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输电阻塞管理方法及我国借鉴作者：黄培唐成鹏李宗英刘凤玲来源：《中国科技纵横》2018年第05期摘要：目前我国电力市场改革进行得如火如荼，近期《南方区域电力现货市场建设工作方案》和《跨区域省间富余可再生能源电力现货交易试点规则（试行）》的发布进一步表明电力现货市场已经在筹备之中。
本文综述了国外成熟电力市场中的输电阻塞管理方法，并对各类方法的优劣及适用性进行了分析，最后根据我国的实际情况提出了几点建议，以期对我国电力市场阻塞管理机制设计提供参考。
关键词：输电阻塞；阻塞管理；发电计划中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0168-031 引言2015年3月15日，中共中央、国务院发布了《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，开启了我国新一轮的电力体制改革，引导市场主体开展直接交易。
2016年12月29日，《电力中长期交易基本规则（暂行）》出台，提出了市场成员全电量参与电力市场的要求。
随着市场交易量的增加，我国过去用调整计划电量中电厂的出力来解决输电阻塞问题这一方法将逐渐失效。
输电阻塞（Transmission Congestion）是指由于输电网络本身容量的限制，不能满足所希望的输电计划的状态。
主要是指电力系统在正常运行和事故状态下出现的输电线路或变压器的有功越限、电压越限的情况。
阻塞问题的出现会严重影响到输电网络的安全运行，并会对电力市场交易和电厂的竞价策略产生明显的影响。
阻塞管理（Congestion Management）就是对消除输电阻塞的管理和控制措施的统称，同时还包括对阻塞费用和阻塞盈余的处置。
阻塞管理机制主要包括两个方面，一方面是如何消除阻塞，即对输电计划进行调整，在满足约束的条件下，达到某一优化目标；另一方面是对阻塞所产生费用或盈余的分摊或分配方面的研究。
二者互为因果，密不可分。
从长期角度来看，提高网络的输送能力是解决阻塞问题的根本办法。
浅析市场环境下的阻塞管理曾宗跃，张鑫（成都电业局龙泉驿供电局）引言电能无法在输电网络里自由传送，除了遵循Kirchoff定律之外，还需满足各种复杂的物理约束以确保网络的安全稳定。
一旦约束得不到满足，系统的安全稳定性被破坏，电能就无法从发电厂输送到负荷中心，从而引发阻塞现象。
阻塞可以在制定发电计划时通过各种安全稳定评估计算让系统保留一定的裕度来避免，也可以通过新建输电通道来避免。
阻塞发生时，可以通过调度人员向各个发电厂发出调度指令调整机组出力来消除。
传统的垄断监管体制下，电力系统的发输配供电各环节垂直管理，这些行为属企业内部行为，虽然也考虑了经济性，但由于缺乏外部竞争无法做到资源的最优配置。
打破行业垄断，引入竞争机制，建立电力市场，早已成为世界各个国家电力行业发展的总趋势，也已经在一些国家实行。
市场环境下，电力系统的各个环节分属于不同企业，即使同一环节也存在不同的企业，各个企业之间的关系是纯粹的经济利益关系。
传统垂直垄断体制下企业内部行政命令方式消除阻塞的方法已不再奏效，必须在市场经济的框架内对市场参与的各个成员进行协调。
另一方面市场经济要求商品自由流通。
然而电能不同于普通的商品，传送受到约束。
阻塞的存在使得电力系统中任意节点的发电机无法自由地向任意节点的负荷供电，限制了电能流通的自由度，影响了电力市场开发的充分性。
因此，阻塞管理成为电力行业实现市场经济最为关键的环节之一。
