Bi-level Clearing Model of Inter- and Intra-provincial Electricity Spot Markets Based on Multiple Orders

ZHANG Runfan; LING Xiaobo; REN Xinyi; BIE Zhaohong; FENG Kai; ZENG Dan

doi:10.7500/AEPS20230415002

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Bi-level Clearing Model of Inter- and Intra-provincial Electricity Spot Markets Based on Multiple Orders

Research and Practice on Key Issues of Electricity Market for New Power System | 更新时间：2025-06-16

- Bi-level Clearing Model of Inter- and Intra-provincial Electricity Spot Markets Based on Multiple Orders
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 11, Pages: 111-121(2024)
- 作者机构：
  
  1.西安交通大学电气工程学院,陕西省西安市 710049
  2.国网上海市电力公司,上海市 200122
  3.中国电力科学研究院有限公司(南京),江苏省南京市 210003
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5108-202217033A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230415002
  CLC：
- Received：15 April 2023，
  
  Revised：2023-12-17，
  
  Published Online：11 March 2024，
  
  Published：10 June 2024
- 稿件说明：
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张润凡,凌晓波,任欣怡等.基于多种交易方式的省间省内现货市场双层出清模型[J].电力系统自动化,2024,48(11):111-121.

ZHANG Runfan,LING Xiaobo,REN Xinyi,et al.Bi-level Clearing Model of Inter- and Intra-provincial Electricity Spot Markets Based on Multiple Orders[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(11):111-121.
张润凡,凌晓波,任欣怡等.基于多种交易方式的省间省内现货市场双层出清模型[J].电力系统自动化,2024,48(11):111-121. DOI： 10.7500/AEPS20230415002.

ZHANG Runfan,LING Xiaobo,REN Xinyi,et al.Bi-level Clearing Model of Inter- and Intra-provincial Electricity Spot Markets Based on Multiple Orders[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(11):111-121. DOI： 10.7500/AEPS20230415002.

摘要

新能源比例不断提升，省间消纳需求不断增加，构建满足全局资源优化运行的省间市场是促进市场效率提升的关键。文中基于多种块交易及小时交易的时间耦合关系，建立了省间省内两级现货市场出清模型。首先，构建了包含普通小时交易、灵活小时交易、常规块交易、可移动式块交易和扩展链接式块交易多种交易方式的混合整数线性规划模型。其次，为解决省间市场主体较多、块交易时间耦合复杂带来的出清难度大的问题，提出了基于省内出清结果的参与省间市场主体的筛选机制，进一步实现基于各省筛选出主体的省间市场出清，通过融合省间、省内出清结果形成最终中标结果。最后，通过多区域互联的IEEE RTS-96系统算例验证该模型的合理性及其作用效果。结果表明，相较于各省单独出清，省间省内两级市场出清提升了整体社会福利。所提方法在提高求解效率的同时，尽量逼近省间整体出清的全局最优解，实现了社会福利最大化。

Abstract

Under the continuous increase in the proportion of renewable energy

the inter-provincial consumption demand has been steadily rising. Establishing an inter-provincial electricity market that meets the overall resource optimization operation is crucial to promoting market efficiency. A bi-level clearing model of the inter- and intra-provincial electricity spot markets is established based on the time-coupling relationship of multiple block orders and hourly orders. Firstly

a mixed-integer linear programming model is constructed

encompassing multiple orders including ordinary hourly orders

flexible hourly orders

conventional block orders

removable block orders

and extended linked block orders. Secondly

to address the challenge of clearing difficulty arising from the complexity of inter-temporal coupling in block orders and the large number of inter-provincial market entities

a screening mechanism for the entities participating in inter-provincial market is proposed

which is based on the intra-provincial clearing results. Furthermore

the inter-provincial market clearing based on the selected entities from each province is realized

and the final winning bid result is formed by integrating the inter- and intra-provincial clearing results. Finally

the rationality and effectiveness of the model are verified through a case of IEEE RTS-96 system interconnected in multiple regions. The results indicate that

compared with individual provincial clearing

the bi-level clearing of the inter- and intra-provincial markets can enhance the overall social welfare. The proposed method can not only improve the solving efficiency

but also approach the global optimal solution to the inter-provincial overall clearing

thereby maximizing the social welfare.

关键词

Keywords

references

孙大雁，关立，黄国栋，等 . 跨区域省间富余可再生能源电力现货交易的实践和思考［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1 - 11 .

SUN Dayan ， GUAN Li ， HUANG Guodong ， et al . Practice and reflection on trans-regional and cross-provincial electricity spot trading for surplus renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1 - 11 .

国家电网有限公司国家电力调度控制中心 . 省间电力现货交易助力电力保供与低碳转型［J］. 中国电力企业管理， 2021 （ 34 ）： 10 - 11 .

National Power Dispatching and Control Center of State Grid Corporation of China . Inter-provincial spot trading helps power supply and low-carbon transformation ［J］. China Power Enterprise Management ， 2021 （ 34 ）： 10 - 11 .

