为了系统分析与应对电力市场环境下的输电阻塞问题，提升电力市场运营相关技术人员的理论素养和业务能力，特编写此书。全书涵盖以下内容：电力市场和输电阻塞的基础知识、输电阻塞对节点边际电价的影响、电压水平对输电阻塞的影响、需求响应在阻塞管理中的作用、输电权和交易协调、改变网络参数和结构消除阻塞、阻塞费用及其分摊、输电阻塞对市场力的影响分析、电力市场中输电阻塞的社会效应，以及国内电力市场的阻塞管理。
作为一本聚焦于市场环境下输电阻塞管理的专著，本书可作为电力调度机构、市场交易机构、发电企业、售电企业中从事电力市场相关工作的专业人员，以及电力市场监管机构人员的参考书籍与培训教材，也可供高等院校电气工程专业的师生学习使用。
前言
从20世纪80年代起，世界各国纷纷启动电力体制改革。这场改革的核心目标在于引入市场机制，增加竞争，降低成本，提高效率，优化资源配置，以推动电力工业的长期稳定发展。
进入21世纪，我国持续开展电力体制改革，积极探索电力市场建设。2002年2月10日，国务院正式发布《国务院关于印发电力体制改革方案的通知》（国发〔2002〕5号），明确了厂网分开、竞价上网、打破垄断、引入竞争的改革宗旨。同年11月29日，在原国家电力公司的基础上，新组建了11家公司，标志着《电力体制改革方案》第一步的完成，即在发电环节引入竞争机制，实现厂网分开。
自2002年电力体制改革实施以来，在党中央、国务院领导下，电力行业打破了独家办电的体制束缚，彻底改善了指令性计划体制和政企不分、厂网不分等弊端，初步形成了多元化电力市场主体竞争格局。
2014年10月23日，国家发展改革委发布《关于深圳市开展输配电价改革试点的通知》（发改价格〔2014〕2379号），标志着第二轮电力体制改革的正式试点启动。
2015年3月15日，新电改方案《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》（中发〔2015〕9号）正式印发，我国开启了新一轮电力体制改革，提出加快构建有效竞争的市场结构和市场体系，形成主要由市场决定能源价格的机制，努力降低电力成本、理顺价格形成机制。重点任务 包括：
1）有序推进电价改革，理顺电价形成机制。
2）推进电力交易体制改革，完善市场化交易机制。
3）建立相对独立的电力交易机构，形成公平规范的市场交易平台。
4）推进发用电计划改革，更多发挥市场机制的作用。
5）稳步推进售电侧改革，有序向社会资本放开售电业务。
6）开放电网公平接入，建立分布式电源发展新机制。
7）加强电力统筹规划和科学监管，提高电力安全可靠水平。
为推进电力体制改革，2015年11月26日，《国家发展改革委 国家能源局关于印发电力体制改革配套文件的通知》（发改经体〔2015〕2752号）发布六大配套文件，具体包括《关于推进输配电价改革的实施意见》《关于推进电力市场建设的实施意见》《关于电力交易机构组建和规范运行的实施意见》《关于有序放开发用电计划的实施意见》《关于推进售电侧改革的实施意见》《关于加强和规范燃煤自备电厂监督管理的指导意见》，涵盖输配电价改革、电力市场建设、电力交易机构组建、发用电计划放开、售电侧改革及燃煤自备电厂等方面。
2017年8月28日，国家发展改革委、国家能源局联合下发《关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》（发改办能源〔2017〕1453号），要求2018年底前启动电力现货市场试运行，选择南方（以广东起步）、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃等八个地区作为试点。2021年3月26日，再次下发《关于进一步做好电力现货市场建设试点工作的通知》（发改办体改〔2021〕339号），选择辽宁等六个地区作为第二批试点。
2022年1月18日，中央深改委审议通过《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》（发改体改〔2022〕118号），要求稳妥推进电力现货市场建设。支持具备条件的试点不间断运行，逐渐形成长期稳定运行的电力现货市场，推动各类优先发电主体、用户侧共同参与电力现货市场。同年2月21日，《关于加快推进电力现货市场建设工作的通知》（发改办体改〔2022〕129号）发布，明确试点地区试运行时间表，电力现货市场建设进入全面加速阶段。
2025年2月9日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于深化新能源上网电价市场化改革 促进新能源高质量发展的通知》（发改价格〔2025〕136号），规定新能源上网电量全量入市。同年4月29日，《关于全面加快电力现货市场建设工作的通知》（发改办体改〔2025〕394号）发布，明确2025年底前实现电力现货市场全覆盖。