电力市场环境下，阻塞是指输电网络由于自身容量的限制，无法完成交易计划的状态。
阻塞不但不利于系统的高效运行，还可能引入额外的市场力，使得电力市场比一般的商品市场脆弱得多。
阻塞管理的任务就是制定一系列有效的规则来控制发电和负荷，使得系统的短期运行具有一定的安全稳定裕度，同时为系统的长期投资规划提供有效的激励信号。
阻塞管理是电力市场研究领域的热点和难点之一，国内外已经发表了大量的文献。
作为综述，文献[1]系统介绍了通过调整网络结构及其参数进行阻塞管理和在各种交易模式下调整输电计划进行输电阻塞管理的模型与算法，并对输电管理中费用分摊、动态安全和弹性负荷等问题进行了简要讨论；文献[2]分类阐述了阻塞管理的关键问题：不同交易模式下的阻塞调度、跨区阻塞管理、动态阻塞管理问题以及阻塞定价和阻塞成本分摊，阻塞管理的其他相关问题，如阻塞管理对电力系统长期规划的影响、负荷弹性对阻塞管理的影响以及对于利用FACTS装置进行网络参数优化和控制而引起的阻塞管理等没有涉及；文献全面概括了发电机再调度、区域阻塞、基于灵敏度系数阻塞调度、FACTS优化、阻塞定价、需求侧阻塞管理、输电权等阻塞管理方法；文献将各种阻塞管理方法划分为四类进行阐述：基于灵敏度的阻塞管理、基于拍卖的阻塞管理、基于节点电价的阻塞管理以及基于再调度和支付意愿的阻塞管理，同时还介绍了阻塞成本的分摊方法和阻塞管理相关的其他问题如机组组合、备用容量安排、市场力等；文献从阻塞管理的诸要素出发，分析不同类型与不同时间尺度的阻塞问题，评述在阻塞定价和分摊等方面的研究现状及发展动向。
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（CUMCM 2004B）B10020614 孙朋B10020609 潘姝亚B10020701 王琪2013-08-10 NUPT****************摘要本题是关于电力市场的输电管理问题，首先要求附件中的数据确定发电机组出力与输电线路潮流值的关系，然后根据电力市场交易调度规则建立适当的模型，求解给定负荷的发电机组出力方案，并检测方案是否会引起输电阻塞。
当发生阻塞时考虑不同因素，在安全且经济的原则下，给出调整后的方案。
问题一：要求结合附件表1和表2的数据，确定8台机组的出力和6条线路的潮流值的关系式。
首先，我们利用散点图观察二者的定性关系，发现线路潮流值与机组出力值大致成线性关系。
用SPSS软件计算各机组出力的Pearson相关系数，结果表明各机组出力之间线性无关。
因此尝试对输电线路与机组出力进行多元线性回归分析，用MATLAB编程求出回归系数。
最后，利用统计检验回归方程(见表3)，结果显示回归方程显著说明可行。
问题二：要求根据电力市场规则设计一种阻塞费用计算规则。
阻塞费用包括补偿不能出力的序内容量和补偿在低于对应报价的清算价上出力的序外容量。
发电商的损失与其减少的出力量、序内容量的报价及清算价格有关。
出于简化问题的考虑，我们认为网方给予发电商阻塞补偿即为输电阻塞所导致发电商的损失。
对于某一机组有确定的出力时，其各个段容的出力是容易确定的。
结合调整后的方案，分段容计算阻塞费用，然后求和，最后对各个机组的阻塞费用进行求和即可得到阻塞费用。
问题三：要求在已知下一个时段预报的负荷需求为982.4MW的情况下，按照电力市场规则，同时结合各机组段容量、段价和爬坡速率等因素，给出下一个时段各机组的出力分配预案。
这是一个最优化问题，目标函数为最小购电费用。
电力市场规则规定确定的负荷有一个统一的价格即清算价，同时考虑各机组爬坡速率的限制等因素确定约束条件。