省间电力现货交易规则（试行）［EB/OL］.（ 2021-11-24 ）［ 2023-02-26 ］. http：//www.sgcc.com.cn/html/sgcc_main/co12017 021449/2021-11/24/202111241103186885809041.shtml http://www.sgcc.com.cn/html/sgcc_main/co12017021449/2021-11/24/202111241103186885809041.shtml .

Inter-provincial electricity spot trading rules （trial）［EB/OL］. （ 2021-11-24 ）［ 2023-02-26 ］. http：//www.sgcc.com.cn/html/sgcc_main/co12017021449/2021-11/24/2021112411031868858 09041.shtml http://www.sgcc.com.cn/html/sgcc_main/co12017021449/2021-11/24/202111241103186885809041.shtml .

蔡文畅，申展，黑阳，等 . 世界典型跨国跨区电力交易对未来澜湄区域电力交易模式的启示［J］. 全球能源互联网， 2023 ， 6 （ 3 ）： 316 - 324 .

CAI Wenchang ， SHEN Zhan ， HEI Yang ， et al . The enlightenment of the world’s typical cross-regional power trade to the future Lancang-Mekong regional power trading models ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2023 ， 6 （ 3 ）： 316 - 324 .

李竹，庞博，李国栋，等 . 欧洲统一电力市场建设及对中国电力市场模式的启示［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 2 - 9 .

LI Zhu ， PANG Bo ， LI Guodong ， et al . Development of unified European electricity market and its implications for China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 2 - 9 .

谢开 . 美国电力市场运行与监管实例分析［J］. 供用电， 2017 ， 34 （ 7 ）： 85 .

XIE Kai . Case study on operation and supervision of American electricity market ［J］. Distribution & Utilization ， 2017 ， 34 （ 7 ）： 85 .

唐翀，程兰芬，周保荣，等 . 区域电力现货市场差异化出清模型研究［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2296 - 2307 .

TANG Chong ， CHENG Lanfen ， ZHOU Baorong ， et al . Simulation of differential spot market clearing model in regional grid ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2296 - 2307 .

陈艺华，张炜，张成刚，等 . 促进新能源消纳的省间、省内两级电力现货市场运行机制［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 14 ）： 104 - 113 .

CHEN Yihua ， ZHANG Wei ， ZHANG Chenggang ， et al . Operation mechanism of inter- and intra-provincial electricity spot markets to promote renewable energy accommodation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 14 ）： 104 - 113 .

孙培博 . 考虑新能源消纳的区域电力市场交易模型研究［D］. 北京：华北电力大学， 2022 .

SUN Peibo . Research on regional electricity market trading model considering renewable energy consumption ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2022 .

李云达 . 考虑备用共享的含风电区域电力市场日前出清模型研究［D］. 北京：华北电力大学， 2021 .

LI Yunda . Research on the day-ahead clearing model of regional electricity market including wind power generation considering reserve sharing ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2021 .

CHEN Y ， WANG H ， YAN Z ， et al . A two-phase market clearing framework for inter-provincial electricity trading in Chinese power grids ［J］. Sustainable Cities and Society ， 2022 ， 85 ： 104057 .

纪鹏，曾丹，孙田，等 . 全国统一电力市场体系深化建设研究——以省间、省内市场耦合演进路径设计为切入点［J］. 价格理论与实践， 2022 （ 5 ）： 105 - 109 .

JI Peng ， ZENG Dan ， SUN Tian ， et al . Research on deepening construction of national unified electricity market system—take the inter-provincial and intra-provincial market coupling evolution path design as the entry point ［J］. Price （Theory & Practice）， 2022 （ 5 ）： 105 - 109 .

陈先龙，王秀丽，吕建虎，等 . 基于消纳责任权重的两级电力市场优化运行模型［J］. 全球能源互联网， 2020 ， 3 （ 5 ）： 430 - 440 .

CHEN Xianlong ， WANG Xiuli ， LYU Jianhu ， et al . Optimal operation model of two-level electricity market under the responsibility of renewable energy consumption ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2020 ， 3 （ 5 ）： 430 - 440 .

武文奇，肖云鹏，王秀丽，等 . 溢出风险约束下省间省内两级电力现货市场协同出清方法［J/OL］. 电力系统自动化［ 2023-11-28 ］. http：//doi.org/10.7500/AEPS20230509011 http://doi.org/10.7500/AEPS20230509011 .

WU Wenqi ， XIAO Yunpeng ， WANG Xiuli ， et al . Coordinated clearing method for two-tier inter- and intra-provincial electricity spot markets under overflow risk constraints ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2023-11-28 ］. http：//doi.org/10.7500/AEPS20230509011 http://doi.org/10.7500/AEPS20230509011 .

WANG M ， TAN Z F ， MA Z M ， et al . Inter-provincial electricity spot market model for China ［C］// 2020 IEEE/IAS Industrial and Commercial Power System Asia （I&CPS Asia）， July 11-13 ， 2020 ， Weihai， China ： 110 - 115 .

