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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
 1 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。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。目前提高输送能力的办法主要有两种：一种是充分利用现有网络的资源采用安装部分 FACTS 元件调整网络参数、优化可控串联补偿器（TCSC）的位置、重新配置输电网络等手段提高网络的整体输送能力。另一种则是对电网采取适当的投资新建或扩建部分线路，但对于偶发性阻塞而言，这种方法经济性较差，因此这方面的研究较少。随着电力市场逐步深入，从电力需求侧消除阻塞越来越受到重视，可中断负荷（Interruptible Load，IL）作为一种备用发电容量资源得到越来越多的重视。在市场环境下，最直接消除阻塞的办法就是调整或削减各类交易，对电力进行重新分配，其方法主要有：日前不考虑网络约束或只考虑少部分断面上的约束，日内以调整费用最小为原则的再调度法；将市场按照阻塞断面进行分裂，分区进行阻塞管理的市场分裂法；考虑输电网络物理特性及发电机组边际成本，以最优潮流模型为基础的节点电价法；通过可用传输容量与交易额，来确定每笔交易能否实现并按照一定原则对双边交易进行削减的交易削减法。

2 阻塞管理方法
2.1 再调度法
再调度法（Re-dispatch）是一种实时消除阻塞的方法。以英国 pool 模式电力市场为例，在日前市场中，电力联营体将发电机组的报价曲线进行叠加、排序，然后依据未来一天的负荷预测信息，不考虑网络约束，以全系统购电成本最低为优化目标确定一个无约束发电计划，此时所有中标的发电机组中报价最高的机组即为边际机组，该边际机组的报价即为系统边际电价（System Marginal Price，SMP）， 系统中所有的中标机组都以 SMP 出清。但在实时运行中，系统往往会出现输电阻塞，此时，为保证供电的安全可靠性，电力联营体将通过在平衡市场中采用“再调度”的方式进行输电阻塞管理。发电商自愿参与平衡市场，选择参与平衡市场的发电商要为阻塞情况下增加和减少出力进行报价，即上调报价和下调报价。在输入限制区，对未纳入发电计划的容量按上调报价由低到高的顺序安排机组发电，这部分机组称为“限上”（Constrained-on）机组；在输出限制区，对已纳入发电计划的容量按下调报价由高到低的顺序安排机组停发或少发电，这部分机组称为“限下”
（Constrained-off）机组。电力联营体根据机组报价，结合输电容量约束，以再调度成本最低为目标安排调整计划。对于“限上”机组的多发电量按机组实际报价由联营中心付费补偿，“限下”机组的少发电量按联营购入价和实际报价之差补偿，阻塞成本也就由此而产生。在英国 pool 模式电力市场和德国电力市场中， “再调度”的阻塞成本先由电力联营体承担，并最终通过输电费平均分摊到负荷中。

2.2 市场分裂法
顾名思义，市场分裂法即是将一个大市场“分裂”成多个小市场进行阻塞管理的方法。在按照阻塞断面将整个市场分为多个价格区后，发电竞价以发电商为单位进行，在不同区域内拥有电厂的发电商必须按不同区域分别报价。首先在忽略网络约束的情况下制定发电计划，得到系统边际电价，并对模拟出的潮流结果进行安全校核，若不出现输电阻塞，则整个电力市场将以系统边际电价统一出清。若出现输电阻塞，则在各个价格区对买卖双方的报价进行新的平衡，每个价格区分别决定价格，各价区以分区边际电价结算。分区边际电价可以定义为在一定的系统运行状况下，某价格区新增加单位电力需求时，所需增加的最小购电成本。分区边际电价反映了不同区域的短期边际成本，它随着用电时间和用电地理位置的不同而不同，主要受机组报价、用电需求和输电线路阻塞情况的影响。分区边际电价之间的差值导致了阻塞盈余（Congestion rent）的出现。
在北欧电力市场中，区域间的阻塞盈余在北欧四国的 4 个 TSO 之间进行分
配，分配的百分比可以通过双边合同协商确定，但需要将达成的合同告知于其他的TSO。TSO 通常将分配得的阻塞盈余用于输电网络的建设，或用于降低用户输电费用。
2.3 节点电价法
节点电价法是一个基于最优潮流的电网阻塞管理方法。节点电价全称为节点边际电价（Locational Marginal Price，LMP），可以定义为在一定的系统运行状况下，电网中某个节点新增加单位有功功率需求时，所需增加的最小购电成本，它反映了不同节点的短期边际成本。它是经济安全调度的结果，采用最优潮流模型，以系统总成本最低为调度目标，是同时考虑系统平衡约束、输电通道容量约束以及发电容量约束的线性规划问题。用这种方法得到的节点边际电价主要受发电机边际成本、网损和线路阻塞情况等影响。计算出 LMP 后，发电机组以其发电母线处的LMP 结算，负荷方以其负荷母线处的 LMP 支付，由负荷方支付阻塞费用，阻塞费用等于负荷需求方与发电供给方两地的 LMP 差值。由此可见，在采用节点电价法计算输电阻塞成本时，阻塞费用并不明显的体现出来，而是隐藏在 LMP 中，通过LMP 的分解可以获得阻塞费用分量，相当于将阻塞费用隐性的分摊给了负荷需求方。负荷需求方支付阻塞费用后，系统运营商将暂时获得阻塞盈余，可通过金融输电权对阻塞盈余进行分配。

