限度内有阻塞档次和拉闸限电档次。
在安全限度有阻塞档次内，我们以安全和经济作为两个目标，先分别考虑这两个目标，然后将他们综合起来考虑，使这两个目标最优化。
我们还对输电阻塞的费用作了简单的化假设，用偏差率作为衡量阻塞费用的一个标准。
得到了如下的结果：以及清算值为356。
一、问题重述与分析电网中心每条线路上的有功潮流（输电功率和方向）取决于电网结构和各发电机组的出力。
电网每条线路上的有功潮流的绝对值有一安全限值，限值还具有一定的相对安全裕度（即在应急情况下潮流绝对值可以超过限值的百分比的上限）。
如果各机组出力分配方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出限值，就造成了输电阻塞。
根据电力市场交易规则，有一种调配方案需要没有发电权的机组出力，电网公司在这种方案中需要支付阻塞费用，如何使阻塞费用达到最小，并且让竞争双方觉得公平，是要解决的中心问题，再就是如何运用我们所制定的阻塞费用规则。
任务一：通过对表1和表2 的分析，看出了各个组的变化呈现出一定的规律，相对于方案0，这八个发电机组中的一个组的出力值变化四次，其余组保持出力值不变。
当一个组发生变化时，就会导致六条线路的有功潮流发生某些变化。
任务二：因为电网公司要满足安全又经济的原则，我们采用三步法，第一步只考虑安全问题，第二步只考虑经济问题，第三步是将安全和经济结合起来考虑制定了这种阻塞费用规则。
电力市场的输电阻塞管理摘要本问题是一个优化问题，本文首先找出了输电阻塞管理中的各约束的优先级关系，然后通过线形回归分析得到各线路上的有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式；接着给出了阻塞费用的计算规则，该规则一方面保留了题目中清算费用采取最大段价原则，另一方面引入了风险机制；最后对于输电阻塞管理建立了三种不同原则下的优化模型，利用贪心算法得出分配预案，并通过遗传算法求出负荷需求为982.4MW和1052.8MW时的具体出力分配方案和相应的阻塞费用。
问题一回答：建立了线形回归模型，得到了各线路上的有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式，具体表达式见正文。
问题二回答：阻塞费用=宏观调控费+失信补偿费（具体见正文）其中第1、5、6线路产生输电阻塞。
塞现象。
阻塞费用为15分钟内的值。
第1、5、6线路产生输电阻塞，超过限值最大百分比为7.42%。
1、5、6线路产生输电阻塞，但超过限值最大百分比为5.09%，比预案减少了2.33%，但仍在安全裕度内。
本文对模型的求解了给出暴力搜索和遗传算法两种解法比较，发现在时间小于15分钟的约束下暴力搜索无法解决，而遗传算法可以很好的实现。
由于问题四、五的模型规模很大，共有8个变量，所以很难从理论上推导出精确解；同时从实际出发，计算机实现无疑比人工实现更有实际价值，所以没有对理论推导具体涉及。
正 文问题重述（略）符号说明0102030405060708(,,,,,,,)x x x x x x x x =0X ，0i x ：第i 台机组的初始出力 12345678(,,,,,,,)x x x x x x x x =X ，i x ：第i 台机组的实际出力；123456(,,,,,)T y y y y y y =Y ，j y ：第j 条线路的有功潮流；123456(,,,,,)ππππππ=π，j π：第j 条线路的有功潮流的限值； 123456(,,,,,)εεεεεε=ε，j ε：第j 条线路的实际超过限值的百分比；123456(,,,,,)ββββββ=β，j β：第j 条线路的最大超过限值的百分比即相对安全裕度；()F X ：总费用；()G X ：输电阻塞费用；Q ：下一时段的实际交易的负荷；s Q ：下一时段预报的负荷需求；is C ：第i 台机组的第s 段容量的段价；f ：在一确定方案下按电力市场付费原则网方付给发电商的购电费用； q 失：序内容量没有得到预案中的承诺量总和；q 得：序外容量超过预案中的承诺量总和；e ：下一时段的清算价；Γ ：预案选择端容量的集合； α ：段容量； v ：爬坡速率；模型假设1.时段内机组的出力不变，如果下一时段机组的出力改变，则改变发生在此时段结束、下一时段开始的瞬间；2.线路上始终有电流；3.所给的数据基本上真实有效；问题分析本问题是优化模型。