DAI S ， CAI Z ， LI Q ， et al . Analysis and design of inter-provincial electricity spot market model in China ［C］// 2021 IEEE International Conference on Power Electronics， Computer Applications （ICPECA）， January 22-24 ， 2021 ， Shenyang， China ： 355 - 360 .

樊宇琦，丁涛，汤洪海，等 . 考虑路径折算的跨省跨区可再生能源增量现货交易模型［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 103 - 112 .

FAN Yuqi ， DING Tao ， TANG Honghai ， et al . Cross-provincial and cross-regional incremental spot trading model for renewable energy considering path conversion ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 103 - 112 .

胡晨旭，关立，罗治强，等 . 跨区域省间富余可再生能源现货交易优化出清模型［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 110 - 116 .

HU Chenxu ， GUAN Li ， LUO Zhiqiang ， et al . Optimal clearing model for trans-regional and cross-provincial spot trading of surplus renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 110 - 116 .

朱军飞，李京，李辉，等 . 考虑省间现货交易路径的ATC计算方法研究［J］. 重庆理工大学学报（自然科学）， 2022 ， 36 （ 3 ）： 199 - 206 .

ZHU Junfei ， LI Jing ， LI Hui ， et al . Study on ATC calculation method considering provincial spot trading path ［J］. Journal of Chongqing University of Technology （Natural Science）， 2022 ， 36 （ 3 ）： 199 - 206 .

郑亚先，程海花，杨争林，等 . 计及清洁能源的跨区跨省交易路径优化建模与算法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 112 - 119 .

ZHENG Yaxian ， CHENG Haihua ， YANG Zhenglin ， et al . Path-optimized modeling and algorithm for trans-regional and trans-provincial electricity trading considering clean energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 112 - 119 .

韦丁 . 基于灵活块交易的电力现货市场出清模型探讨［J］. 通讯世界， 2019 ， 26 （ 7 ）： 225 - 226 .

WEI Ding . Discussion on clearing model of electricity spot market based on flexible block trading ［J］. Telecom World ， 2019 ， 26 （ 7 ）： 225 - 226 .

XIE W ， MIN H L ， ZHI Y ， et al . An inter-provincial continuous trading method based on energy block transaction in take or pay mode ［C］// 2023 6th International Conference on Energy， Electrical and Power Engineering （CEEPE）， May 12-14 ， 2023 ， Guangzhou， China ： 1389 - 1394 .

曾丹，谢开，庞博，等 . 中国特色、全国统一的电力市场关键问题研究（3）：省间省内电力市场协调运行的交易出清模型［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2809 - 2819 .

ZENG Dan ， XIE Kai ， PANG Bo ， et al . Key issues of national unified electricity market with Chinese characteristics （3）： transaction clearing models and algorithms adapting to the coordinated operation of provincial electricity markets ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2809 - 2819 .

刘敦楠，李竹，董治新，等 . 基于标准能量块合约的电力中长期市场连续运营方案设计［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 1 ）： 129 - 144 .

LIU Dunnan ， LI Zhu ， DONG Zhixin ， et al . Design of continuous operation scheme of electric power medium- and long-term market based on standard energy block contracts ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 1 ）： 129 - 144 .

张志翔，陈愈芳，董治新，等 . 电力市场多交易品种组合模式及逐级出清模型研究［J］. 电工技术， 2023 （ 9 ）： 1 - 4 .

ZHANG Zhixiang ， CHEN Yufang ， DONG Zhixin ， et al . Research on combination mode of multi transaction varieties in power market and step-by-step clearing model ［J］. Electric Engineering ， 2023 （ 9 ）： 1 - 4 .

KARASAVVIDIS M ， PAPADASKALOPOULOS D ， STRBAC G . Optimal offering of a power producer in electricity markets with profile and linked block orders ［C］// 2022 IEEE Power & Energy Society General Meeting （PESGM）， July 17-21 ， 2022 ， Denver， USA .

张馨瑜，陈启鑫，葛睿，等 . 考虑灵活块交易的电力现货市场出清模型［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 35 - 41 .

ZHANG Xinyu ， CHEN Qixin ， GE Rui ， et al . Clearing model of electricity spot market considering flexible block orders ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 35 - 41 .

吴际舜 . 电力系统静态安全分析［M］. 上海：上海交通大学出版社， 1985 .

WU Jishun . Static security analysis of power system ［M］. Shanghai ： Shanghai Jiao Tong University Press ， 1985 .

DOURBOIS G A ， BISKAS P N . European market coupling algorithm incorporating clearing conditions of block and complex orders ［C］// 2015 IEEE Eindhoven PowerTech ， June 29-July 2 ， 2015 ， Eindhoven， Netherlands ： 1 - 6 .

VLACHOS A G ， BISKAS P N . Adjustable profile blocks with spatial relations in the day-ahead electricity market ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 4578 - 4587 .

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