[논문 리뷰] Loss Allocation in Joint Transmission and Distribution Peer-to-Peer Markets

Fabio Moret, Andrea Tosatto외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 01. 15.

Smart Grid Energy Management참고 문헌 24인용 수 46

한 줄 요약

이 논문은 손실 배분 정책의 영향과 가격 및 공정성을 연구하기 위해 송전 및 배전 시스템 운영자를 활성 시장 참가자로 포함하는 거래 가능한(conex)??

ABSTRACT

Large deployment of distribute energy resources and the increasing awareness of end-users towards their energy procurement are challenging current practices of electricity markets. A change of paradigm, from a top-down hierarchical approach to a more decentralized framework, has been recently researched, with market structures relying on multi-bilateral trades among market participants. In order to guarantee feasibility in power system operation, it is crucial to rethink the interaction with system operators and the way operational costs are shared in such decentralized markets. We propose here to include system operators, both at transmission and distribution level, as active actors of the market, accounting for power grid constraints and line losses. Moreover, to avoid market outcomes that discriminate agents for their geographical location, we analyze loss allocation policies and their impact on market outcomes and prices.

연구 동기 및 목표

• 송전 및 배전 시스템 운영자를 분산 전력시장에 활발한 시장 참여자로 포함한다.
• 그리드 제약 및 송전손실을 하나의 시장 청산 프레임워크 안에서 고려한다.
• 시장 결과와 공정성에 영향을 미치는 손실 배분 정책을 도입하고 평가한다.
• 전력 그리드 제약과 손실을 반영하는 엔드 투 엔드 시장 균형을 가능하게 한다(내재적 P2P 시장).
• 다른 손실 배분 체계 하에서 지급의 공정성 평가의 기초를 제공한다.

제안 방법

• 프로수머, TSO, DSO, 그리고 시장 운영자를 하나의 볼록 문제로 결합하는 통합 시장 청산 최적화 문제를 형성한다.
• 선로 흐름과 손실을 나타내기 위해 AC 전력 흐름의 선형/볼록 근사(PTDF 기반)를 사용한다.
• 거래 및 에이전트 간에 선로 손실을 분배하기 위한 손실 배분 행렬 A를 도입한다.
• 두 가지 손실 배분 정책: 사회화(A^soc)와 개별 배분(A^ind), 그리고 결합 정책 A = χ A^soc + (1−χ) A^ind를 제안한다.
• 시장 균형이 동등한 글로벌 최적화(5)를 통해 해결되는 Nash 균형에 대응함을 보인다.
• 분산 청산을 위한 ADMM를 통한 잠재적 분해를 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 손실 배분 정책이 공동 TSO-DSO 분산 시장에서 에너지 거래 가격과 참가자 지급에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 손실을 시장 상품으로 포함하고 명시적 TSO/DSO 상호작용을 도입하는 것이 시장 타당성과 공정성에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 분산 시장을 Nash(균형) 결과를 산출하는 볼록 최적화로 공식화할 수 있는가?
• RQ4 사회화 손실 배분과 개별 손실 배분의 조합이 공정성과 효율성에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 손실 배분 정책은 각 에이전트에 대한 인지 가격 π_i를 포함하여 시장 결과와 거래 가격에 직접적인 영향을 준다.
• 에너지 가격과 손실 가격은 그리드 제약을 통해 연결되므로 손실 배분 계수는 에너지 가격에도 영향을 준다.
• 손실의 사회화는 비용을 참가자들 사이에 고르게 분배하여 지역적 차별을 줄이지만 거래의 지역적 영향을 신호하지는 않는다.
• 개별 손실 배분은 손실을 이를 초래한 특정 거래에 배정하여 지역성을 촉진하나 멀리 있는 참가자에게 불리할 수 있다.
• 정책의 선형 결합(A = χ A^soc + (1−χ) A^ind)은 공정성과 지역 책임성 사이의 조정 가능한 균형을 제공한다.
• 이 프레임워크는 P2P 시장 설정에서 TSO/DSO 제약을 고려함으로써 공정성 평가와 내재적 시장 균형을 가능하게 한다.