Pricing in the Day-Ahead Electricity Market Subject to Electric Network Constraints

Authors

  • Анастасия [Anastasiya] Александровна [A.] Курналеева [Kurnaleeva]
  • Ринат [Rinat] Ришатович [R.] Насыров [Nasyrov]

DOI:

https://doi.org/10.24160/1993-6982-2024-1-44-55

Keywords:

electricity market, day-ahead electricity market, maximum allowable active power flow through a controlled cut set, cut set locking, short-term planning

Abstract

The article addresses the problem of achieving the maximum allowable active power flow entailing a phenomenon called grid cut set locking. Certain features of the Unified Energy System are described. These features result in that the system is divided into price zones and cause the occurrence of unequal indices of hubs that include nodes of the UES of Russia analysis model in which equilibrium electricity prices have the same tendency toward changing within the same price zone, and it should be noted that the difference between the hub indices cannot be leveled due to constraints imposed on the grid transmission capacity. The optimization problem objective function used in the analysis model in trading on the day-ahead market is analyzed along with its constraints, one of which is the active power flow through a controlled cut set. The application of the stability margins monitoring system is considered, the use of which makes it possible to refine and adjust the forecasts of limitations on the active power flow for cut sets. A conclusion is drawn on the possibility of applying the stability margins monitoring system for short-term planning purposes.

Author Biographies

Анастасия [Anastasiya] Александровна [A.] Курналеева [Kurnaleeva]

Ph.D.-student, Engineer of the Second Category of кof Electric Power Systems Dept., NRU MPEI, e-mail: KurnaleevaAA@mpei.ru

Ринат [Rinat] Ришатович [R.] Насыров [Nasyrov]

Ph.D. (Techn.), Assistant Professor of Electric Power Systems Dept., NRU MPEI, e-mail: NasyrovRR@mpei.ru