竞争的电力市场的三大支柱是发电竞争、输电系统开放和用户选择。输电系统因规模经济和地域性特点，仍处于垄断地位，但必须无歧视开放，保障市场公平竞争。输电网络的正常运行对系统安全和市场效率影响显著，但容量不足易引发阻塞，影响市场效率和竞争机制。
在电力市场环境下，我国电网建设发展不均衡，阻塞问题成为重要挑战。我国电力市场建设需结合国情，实行适合的阻塞管理机制，确保电力市场公平、公正、公开、有序竞争，提升电力系统的经济效益和社会效益，并为电源规划、电网规划、负荷分布和电力市场监管等提供正确的经济信号。所以阻塞管理具有重大理论意义和现实意义。
输电网络包括输电线路和母线。在网络分析时一般使用支路和节点。在本书中，线路和支路、母线和节点不加区分地使用。本书采用图文并茂的方式，通过简单算例详细说明，帮助读者深入了解相关概念和原理。
在本书出版之际，特别感谢工作后依然孜孜不倦、勤奋好学的自己，是每一天的努力和付出成就了充满收获的人生。工作后二十年的辛苦学习，不仅是知识和经验的积累，更是内心的成长和磨练是不论艰难与否都能坚持下来的耐心，是不论迷茫与否都能勇往直前的决心，是面对喧嚣嘈杂一直保持的恒心，是在黑夜中始终坚守着的初心，是默默奋斗不断前行的信心。这本著作与2013年的专著《电力负荷预测和负荷管理》一同记录了二十年时光的流逝和沉淀，是在挫折中坚持奔跑，在弧独中自我突破的丰收成果。
感谢耄耋之年的父亲和已故的母亲，他们的叮嘱和眼神是我前行的力量源泉。感谢妻子周芬女士为家庭的辛勤付出，感谢家人对我的理解、支持和包容，他们的期待和鼓励是我前进的动力。
时光荏苒，二十年转瞬即逝，难忘校园时光。感谢湖南大学电气学院姚建刚教授和浙江大学电气学院徐政教授的谆谆教诲，感谢同门师兄弟妹的无私帮助。
感谢浙江大学电气学院杨莉副教授的支持和宝贵意见。感谢参考书刊、文献的作者，特别感谢华南理工大学荆朝霞教授的公众号走进电力市场。由于作者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，真诚期待读者批评和指正。我的电子信箱为hehui7676@163.com。
作 者
2025年12月 于湖南长沙
贺辉，博士，教授级高级工程师。在国内外刊物及学术会议上发表论文20多篇，承担并完成多项科研项目，获奖包括湖南省自然科学二等奖和湖南省电力公司科技进步奖，个人获得发明专利1项，软著1项，出版个人专著1部。
目录
第1章 电力市场和输电阻塞的基础知识 1
1.1 市场原理 2
1.1.1 供需曲线 2
1.1.2 市场均衡 3
1.1.3 边际生产者 3
1.1.4 机会成本 3
1.1.5 剩余 4
1.2 电力市场在时间维度上的分类及交易模式 6
1.2.1 电力市场在时间维度上的分类 7
1.2.2 电力市场交易模式 8
1.3 电力市场价格机制 9
1.3.1 市场主体报价方式 10
1.3.2 出清价格形成机制 12
1.3.3 结算价格形成机制 13
1.4 输电容量约束和输电阻塞 16
1.4.1 输电线路的输电容量约束 16
1.4.2 输电断面的输电容量约束 18
1.4.3 输电阻塞的定义 19
1.4.4 阻塞管理的目的 21
1.4.5 消除输电阻塞的方法 22
1.5 阻塞管理模式 23
1.5.1 基于节点电价/区域电价的阻塞管理模式 23
1.5.2 基于无约束出清+约束补偿的阻塞管理模式 26
第2章 输电阻塞对节点边际电价的影响 30
2.1 电力系统最优潮流 30
2.1.1 最优潮流的特点 31
2.1.2 最优潮流的数学模型 32
2.1.3 KKT一阶最优条件 34
2.2 潮流方程 35
2.2.1 节点导纳矩阵 35
2.2.2 节点功率方程的交流潮流表达式 36
2.2.3 节点功率方程的直流潮流表达式 37
2.2.4 支路功率方程的交流潮流表达式 39
2.2.5 支路功率方程的直流潮流表达式 39
2.2.6 功率传输分布系数 40
2.2.7 支路有功功率损耗表达式 42
2.2.8 算例及分析 43
2.3 系统边际电价模型 48
2.3.1 确定系统边际电价 49
2.3.2 最优模型 49
2.3.3 算例及分析 51
2.4 基于交流潮流的最优模型 53
2.4.1 最优模型 53
2.4.2 节点边际电价的组成 55
2.4.3 不等式约束拉格朗日乘子的符号和经济含义 57
2.4.4 网络损耗导致销售盈余 59
2.4.5 算例及分析 60
2.5 基于直流潮流的最优模型 64
2.5.1 最优模型 65
2.5.2 输电阻塞导致阻塞盈余 66
2.5.3 节点边际电价与参考节点的选择无关 67
2.5.4 拉格朗日乘子与阻塞费用的关系 68
2.5.5 算例及分析 69
2.6 输电阻塞导致的反常规经济现象 75
2.6.1 输电阻塞导致反常规的潮流 76
2.6.2 输电阻塞导致反常规的价格 80
2.6.3 输电阻塞导致购电成本下降 84
