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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。
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。
【电力小常识】什么是输配电中的阻塞管理？
北极星输配电网讯:简单来说,阻塞是指电力输送的要求大于输电网的实际物理输送能力。
根据阻塞发生的地点的不同,可以分为区域内部输电阻塞和区域之间输电阻塞。
正如上面所述,引起阻塞的根本原因是不同区域内的发电和输电不平衡。
短期阻塞的出现很多时候是由于系统的突发事故(比如大机组因为故障出力突然减小或某些输电线路发生故障)或系统维护引起,而长期的结构阻塞则是因为某些区域内发电结构以及输电网的扩展规划所引起的。
广义上来说,阻塞管理就是网络阻塞出现情况下所采取的处理措施和方法。
阻塞管理的主要目的是协调各个区域间的输电联络线使用者,对联络线的输电计划进行有效的管理,以便最大程度地利用系统资源和实现社会经济效益。
阻塞管理通常包括四个步骤,如（出处：德国亚琛工大电力系统及能源经济研究所及Consentec 公司）
第一步:确定可用输电容量。
输电容量主要取决于所预测时段内可预知的网络条件(例如,输电线路检修、负荷水平)、容量分配框架确定。
第二步:进行容量分配。
根据下面将介绍的具体的输电容量分配方法，将可用输电容量在希望得到输电容量的用户间进行分配。
在不同的国家TS0 可能会采用不同的方法,比如下面要介绍的基于公开竞价或不公开竞价模式的分配方法。
第三步:阻塞预测。
在输电容量已经分配完毕,而且电能批发市场也已经结算(通常来说是系统运行前一天下午)后,TSO 将进行阻塞管理预测:基于最近的网络状态和使用信息(包括机组的发电计划),TS0 可以确定各个发电计划和负荷情况是否可行,是否超出系统的安全稳定极限。
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随着经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求量大幅增长。
然而，传输电线路的瓶颈限制了电力的供应量。
输电阻塞已经成为电力系统的瓶颈，导致了能源供应的不平衡，甚至有时会发生停电。
因此，如何进行输电阻塞管理已成为电力系统运行的重点。
输电阻塞的概念输电阻塞是指电力系统中，当输电线路、变压器等电力设施的容量被电力需求超过时，会导致压力增加、电压下降，甚至不能满足用户的用电需求。
输电阻塞的原因可以是设备容量低于需求，也可以是设备过载。
同时，还有其他因素影响输电阻塞，如输电线路长度长、线路电阻大等。
输电阻塞不仅会影响到正常的电力供应，还会导致系统的稳定性下降，进而影响到用电安全。
输电阻塞的危害输电阻塞会带来多方面的负面影响。
其中最直接的一点就是，会导致电力短缺。
由于无法满足用户的用电需求，停电就会成为常态。
这不仅会给用户的生活造成极大不便，还会影响到企业生产的正常运转。
同时由于无法稳定供电，设备损坏的风险也会增加。
输电阻塞还会对电力系统的运行造成严重影响，可能会引发系统的故障，甚至导致整个系统的崩溃。
这是由于输电阻塞会使电力系统内发生电压暴涨或暴降，进而导致电力设备损坏，系统出现故障，甚至出现系统崩溃的情况。
输电阻塞管理的措施为了解决输电阻塞问题，电力系统需要采用一系列管理措施，以保证系统的稳定运行。
电网方面的措施在电网方面，需要对电力系统的运行参数进行调节，并优化电力系统的结构，在提高输电能力的同时，也要充分考虑电力质量等因素，以保证系统的稳定性。
电网运营方需要在设备能力的基础上进行负荷预测，并根据预测结果优化设备配置，减少部分区域的负荷压力，从而缓解管道压力。
此外，还需要通过智能化的远程监控系统，实时监测设备运行状况，及时调整设备参数，确保设备运行在正常范围内。
技术方面的措施在技术方面，可以采用一系列技术措施来缓解输电阻塞。
其中，最重要的是提高设备的容量，增加输电线路的数量，以达到提高输电能力的目的。
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。