References

1. Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения. М.: Издат. дом МЭИ, 2007.
2. Современная рыночная электроэнергетика Российской Федерации / под ред. Баркина О.Г. М.: Изд-во «Перо», 2017.
3. Министерство энергетики РФ [Офиц. сайт] https://minenergo.gov.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
4. АО «Интер РАО — Электрогенерация» [Офиц. сайт]. https://irao-generation.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
5. АО «Концерн Росэнергоатом» [Офиц. сайт] http://www.rosenergoatom.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
6. Группа РусГидро [Офиц. сайт] http://www.rushydro.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
7. ООО «Газпром энергохолдинг» [Офиц. сайт] http://energoholding.gazprom.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
8. АО «Юнипро» [Офиц. сайт] http://www.unipro.energy/ (дата обращения 05.04.2023).
9. ПАО «Энел Россия» [Офиц. сайт] https://www.enelrussia.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
10. ПАО «Фортум» [Офиц. сайт] https://www.fortum.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
11. ПАО «Квадра» [Офиц. сайт] https://www.quadra.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
12. АО «ЕвроСибЭнерго» [Офиц. сайт] https://www.eurosib.ru/ru/ (дата обращения 05.04.2023).
13. ООО «Сибирская генерирующая компания» [Офиц. сайт] http://sibgenco.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
14. ПАО «Т Плюс» [Офиц. сайт] https://www.tplusgroup.ru/ (дата обращения 05.04.2023).
15. Федеральный закон № 35-ФЗ от 26 марта 2003 г. «Об электроэнергетике».
16. Федеральный закон № 135-ФЗ от 26 июля 2006 г. «О защите конкуренции».
17. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989.
18. Электрические системы. Т. 2. Электрические сети / под ред. Веникова В.А. М.: Высшая школа, 1971.
19. ФАС России [Офиц. сайт] https://fas.gov.ru/ (дата обращения 10.04.2023).
20. Федеральный закон № 147-ФЗ от 17 августа 1995 г. «О естественных монополиях».
21. АО «Системный оператор Единой энергетической системы» [Офиц. сайт] https://www.so-ups.ru/ (дата обращения 10.04.2023).
22. Постановление № 854 от 27 декабря 2004 г. «Об утверждении правил оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике».
23. Постановление № 1172 от 27 декабря 2010 г. «Об утверждении правил оптового рынка электрической энергии и мощности и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам организации функционирования оптового рынка электрической энергии и мощности».
24. Ассоциация «НП Совет рынка» [Офиц. сайт] https://www.np-sr.ru/ru (дата обращения 10.04.2023).
25. АО «Администратор торговой системы» [Офиц. сайт] https://www.atsenergo.ru/ (дата обращения 10.04.2023).
26. Приложение 2 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент внесения изменений в расчетную модель электроэнергетической системы [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r2_01112021_26102021.pdf (дата обращения 10.04.2023).
27. Приложение 3 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент актуализации расчетной модели [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r3_06122022_23112022.pdf (дата обращения 10.04.2023).
28. Приложение 3.1 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент проведения расчетов выбора состава генерирующего оборудования [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r3_1_01042023_28022023.pdf (дата обращения 10.04.2023).
29. Требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Методические указания по устойчивости энергосистем» [Электрон. ресурс] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/laws/regulations/Metod_uk_ust_2018.pdf (дата обращения 10.04.2023).
30. Приложение 8 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент расчета плановых объемов производства и потребления и расчета стоимости электроэнергии на сутки вперед [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r8_01042023_21032023.pdf (дата обращения: 10.04.2023).
31. Rios-Zalapa R., Wan J., Zak E., Cheung K. Congestion Pricing in Electricity Markets: Infeasibility, Sub-optimality and Degeneracy // Proc. VIII Intern. Conf. European Energy Market. Zagreb, 2011. Pp. 20—25.
32. Grid Congestion as a Challenge for the Electricity System. Options for a Future Market Design. Bexbach: German National Library, 2021.
33. Weibelzahl M. Nodal, Zonal, or Uniform Electricity Pricing: How to Deal with Network Congestion, Front // Energy. 2017. V. 11(2). Pp. 210—232.
34. Zoltowska I. Direct Minimum-uplift Model for Pricing Pool-based. Auction with Network Constraints // IEEE Trans. Power Syst. 2016. V. 31. No. 4. Pp. 2538—2545.