第3章 电压水平对输电阻塞的影响 87
3.1 电压及其控制 87
3.1.1 电压水平对电网运行的影响 87
3.1.2 电压控制的方法 91
3.2 考虑电压安全约束的输电阻塞 91
3.2.1 阻塞管理模型 91
3.2.2 算例及分析 93
第4章 需求响应在阻塞管理中的作用 98
4.1 弹性负荷在阻塞管理中的作用 98
4.1.1 负荷弹性 99
4.1.2 负荷参与报价的双拍卖系统模型 101
4.1.3 算例及分析 103
4.2 基于可中断负荷的阻塞管理模型 106
4.2.1 可中断负荷定义及成本 107
4.2.2 可中断负荷参与阻塞管理的社会福利分析 108
4.2.3 阻塞管理模型 109
4.2.4 算例及分析 109
第5章 输电权和交易协调 113
5.1 输电权 113
5.1.1 为什么要实行输电权 114
5.1.2 输电权的分类 115
5.1.3 物理输电权存在的问题 117
5.1.4 建立金融输电权市场的意义 117
5.1.5 输电权的获得 118
5.1.6 输电权对市场力的影响 121
5.2 市场交易的协调 122
5.2.1 交易协调域 123
5.2.2 算例及分析 125
第6章 改变网络参数和结构消除阻塞 127
6.1 FACTS装置在阻塞管理中的应用 127
6.1.1 为什么需要对有功潮流进行控制 128
6.1.2 FACTS装置的分类 129
6.1.3 FACTS装置的选择和模型的确定 130
6.1.4 确定最优安装位置 138
6.1.5 确定最优控制策略 139
6.1.6 总体效果评估 140
6.1.7 应用场景 140
6.2 基于阻塞成本信号的网络规划 143
6.2.1 阻塞成本信号的提取 145
6.2.2 阻塞行为指标的确定 146
6.2.3 有效性指标的计算 147
6.2.4 最优方案的确定 149
6.2.5 算例及分析 149
第7章 阻塞费用及其分摊 156
7.1 阻塞成本的计算 157
7.1.1 基于系统边际电价的阻塞成本计算 157
7.1.2 基于节点边际电价的阻塞成本计算 159
7.2 阻塞成本的分摊 160
7.2.1 阻塞费用分摊方法应具备的性质 160
7.2.2 线路阻塞的消除顺序问题 161
7.2.3 阻塞成本分摊方法 161
7.3 基于阻塞线路潮流变化量的阻塞成本分摊 163
7.3.1 边际-增量阻塞成本 163
7.3.2 不平衡项的分配 165
7.3.3 算例及分析 166
7.4 基于潮流分析的阻塞费用分摊 170
7.4.1 全网阻塞成本在各阻塞线路中的分摊 171
7.4.2 阻塞线路的潮流组成分析 171
7.4.3 计算步骤 174
7.4.4 算例及分析 174
7.5 基于合作博弈的阻塞成本分摊 183
7.5.1 合作博弈理论 183
7.5.2 阻塞成本分摊的Aumann-Shapley方法 184
7.5.3 阻塞成本分摊的Shapley值方法 185
7.5.4 算例及分析 187
7.6 阻塞盈余 190
7.6.1 阻塞盈余的计算表达式 190
7.6.2 阻塞盈余的分摊 193
7.6.3 算例及分析 194
第8章 输电阻塞对市场力的影响分析 197
8.1 市场力的定义和评估 197
8.1.1 市场力的定义 198
8.1.2 市场力的评估 199
8.1.3 实现市场力 202
8.1.4 市场力的限制 206
8.2 输电阻塞对市场力的影响 208
8.2.1 输电阻塞时价格的确定 209
8.2.2 输电阻塞对市场力的影响指标 210
8.2.3 算例及分析 211
第9章 电力市场中输电阻塞的社会效应 219
9.1 效率 219
9.1.1 什么是效率 219
9.1.2 竞争市场的效率 220
9.1.3 帕累托效率 222
9.1.4 垄断导致的无谓损失 224
9.2 输电阻塞的社会效应 226
9.2.1 阻塞区域的形成 226
9.2.2 发电企业收益情况 227
9.2.3 财富转移 229
9.2.4 阻塞盈余 230
9.2.5 无谓损失 230
9.2.6 市场效率 230
9.2.7 算例及分析 232
第10章 我国电力市场的阻塞管理 236
10.1 中长期电力市场的阻塞管理 237
10.1.1 交易电量的分解 237
10.1.2 中长期交易的安全校核和结算 238
10.1.3 算例及分析 238
10.2 现货市场的阻塞管理 239
10.2.1 阻塞管理的相关环节 240
10.2.2 现货市场安全校核 242
10.3 我国电力市场阻塞管理情况及建议 244
10.3.1 阻塞管理情况 244
10.3.2 电力市场阻塞管理机制的建议 245
参考文献 248
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