利用LINGO软件编程求解，最后得到分配方案如表6所示。
电力市场的输电阻塞管理模型嘿，朋友！你知道电力市场吗？就像一个巨大的舞台，各种角色在上面忙忙碌碌。
而其中的输电阻塞管理模型，那可是相当重要的一部分！想象一下，电力就像奔腾的江河，输电线路就是河道。
要是河道狭窄或者堵塞了，那水流可不就不顺畅啦？同样的道理，输电阻塞就像是电力传输道路上的“肠梗阻”，会让电力的流动变得磕磕绊绊。
那这输电阻塞管理模型到底是啥呢？简单说，它就是专门解决这些“肠梗阻”问题的一套办法。
它要考虑好多好多的因素呢！比如说，不同地区的电力需求，就像不同人对食物的胃口大小不一样。
有的地方用电量大，就像胃口大的壮汉；有的地方用电量小，就像胃口小的小孩。
这得安排得妥妥当当，不然壮汉吃不饱，小孩又撑着了，可不行！还有啊，电力的供应能力也得算进去。
发电站就像厨房，有的厨房做饭快，有的做饭慢。
要是安排不好，做饭快的闲着，做饭慢的累得够呛，最后还是满足不了大家的需求。
这模型还得考虑输电线路的容量。
线路能承受的电力就像桥能承受的车辆重量，超过了可就危险啦！所以得精准计算，不能让线路“超载”。
那怎么解决输电阻塞呢？这可不容易！有时候得调整发电计划，就像重新安排厨房做菜的任务。
有时候得优化输电网络，好比拓宽河道，让水流更顺畅。
比如说，某个地区突然用电量暴增，就像一群人突然都喊着要吃大餐。
这时候，模型就得赶紧想办法，要么让附近的发电站加大马力，要么从其他地方调配电力过来。
这可不像说起来这么简单，得快速准确地做出决策，不然大家就要在黑暗中摸黑啦！再比如说，有几条输电线路老化了，容量变小了。
这时候就得赶紧维修或者更换，就像给破旧的桥加固或者重新建一座新桥。
总之，电力市场的输电阻塞管理模型就像是一位超级管家，要把电力的生产、传输和分配都安排得明明白白，让电力能够顺畅地到达每一个需要的地方。
没有它，咱们的电灯可能会忽明忽暗，电器可能会突然罢工，那可就乱套啦！所以说，这个模型重要得很呐！。
１问题的分析
电力市场交易规则：以１５分钟为一个时段组织交易，每台机组在当前时段开始时刻前给出下一个时段的报价。
各机组将可用出力由低到高分成至多１０段报价，每个段的长度称为段容量，每个段容量报一个价（称为段价），段价按段序数单调不减。
在最低技术出力以下的报价一般为负值；在当前时段内，市场交易－调度中心根据下一个时段的负荷预报每台机组的报价、当前出力和出力改变速率，按段价从低到高选取各机组的段容量或其部分，直到它们之和等于预报的负荷，这时每个机组被选入的段容量或其部分之和形成该时段该机组的出力分配预案。
最后一个被选入的段价（最高段价）称为该时段的清算价，该时段全部机组的所有出力均按清算价结算。
输电阻塞管理原则：调整各机组出力分配方案使得输电阻塞消除；如果做不到，还可以使用线路的安全裕度输电，以避免拉闸限电，但要使每条线路上潮流的绝对值超过限值的百分比尽量小；如果无论怎样分配机组出力都无法使每条线路上的潮流绝对值超过限值的百分比小于相对安全裕度，则必须在用电侧拉闸限电；当改变根据电力市场交易规则得到的各机组出力分配预案时，一些通过竞价取得发电权的发电容量不能出力；而一些在竞价中未取得发电权的发电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。
网方应该为因输电阻塞而不能执行初始交易结果付出代价，网方在结算时应该适当地给发电商以经济补偿，由此引起的费用称之为阻塞费用。
网方在电网安全运行的保证下应当同时考虑尽量减少阻塞费用。