35. Vlachos A.G., Biskas P.N. Modeling Zonal Exchanges and Nodal System Representation in Multi-zonal Spot Electricity Markets // Electric Power Syst. Research. 2021. V. 196(1). P. 107172.
36. Приложение 7 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент проведения конкурентного отбора ценовых заявок на сутки вперед [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r7_01042023_21032023.pdf (дата обращения 17.04.2023).
37. Приложение 10 к Договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. Регламент проведения конкурентного отбора заявок для балансирования системы [Электрон. ресурс] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r10_26062023_26062023.pdf (дата обращения 17.04.2023).
38. Quaglia F., Wolak F.A. Market Performance Assessment in Locational Markets with Non-convexities. Stanford: Working Paper, 2020.
39. Chao Hung-Po. Incentives for Efficient Pricing Mechanism in Markets with Nonconvexities // J. Regulatory Economics. 2019. V. 56(1). Pp. 33—58.
40. Hua B., Baldick R. A Convex Primal Formulation for Convex Hullpricing // IEEE Trans. Power Syst. 2017. V. 32. No. 5. Pp. 3814—3823.
41. Yang Z., Zheng T., Yu J., Xie K. A Unified Approach to Pricing Under Nonconvexity // IEEE Trans. Power Syst. 2019. V. 34. No. 5. Pp. 3417—3427.
42. Отчет о функционировании ЕЭС России в 2021 г. [Электрон. ресурс] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2022/ups_rep2021.pdf (дата обращения 10.04.2023).
43. Положение об определении хабов и индексов хабов на оптовом рынке электроэнергии (мощности) [Электрон. ресурс] https://www.atsenergo.ru/results/rsv/hubs_extra (дата обращения 17.04.2023).
44. Руководство пользователя. Имитатор РСВ [Электрон. ресурс] https://www.skmenergy.com/Media/Default/pdf/Имитатор%20РСВ.%20Руководство%20пользователя.pdf (дата обращения17.04.2023).
---
Для цитирования: Курналеева А.А., Насыров Р.Р. Ценообразование на рынке «на сутки вперед» с учетом ограничений электрической сети // Вестник МЭИ. 2024. № 1. С. 44—55. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-44-55
#
1. Ryzhov Yu.P. Dal'nie Elektroperedachi Sverkhvysokogo Napryazheniya. M.: Izdat. Dom MEI, 2007. (in Russian).
2. Sovremennaya Rynochnaya Elektroenergetika Rossiyskoy Federatsii. Pod Red. Barkina O.G. M.: Izd-vo «Pero», 2017. (in Russian).
3. Ministerstvo Energetiki RF [Ofits. Sayt] https://minenergo.gov.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
4. AO «Inter RAO — Elektrogeneratsiya» [Ofits. Sayt]. https://irao-generation.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
5. AO «Kontsern Rosenergoatom» [Ofits. Sayt] http://www.rosenergoatom.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
6. Gruppa RusGidro [Ofits. Sayt] http://www.rushydro.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
7. OOO «Gazprom Energokholding» [Ofits. Sayt] http://energoholding.gazprom.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
8. AO «Yunipro» [Ofits. Sayt] http://www.unipro.energy/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
9. PAO «Enel Rossiya» [Ofits. Sayt] https://www.enelrussia.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
10. PAO «Fortum» [Ofits. Sayt] https://www.fortum.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
11. PAO «Kvadra» [Ofits. Sayt] https://www.quadra.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
12. AO «EvroSibEnergo» [Ofits. Sayt] https://www.eurosib.ru/ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
13. OOO «Sibirskaya Generiruyushchaya Kompaniya» [Ofits. Sayt] http://sibgenco.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
14. PAO «T Plyus» [Ofits. Sayt] https://www.tplusgroup.ru/ (Data Obrashcheniya 05.04.2023). (in Russian).
15. Federal'nyy Zakon № 35-FZ ot 26 Marta 2003 g. «Ob Elektroenergetike». (in Russian).
16. Federal'nyy Zakon № 135-FZ ot 26 Iyulya 2006 g. «O Zashchite Konkurentsii». (in Russian).
17. Idel'chik V.I. Elektricheskie Sistemy i Seti. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
18. Elektricheskie Sistemy. T. 2. Elektricheskie Seti. Pod Red. Venikova V.A. M.: Vysshaya Shkola, 1971. (in Russian).
19. FAS Rossii [Ofits. Sayt] https://fas.gov.ru/ (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
20. Federal'nyy Zakon № 147-FZ ot 17 Avgusta 1995 g. «O Estestvennykh Monopoliyakh». (in Russian).
21. AO «Sistemnyy Operator Edinoy Energeticheskoy Sistemy» [Ofits. Sayt] https://www.so-ups.ru/ (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
