高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目.docx
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高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
2004高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
B题电力市场的输电阻塞管理
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。
市场交易-调度中心根据负荷预报和交易规则制订满足电网安全运行的调度计划――各发电机组的出力（发电功率）分配方案；在执行调度计划的过程中，还需实时调度承担AGC（自动发电控制）辅助服务的机组出力，以跟踪电网中实时变化的负荷。
设某电网有若干台发电机组和若干条主要线路，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，称为输电阻塞。
当发生输电阻塞时，需要研究如何制订既安全又经济的调度计划。
●电力市场交易规则：
1.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，表示愿意付费维持发电以避免停机带来更大的损失。
2.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（见下面注释），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（初始交易结果）。
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。
注释：
（a）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。
（b）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。
（c）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。
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。
（d）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。
市场交易-调度中心在当前时段内要完成的具体操作过程如下：
1、监控当前时段各机组出力分配方案的执行，调度AGC辅助服务，在此基础上给出各机组的当前出力值。
2、作出下一个时段的负荷需求预报。
3、根据电力市场交易规则得到下一个时段各机组出力分配预案。
4、计算当执行各机组出力分配预案时电网各主要线路上的有功潮流，判断是否会出现输电阻塞。
如果不出现，接受各机组出力分配预案；否则，按照如下原则实施阻塞管理：
●输电阻塞管理原则：
（1）调整各机组出力分配方案使得输电阻塞消除。
（2）如果
（1）做不到，还可以使用线路的安全裕度输电，以避免拉闸限电（强制减少负荷需求），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。
（3）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。
（4）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（称序内容量）不能出力；而一些在竞价中未取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。
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。
你需要做的工作如下：
1.某电网有8台发电机组，6条主要线路，表1和表2中的方案0给出了各机组的当前出力和各线路上对应的有功潮流值，方案1~32给出了围绕方案0的一些实验数据，试用这些数据确定各线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式。
2.设计一种简明、合理的阻塞费用计算规则，除考虑上述电力市场规则外，还需注意：
在输电阻塞发生时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。
3.假设下一个时段预报的负荷需求是982.4MW，表3、表4和表5分别给出了各机组的段容量、段价和爬坡速率的数据，试按照电力市场规则给出下一个时段各机组的出力分配预案。
4.按照表6给出的潮流限值，检查得到的出力分配预案是否会引起输电阻塞，并在发生输电阻塞时，根据安全且经济的原则，调整各机组出力分配方案，并给出与该方案相应的阻塞费用。
5.假设下一个时段预报的负荷需求是1052.8MW，重复3~4的工作。
表1各机组出力方案（单位：
兆瓦，记作MW）
方案\机组
1
2
3
4
5
6
7
8
0
120
73
180
80
125
125
81.1
90
1
133.02
73
180
80
125
125
81.1
90
2
129.63
73
180
80
125
125
81.1
90
3
158.77
73
180
80
125
125
81.1
90
4
145.32
73
180
80
125
125
81.1
90
5
120
78.596
180
80
125
125
81.1
90
6
120
75.45
180
80
125
125
81.1
90
7
120
90.487
180
80
125
125
81.1
90
8
120
83.848
180
80
125
125
81.1
90
9
120
73
231.39
80
125
125
81.1
90
10
120
73
198.48
80
125
125
81.1
90
11
120
73
212.64
80
125
125
81.1
90
12
120
73
190.55
80
125
125
81.1
90
13
120
73
180
75.857
125
125
81.1
90
14
120
73
180
65.958
125
125
81.1
90
15
120
73
180
87.258
125
125
81.1
90
16
120
73
180
97.824
125
125
81.1
90
17
120
73
180
80
150.71
125
81.1
90
18
120
73
180
80