２问题的假设
（１）所给的数据基本无误差；（２）在电力网络结构确定及投入运行各机组的出力已定的条件下，电力系统的潮流是最优的；（３）每个时段的负荷预报和机组出力分配计划的参照时刻均为该时段结束时刻；（４）机组当前出力是对机组在当前时段结束时刻实际出力的预测值；（５）假设每台机组单位时间内能增加或减少的出力相同，该出力值称为该机组的爬坡速率；（６）由于机组爬坡速率的约束，可能导致选取它的某个段容量的部分。
为了使得各机组计划出力之和等于预报的负荷需求，清算价对应的段容量可能只选取部分；（７）各线路上的有功潮流与各个机组的出力是线性关系，在模型准备中我们会作简要的说明；（８）各个机组按同一个报价清算；（９）各线路上的有功潮流与各个机组的出力是线性关系。
３符号说明
：各机组出力方案矩阵；：对应于的各线路的有功潮流值矩阵；Ｃ：排序选出的段容量向量；Ｄ：排序选出的段价向量；Ｆ：排序选出的段容量的位置向量；ｔ：一个时段的时间（１５分钟）；：第个机组的出力；：第个线路的有功潮流；：第ｉ个机组在一个时段的爬坡速率；：时段清算价；：序外容量中报价与清算价的差值；第个线路的潮流极限；：第个线路的安全裕度；：第ｒ个线路上的有功潮流的限值。
４模型建立与求解
４．１问题一的模型
对于问题１，利用统计软件ＳＰＳＳ进行多元线性回归分析，可以得到各线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式，
其中系数矩阵为：４．２问题二的模型与解答
（１）模型Ⅰ
记
将按施密特正交化过程规范正交化得正交矩阵，Ｂ，记，根据施密特正交化过程可知，存在下三角阵Ｐ，满足
设
可得无阻塞的情况下的模型Ⅰ：
（２）模型Ⅱ
在模型Ⅰ的基础上，建立在“调整各机组出力分配方案无法使得输电阻塞消除”情况下的模型Ⅱ：
（下转第９９页）
电力市场的输电阻塞管理模型
□戴胜坤
（湖北黄冈职业技术学院机电工程系湖北・黄冈４３８００２）
摘要：本文利用多元线性回归方法、正交变换和优化理论，针对电力市场的输电阻塞问题建立了数学模型，并进行了数值实验。
关键词：电力系统正交变换阻塞费用安全度
中图分类号：ＴＭ文献标识码：Ａ文章编号：１００７－３９７３（２００７）１０－００３－１
３．２结果输出系统的建立
结果输出系统的主要功用在于输出仿真计算的数学结果，并根据需要以三维流场图像的形式真实呈现气流粉碎的整个过程。
仿真计算系统得出的流场分析和粉碎结果数据，会通过系统内部的链接接口输入到结果输出系统，并在结果输出系统的输出窗口中以数字的形式显示出粉碎的最终结果，以供使用者察看。
结果输出系统中的图像显示部分按照仿真计算系统给出的仿真计算数据，接近真实地显示出气流粉碎的整个过程，包括颗粒的受力情况、在流场中的运动轨迹，以及最终的粉碎粒径。
在应用图像显示部分进行演示的时候，可以根据实际情况的需要，按比例调节颗粒的速度、直径和其他相关参数，以达到最佳的仿真演示效果。
考虑到与仿真计算系统的链接，结果输出系统的数字结果输出部分采用Ｍａｔｌａｂ仿真软件编写，图像显示系统采用当前常用的三维造型动画制作软件３ｄｓｍａｘ制作。
图像显示系统也可以采用其它三维仿真软件制作，这里由于Ｍａｔｌａｂ软件基于ＶｉｓｕａｌＣ＋＋语言开发，为实现整个系统的兼容性，方便实现两部分系统的链接，因而选择同样使用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋语言开发的３ｄｓｍａｘ软件。
另外，３ｄｓｍａｘ软件的ｒｅａｃｔｏｒ动力学模拟系统，可以实时进行刚体、弹性体碰撞模拟，能够比较真实地显示动力学动画效果。