电力交易的双方是网商与发电商。
首先电网公司根据市场交易-调度中心给出下一时段的负荷预报；市场交易-调度中心再根据各机组出力、爬坡速率、段价情况给出出力分配预案。
但由于电网的限制，电网会有可能发生电力阻塞的情况，这时就必须对出力分配预案进行调整，根据输电阻塞管理原则，制定出各机组的出力分配方案。
一、出力分配预案的给出：1. 决定预案的因素：负荷预报，段价情况，当前机组出力、爬坡速率。
2.分析预案的目标：当前机组出力是机组状态的一个初值0i x ，由爬坡速率v 与每一个时段的间决定下个时间段的机组可能达到的出力范围00[15,15]i i i x x v x v ∈-⨯+⨯。
题目表3中一台机组的第i 段容量表示发电机的能力达到第i 段时比第1i -段多提供的电量，例如：由后表数据第一台机组达到第3段时，总的供电量达到120MV 。
由题目提供的电力市场交易规则，可知最后被选入的第i 台机组的j 段的段容量对应的段价，将作为清算价。
网商所有购买的电量均以此清算价作为单价，计算费用，得到总费用；而非各段的电量以各段对应的段价为其单价，计算总费用。
所以预案的目标是，在满足预报的负荷需求量的情况下，总费用最小，因为需求量不变，应转化为清算价最小。
3.预案的给出方法 ：根据下一时段各机组出力达到的范围，得到可行区域，在此区域内根据段价情况，始终选取当前最小的段价所对应得段容量或其部分，直到段容量的总和大于等于负荷预报。
其数学算法如下：设定Γ的初始值Γ=∅，记录各机组选取段容量的总和i B ，令初始0(18)i i B =≤≤。
根据段价情况，每次选取一个当前最小段价对应的段容量值i α，并使此段容量所对应机组的段容量总和i i i B B α=+，若满足015i i B x v ≤+⨯，则取其当前i α全部的段容量，否则取其i α部分段容量。
同时加入i α到Γ，得到i αΓ=Γ 。
若满足s Q Γ<∑，则继续选取下一个i α，否则停止选取，得到1,2,,(,,,)i i n i αααΓ= 。
此算法采用的是贪心算法，由贪心算法的理论[1]，它满足了贪心选择性质与最优子结构性质，从而是最优解。
但是对预案的讨论，仅考虑的是价格因素，不一定合符实际的电网的要求，所以预案要调整。
二、输电阻塞管理：为了更好的说明输电阻塞管理，首先引入下面两个定义：1．电网的能力：电网中任何一条线路上的潮流值均不能超过相对安全裕度2．电网的安全度：电网中各线路上的潮流值超过其自身潮流限值的百分比的最大值考虑到电网的实际负载能力，就有可能要调整预案。
影响调整的因素是：电网的实际负载能力，调整预案引起的网商与发电商的经济利益冲突。
调整必须按照一些原则，很显然电网中任何一条线路上的潮流值任何情况下均不可超过相对安全裕度，否则电网可能崩溃。
在电网不会崩溃的情况下，电作为一种日常生活的必备能源，应该尽量满足用户，在满足了用户需要的情况下，应该尽量提高电力的安全性与稳定性，在所有的上述条件满足的情况下，阻塞费用应该最小。
这些原则必须是满足前一个之后，再满足后一个。
于是得到了如下一组含有优先级的原则。
输电阻塞管理的优先级原则：1．电网的能力 2．满足用户3．电网的安全度 4．购电费用 5．阻塞费用以上5点满足优先级从高到低。
三、综上所述，得出输电管理的一般流程如下：1. 首先得出预案；2. 再对预案判断；3. 不发生输电阻塞，采用预案；4. 发生输电阻塞,对于能够消除输电阻塞的情况，给出安全无阻塞模型，进行调节；5. 发生输电阻塞,对于不能消除输电阻塞的情况，在每条线路都在安全裕度输电时，给出安全裕度模型，进行调节；6. 无论怎样调整至少有一条线路超过了安全裕度时，给出拉闸限电模型。
四、题目中各因素的关系：1．从问题一、表一和表二可以看出每条线路上的有功潮流与各机组的出力值存在着一定关系，现用()Y X 体现这一关系。
2．由于机组的爬坡速率影响着机组下一时段实际出力值的增加或减少，而且初始出力值作为下一时段实际出力值变化的起步值，同样影响下一时段的实际出力值。
用0(,)X X v 体现爬坡速率、初始出力值对下一时段实际出力值的影响关系。