2.4 交易削减法
交易削减法是以网间联络线为交易对象，通过可用传输容量与交易额，来确定每笔交易能否实现的输电阻塞管理方法。在允许双方签订双边交易的电力市场中， 若已提交的双边合同超出了系统中某些线路的最大输送容量；或在实际运行时，某些线路己经发生阻塞，却没有负荷调整以减轻阻塞线路的潮流时，系统运行机构不得不削减双边交易。为了公平地处理各方的经济利益冲突问题，系统运行机构削减双边合同时必须遵循事先确定的标准，即削减原则。这些原则主要包括[14]：基于最小阻塞调整费用为目标函数进行削减；基于调整量或最小化合同偏差的平方为目标函数进行削减；基于每个计划对安全约束的影响因子或敏感度进行削减，先削减对安全约束影响最大的，再依影响因子从大到小削减；基于合同通知系统运行人员的时间进行削减，后注册的合同首先被削减，此原则使预定早的获利，而不能给时间比较相近的所有用户以相等的机会，并且与能量市场的效益无关；基于市场参与者为避免交易被削减而愿意支付的额外费用的多少进行削减，市场参与者有权决定与别人竞争，以保证自己的负荷不被削减，额外费用越多，交易的削减部分越少； 等等。
3 优劣与适用性分析
通过对以上各种阻塞管理方法的描述可以看出，“再调度”阻塞管理方法较为适用于处理偶发性、不可预测的阻塞。但这种方法存在阻塞区域之间的交叉补贴问题，不能提供有效激励电源投资分布优化和引导合理用电的经济信号。在阻塞问题变得越来越严重时——阻塞时间长、成本高，“再调度”的方法可能会对短期报价行为和长期投资决策都带来负面的影响。因此，对于阻塞不常发生或阻塞成本很少的电力市场，再调度法是一种可以接受的阻塞管理方法。

市场分裂法作为一种价格分区的阻塞管理方法，能够为日前电能量市场提供分区边际电价，区域间的价差对长期电力投资具有经济指导意义，可以吸引发电商在高电价区域投资兴办电厂。发生阻塞时在一定区域内通过竞价形成电价，在一定程度上防止了市场力的形成，适于可分割市场的网架结构以及有多级调度机构的市场。并且价区之间的阻塞盈余在 TSO 之间进行分配，要求各 TSO 将其用于保障线路容量的可用性，保障未来跨区输电投资和弥补年准许收入或降价，更有利于TSO 缓解输电阻塞问题。因此，市场分裂法较适用于阻塞频繁、明显地在固定的输电断面出现的链条状和放射状输电网络中，对于环形主网架且阻塞线路多的电网来说并不适用。
节点电价法的优点在于可以有效地解决阻塞问题，并且增强电力市场的稳定性和竞争性，为市场参与者提供精准的经济信号。采用节点电价法不仅得到了计及输电阻塞的发电计划及中标电量的结算价格，而且得出的 LMP 在实现阻塞成本分摊的同时，也为分配阻塞盈余的金融输电权市场提供了结算价格。在阻塞情况 下，LMP 可以充分体现网络约束对节点边际成本的影响。虽然实际应用中 LMP 对系统的运行条件和网络特性相当敏感，特别是阻塞情况会明显影响 LMP，导致发电商和用户承担的阻塞费用及电价波动太大，但市场主体可以运用 FTR 有效地避免因 LMP 波动过大所带来的风险。不足之处在于该方法比较复杂，对金融市场成熟度的要求比较高；调度过程的清晰性欠佳，无法向用户直观地解释清楚各节点LMP 差异的原因，以激励市场成员事前采取避免阻塞的措施；而且，LMP 计算采用的最优潮流法受收敛性和计算速度的影响较大，当市场覆盖电网规模足够大时面临挑战。因此，节点电价法比较适合于环形主网架、阻塞线路较多，利用再调度法和市场分裂法无法有效解决阻塞问题的电网。
4 结语
随着跨区跨省电力交易的越来越频繁，输电网的运行条件将越来越复杂，为使得输电网络作为发电侧和用电侧的桥梁，能够保证其公平性，促进电力系统的高效运营，对输电阻塞管理方法的研究具有实际意义。本文综述了国外成熟电力市场中的阻塞管理方法，其设计思想和理念以及具体的市场结构和实施办法都有很多可供我国电力市场改革的借鉴之处。但阻塞管理方法的选择和设计不能只是简单的套用，而应该立足于电力市场的市场模式、网架结构、负荷情况等，使选择的阻塞管理方法兼具公平性和可操作性，能够给予市场主体正确的价格信号，并能够促进电力市场的可持续发展。