３．３系统平台的搭建
实际上，整个仿真系统由仿真计算系统和结果输出系统两部分组成。
仿真计算系统使用Ａｃｃｅｓｓ数据库存储粉体粉碎时粉碎粒径与加工参数和物料特性的函数关系，作为仿真计算的数学依据；采用Ａｎｓｙｓ软件分析粉碎过程的流场情况，作为确定颗粒在流场中的运动轨迹的物理学依据。
结果输出系统用Ｍａｔｌａｂ仿真软件编写结果输出窗口，三维造型动画制作软件３ｄｓｍａｘ制作图像显示部分。
为实现系统最终的可视化、集成化的仿真目的，在完成了仿真计算系统和结果输出系统两部分的建立之后，需要搭建一个系统平台，将仿真系统的各个部分连接起来，使之成为一个整体的仿真系统。
实现计算处理系统和图像显示系统的连接采用嵌入式办法。
先使用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋语言设计出一个框架程序，并将计算处理系统和图像显示系统可作为独立的运行程序整体嵌入框架程序当中。
这样，就可以实现气流粉碎碰撞过程的计算、显示一体化功能。
４小结
将计算机仿真技术引入气流粉碎工艺过程中，有着十分重要的意义。
在仿真计算系统的建立过程中，如何实现因能量损失而无法粉碎的颗粒所占的百分比，是建立仿真计算系统的主要难点。
本文采用了用总体速度降低代替部分颗粒的速度丧失的方法，经实验证明效果相同。
如何实现计算系统和图像显示系统的连接，是实现仿真系统整体功能的关键，系统平台的搭建是整个仿真系统正常运行的保证。
将可视化、集成化、智能化的计算机仿真技术应用于气流粉碎过程，是未来研究气流粉碎工艺的一个重要发展方向。
本项目受上海市培养选拔优秀青年教师科研专项基金（０５ＸＰＹＱ４９）资助
参考文献：
［１］凌维业，芮执元，杨萍．计算机仿真在制造业的应用与发展［Ｊ］．机械研究与应用．２００１－１－２６．
［２］苏铭德，黄素逸．计算流体力学基础［Ｍ］．清华大学出版社．１９９７．
［３］吴子牛．计算流体力学基本原理［Ｍ］．科学出版社．２００１．
［４］清宏计算机工作室．ＶｉｓｕａｌＣ＋＋编程技巧［Ｍ］．机械工业出版社．２００１．
［５］王育坚．ＶｉｓｕａｌＣ＋＋面向对象编程教程［Ｍ］．清华大学出版社．２００３．
［６］张航，李波．三维动画制作高手３ｄｓｍａｘ６速成教程［Ｍ］．中国宇航出版社．２００４．
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４．３问题三的解答
利用ＭＡＴＬＡＢ编程实现，得到最后加入的机组及相应段容量为（８，７），找到的分配预案为Ｓ＝（６，６，５，６，６，６，５，７），下一时段各机组的出力分配预案为：。
４．４问题四的解答
在下一个时段预报的负荷需求是１０５２．８ＭＷ的情况下，按市场规则可以给出下一个时段各机组的出力分配方案，结果见下表：模型计算过程中取λ＝２０％，ｕ＝１００％。
综合考虑费用与安全的因素，给出模型五参考的近似最优解（针对于１０５２．８），分配预案为（１５０，８１，２２８，９５．５，１４０，１４４．２，９７．１，１１７），所对应的费用为３９２．４元，安全度为０．０６６（表中带＊的行）。
参考文献：
［１］王锡凡．现代电力系统分析［Ｍ］．科学出版社，２００３．［２］魏巍．Ｍａｔｌａｂ应用数学工具箱技术手册［Ｍ］．国防工业出版社，２００４．
［３］卢纹岱．ＳＰＳＳｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ统计分析第２版［Ｍ］．电子工业出版社，２００２．。