3．对于市场交易-调度中心给出的负荷预报，要使得网方能够提供所需的负荷预报，网方必须要对发电商收购电量，并且在一般情况下要满足各机组的出力值之和等于负荷预报，用()s Q X 体现这关系，并且能够得到81()s i i Q X x ==∑。
当发生拉闸限电时，各机组出力值之和小于负荷预报。
4．为求出网方付与发电商的购电量费用f ，必须首先得出清算价e ，然后与实际交易负荷Q 乘积得到购电费用，即f Q e =⨯。
而同时清算价受各机组的出力值、段容量、段价、负荷预报的影响。
5．在发生输电阻塞时，总费用应该为网方付与发电商的购电量费用与阻塞费用之和。
五、对题目中一些说法的解释：1．有功潮流的负值：根据题中的叙述，有功潮流存在着一定的方向，所以在对其进行运算时应取其绝对值。
2．清算价：在计算网方付与发电商的购电量费用时，清算价作为所有所购电量的成交价格。
3．内容量：在预案中被选中机组的段容量或部分。
4．外容量：在预案中没有被选中机组的段容量或部分。
5.阻塞费用：对不能出力的序内容量作出的信用赔偿费和对序外容量购买的清算价低于其期望的清算价而作出的赔偿费用之和。
6.预报负荷 ：是对发电机组出力预报，而不是对线路上有功潮流值的预报。
7.拉闸限电：当采用输电阻塞管理时，不能使任意线路上的有功潮流超过线路的百分比在相对安全裕度内，此时，发电机组的出力受到限制，其和将不会等于预报负荷。
8.表4中段价出现的负值：各个机组在第一段的段价均为负值，说明发电商付费维护机器运转。
当清算价出现在此段时，网方不必付给发电商费用，但发电商不会倒付给网方费用，他只负责自己维持机器运转所需的维护费。
模型建立与求解一、问题一的回答：观察问题中给定的表一、表二数据，发现表中给出的数据有一定的规律，每四组数据只改变一个变量的值，而相应的因变量也随自变量的变化趋势改变。
猜测问题中的关系式是线性。
设j y 为第j 条线路上的有功潮流，i x 为第i 台机组的出力值，那么第j 条线路上的有功潮流与各机组的出力值之间的线性回归关系如下：0112288j j y a a x a x a x ξ=++++ (16)j ≤≤ (1)其中0128,,,a a a a 是待估计的回归系数，ξ为随机误差。
为了用矩阵表示上式，令16y Y y ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 101118616860a a a a a a ⎡⎤⎢⎥⎢⎥Φ=⎢⎥⎢⎥⎦⎣181x M x ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦16ξξ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ ξ于是建立问题一的线性回归模型如下：Y M =Φ⨯+ξ (2)利用matlab 的统计工具箱可以得到回归系数矩阵Φ及残差图如下：110.48131.35108.9977.612133.13120.85-Φ=⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣ 0.0826070.054720.069390.034630.0003270.23757--- 0.0477640.12750.0619850.102780.242830.06069-- 0.052794-0.000146-0.15650.20504-0.06471-0.078055 0.119860.033224-0.009871-0.020882-0.0412020.092897 -0.0257050.0866670.12467-0.012018-0.0654520.046634 0.12165-0.112690.00235610.00569320.070026-0.000291 0.12199-0.018644-0.00278730.14522-0.00389610.16636 -0.00151790.098528-0.201190.076336-0.00916980.00038828⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦图一：第一条路线的残差图图二：第三条路线的残差图（图中的粗白线表示异常点，其余细白线为正常点）图三：第五条线路的残差图其余图在附录中给出。