141.58
125
81.1
90
19
120
73
180
80
132.37
125
81.1
90
20
120
73
180
80
156.93
125
81.1
90
21
120
73
180
80
125
138.88
81.1
90
22
120
73
180
80
125
131.21
81.1
90
23
120
73
180
80
125
141.71
81.1
90
24
120
73
180
80
125
149.29
81.1
90
25
120
73
180
80
125
125
60.582
90
26
120
73
180
80
125
125
70.962
90
27
120
73
180
80
125
125
64.854
90
28
120
73
180
80
125
125
75.529
90
29
120
73
180
80
125
125
81.1
104.84
30
120
73
180
80
125
125
81.1
111.22
31
120
73
180
80
125
125
81.1
98.092
32
120
73
180
80
125
125
81.1
120.44
表2各线路的潮流值（各方案与表1相对应，单位：
MW）
方案\线路
1
2
3
4
5
6
0
164.78
140.87
-144.25
119.09
135.44
157.69
1
165.81
140.13
-145.14
118.63
135.37
160.76
2
165.51
140.25
-144.92
118.7
135.33
159.98
3
167.93
138.71
-146.91
117.72
135.41
166.81
4
166.79
139.45
-145.92
118.13
135.41
163.64
5
164.94
141.5
-143.84
118.43
136.72
157.22
6
164.8
141.13
-144.07
118.82
136.02
157.5
7
165.59
143.03
-143.16
117.24
139.66
156.59
8
165.21
142.28
-143.49
117.96
137.98
156.96
9
167.43
140.82
-152.26
129.58
132.04
153.6
10
165.71
140.82
-147.08
122.85
134.21
156.23
11
166.45
140.82
-149.33
125.75
133.28
155.09
12
165.23
140.85
-145.82
121.16
134.75
156.77
13
164.23
140.73
-144.18
119.12
135.57
157.2
14
163.04
140.34
-144.03
119.31
135.97
156.31
15
165.54
141.1
-144.32
118.84
135.06
158.26
16
166.88
141.4
-144.34
118.67
134.67
159.28
17
164.07
143.03
-140.97
118.75
133.75
158.83
18
164.27
142.29
-142.15
118.85
134.27
158.37
19
164.57
141.44
-143.3
119
134.88
158.01
20
163.89
143.61
-140.25
118.64
133.28
159.12
21
166.35
139.29
-144.2
119.1
136.33
157.59
22
165.54
140.14
-144.19
119.09
135.81
157.67
23
166.75
138.95
-144.17
119.15
136.55
157.59
24
167.69
138.07
-144.14
119.19
137.11
157.65
25
162.21
141.21
-144.13
116.03
135.5
154.26
26
163.54
141
-144.16
117.56
135.44
155.93
27
162.7
141.14
-144.21
116.74
135.4
154.88
28
164.06
140.94
-144.18
118.24
135.4
156.68
29
164.66
142.27
-147.2
120.21
135.28
157.65
30
164.7
142.94
-148.45
120.68
135.16
157.63
31
164.67
141.56
-145.88
119.68
135.29
157.61
32
164.69
143.84
-150.34
121.34
135.12
157.64
表3各机组的段容量（单位：
MW）
机组\段
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
70
0
50
0
0
30
0
0
0
40
2
30
0
20
8
15
6
2
0
0
8
3
110
0
40
0
30
0
20
40
0
40
4
55
5
10
10
10
10
15
0
0
1
5
75
5
15
0
15
15
0
10
10
10
6
95
0
10
20
0
15
10
20
0
10
7
50
15
5
15
10
10
5
10
3
2
8
70
0
20
0
20
0
20
10
15
5
表4各机组的段价（单位：
元/兆瓦小时，记作元/MWh）
机组\段
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
-505
0
124
168
210
252
312
330
363
489
2
-560
0
182
203
245
300
320
360
410
495
3
-610
0
152
189
233
258
308
356
415
500
4
-500
150
170
200
255
302
325
380
435
800
5
-590
0
116
146
188
215
250
310
396
510
6
-607
0
159
173
205
252
305
380
405
520
7
-500
120
180
251
260
306
315
335
348
548
8
-800
153
183
233
253
283
303
318
400
800
表5各机组的爬坡速率（单位：
MW/分钟）
机组
1
2
3
4
5
6
7
8
速率
2.2
1
3.2
1.3
1.8
2
1.4
1.8
表6各线路的潮流限值（单位：
MW）和相对安全裕度
线路
1
2
3
4
5
6
限值
165
150
160
155
132
162
安全裕度
13%
18%
9%
11%
15%
14%
C题饮酒驾车
据报载，2003年全国道路交通事故死亡人数为10.4372万，其中因饮酒驾车造成的占有相当的比例。
针对这种严重的道路交通情况，国家质量监督检验检疫局2004年5月31日发布了新的《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》国家标准，新标准规定，车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20毫克／百毫升，小于80毫克／百毫升为饮酒驾车（原标准是小于100毫克／百毫升），血液中的酒精含量大于或等于80毫克／百毫升为醉酒驾车（原标准是大于或等于100毫克／百毫升）。
大李在中午12点喝了一瓶啤酒，下午6点检查时符合新的驾车标准，紧接着他在吃晚饭时又喝了一瓶啤酒，为了保险起见他呆到凌晨2点才驾车回家，又一次遭遇检查时却被定为饮酒驾车，这让他既懊恼又困惑，为什么喝同样多的酒，两次检查结果会不一样呢？
请你参考下面给出的数据（或自己收集资料）建立饮酒后血液中酒精含量的数学模型，并讨论以下问题：
1.对大李碰到的情况做出解释；
2.在喝了3瓶啤酒或者半斤低度白酒后多长时间内驾车就会违反上述标准，在以下情况下回答：
1）酒是在很短时间内喝的；
2）酒是在较长一段时间（比如2小时）内喝的。
3.怎样估计血液中的酒精含量在什么时间最高。
4.根据你的模型论证：
如果天天喝酒，是否还能开车？
5.根据你做的模型并结合新的国家标准写一篇短文，给想喝一点酒的司机如何驾车提出忠告。
参考数据
1.人的体液占人的体重的65%至70%，其中血液只占体重的7%左右；而药物（包括酒精）在血液中的含量与在体液中的含量大体是一样的。
2.体重约70kg的某人在短时间内喝下2瓶啤酒后，隔一定时间测量他的血液中酒精含量（毫克／百毫升），得到数据如下：
时间（小时）
0.25
0.5
0.75
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
酒精含量
30
68
75
82
82
77
68
68
58
51
50
41
时间（小时）
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
酒精含量
38
35
28
25
18
15
12
10
7
7
4
D题公务员招聘
我国公务员制度已实施多年，1993年10月1日颁布施行的《国家公务员暂行条例》规定：
“国家行政机关录用担任主任科员以下的非领导职务的国家公务员，采用公开考试、严格考核的办法，按照德才兼备的标准择优录用”。
目前,我国招聘公务员的程序一般分三步进行：
公开考试（笔试）、面试考核、择优录取。
现有某市直属单位因工作需要，拟向社会公开招聘8名公务员，具体的招聘办法和程序如下：
（一）公开考试：
凡是年龄不超过30周岁，大学专科以上学历，身体健康者均可报名参加考试，考试科目有：
综合基础知识、专业知识和“行政职业能力测验”三个部分，每科满分为100分。
根据考试总分的高低排序按1:
2的比例（共16人）选择进入第二阶段的面试考核。
（二）面试考核：
面试考核主要考核应聘人员的知识面、对问题的理解能力、应变能力、表达能力等综合素质。
按照一定的标准，面试专家组对每个应聘人员的各个方面都给出一个等级评分，从高到低分成A/B/C/D四个等级，具体结果见表１所示。
（三）由招聘领导小组综合专家组的意见、笔初试成绩以及各用人部门需求确定录用名单,并分配到各用人部门。
该单位拟将录用的8名公务员安排到所属的7个部门，并且要求每个部门至少安排一名公务员。
这7个部门按工作性质可分为四类：
（1）行政管理、
（2）技术管理、（3）行政执法、（4）公共事业。
见表2所示。
招聘领导小组在确定录用名单的过程中，本着公平、公开的原则，同时考虑录用人员的合理分配和使用，有利于发挥个人的特长和能力。
招聘领导小组将7个用人单位的基本情况（包括福利待遇、工作条件、劳动强度、晋升机会和学习深造机会等）和四类工作对聘用公务员的具体条件的希望达到的要求都向所有应聘人员公布（见表2）。
每一位参加面试人员都可以申报两个自己的工作类别志愿（见表1）。
请研究下列问题：
（1）如果不考虑应聘人员的意愿，择优按需录用，试帮助招聘领导小组设计一种录用分配方案；
（2）在考虑应聘人员意愿和用人部门的希望要求的情况下，请你帮助招聘领导小组设计一种分配方案；
（3）你的方法对于一般情况，即N个应聘人员M个用人单位时，是否可行？
（4）你对上述招聘公务员过程认为还有哪些地方值得改进，给出你的建议。
表１：
招聘公务员笔试成绩，专家面试评分及个人志愿
应聘
人员
笔试
成绩
申报类别志愿
专家组对应聘者特长的等级评分
知识面
理解能力
应变能力
表达能力
人员1
290
（2）
（3）
A
A
B
B
人员2
288
（3）
（1）
A
B
A
C
人员3
288
（1）
（2）
B
A
D
C
人员4
285
（4）
（3）
A
B
B
B
人员5
283
（3）
（2）
B
A
B
C
人员6
283
（3）
（4）
B
D
A
B
人员7
280
（4）
（1）
A
B
C
B
人员8
280
（2）
（4）
B
A
A
C
人员9
280
（1）
（3）
B
B
A
B
人员10
280
（3）
（1）
D
B
A
C
人员11
278
（4）
（1）
D
C
B
A
人员12
277
（3）
（4）
A
B
C
A
人员13
275
（2）
（1）
B
C
D
A
人员14
275
（1）
（3）
D
B
A
B
人员15
274
（1）
（4）
A
B
C
B
人员16
273
（4）
（1）
B
A
B
C
表2:
用人部门的基本情况及对公务员的期望要求
用人
部门
工作
类别
各用人部门的基本情况
各部门对公务员特长的希望达到的要求
福利待遇
工作条件
劳动强度
晋升机会
深造机会
知识面
理解能力
应变能力
表达能力
部门1
（1）
优
优
中
多
少
B
A
C
A
部门2
（2）
中
优
大
多
少
A
B
B
C
部门3
（2）
中
优
中
少
多
部门4
（3）
优
差
大
多
多
C
C
A
A
部门5
（3）
优
中
中
中
中
部门6
（4）
中
中
中
中
多
C
B
B
A
部门7
（4）
优
中
大
少
多
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