22. Postanovlenie № 854 ot 27 Dekabrya 2004 g. «Ob Utverzhdenii Pravil Operativno-dispetcherskogo Upravleniya v Elektroenergetike».(in Russian).
23. Postanovlenie № 1172 ot 27 Dekabrya 2010 g. «Ob Utverzhdenii Pravil Optovogo Rynka Elektricheskoy Energii i Moshchnosti i o Vnesenii Izmeneniy v Nekotorye Akty Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii po Voprosam Organizatsii Funktsionirovaniya Optovogo Rynka Elektricheskoy Energii i Moshchnosti».(in Russian).
24. Assotsiatsiya «NP Sovet Rynka» [Ofits. Sayt] https://www.np-sr.ru/ru (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
25. AO «Administrator Torgovoy Sistemy» [Ofits. Sayt] https://www.atsenergo.ru/ (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
26. Prilozhenie 2 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Vneseniya Izmeneniy v Raschetnuyu Model' Elektroenergeticheskoy Sistemy [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r2_01112021_26102021.pdf (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
27. Prilozhenie 3 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Aktualizatsii Raschetnoy Modeli [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r3_06122022_23112022.pdf (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
28. Prilozhenie 3.1 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Provedeniya Raschetov Vybora Sostava Generiruyushchego Oborudovaniya [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r3_1_01042023_28022023.pdf (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
29. Trebovaniya k Obespecheniyu Nadezhnosti Elektroenergeticheskikh Sistem, Nadezhnosti i Bezopasnosti Ob"Ektov Elektroenergetiki i Energoprinimayushchikh Ustanovok «Metodicheskie Ukazaniya po Ustoychivosti Energosistem» [Elektron. Resurs] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/laws/regulations/Metod_uk_ust_2018.pdf (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
30. Prilozhenie 8 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Rascheta Planovykh Ob'emov Proizvodstva i Potrebleniya i Rascheta Stoimosti Elektroenergii na Sutki Vpered [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r8_01042023_21032023.pdf (Data Obrashcheniya: 10.04.2023). (in Russian).
31. Rios-Zalapa R., Wan J., Zak E., Cheung K. Congestion Pricing in Electricity Markets: Infeasibility, Sub-optimality and Degeneracy. Proc. VIII Intern. Conf. European Energy Market. Zagreb, 2011:20—25.
32. Grid Congestion as a Challenge for the Electricity System. Options for a Future Market Design. Bexbach: German National Library, 2021.
33. Weibelzahl M. Nodal, Zonal, or Uniform Electricity Pricing: How to Deal with Network Congestion, Front. Energy. 2017;11(2):210—232.
34. Zoltowska I. Direct Minimum-uplift Model for Pricing Pool-based. Auction with Network Constraints. IEEE Trans. Power Syst. 2016;31;4:2538—2545.
35. Vlachos A.G., Biskas P.N. Modeling Zonal Exchanges and Nodal System Representation in Multi-zonal Spot Electricity Markets. Electric Power Syst. Research. 2021;196(1):107172.
36. Prilozhenie 7 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Provedeniya Konkurentnogo Otbora Tsenovykh Zayavok na Sutki Vpered [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r7_01042023_21032023.pdf (Data Obrashcheniya 17.04.2023). (in Russian).
37. Prilozhenie 10 k Dogovoru o Prisoedinenii k Torgovoy Sisteme Optovogo Rynka. Reglament Provedeniya Konkurentnogo Otbora Zayavok dlya Balansirovaniya Sistemy [Elektron. Resurs] https://www.np-sr.ru/sites/default/files/sr_regulation/reglaments/r10_26062023_26062023.pdf (Data Obrashcheniya 17.04.2023). (in Russian).
38. Quaglia F., Wolak F.A. Market Performance Assessment in Locational Markets with Non-convexities. Stanford: Working Paper, 2020.
39. Chao Hung-Po. Incentives for Efficient Pricing Mechanism in Markets with Nonconvexities. J. Regulatory Economics. 2019;56(1):33—58.
40. Hua B., Baldick R. A Convex Primal Formulation for Convex Hullpricing. IEEE Trans. Power Syst. 2017;32;5:3814—3823.
41. Yang Z., Zheng T., Yu J., Xie K. A Unified Approach to Pricing Under Nonconvexity. IEEE Trans. Power Syst. 2019;34;5:3417—3427.
42. Otchet o Funktsionirovanii EES Rossii v 2021 g. [Elektron. Resurs] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/disclosure/2022/ups_rep2021.pdf (Data Obrashcheniya 10.04.2023). (in Russian).
43. Polozhenie ob Opredelenii Khabov i Indeksov Khabov na Optovom Rynke Elektroenergii (Moshchnosti) [Elektron. Resurs] https://www.atsenergo.ru/results/rsv/hubs_extra (Data Obrashcheniya 17.04.2023). (in Russian).
44. Rukovodstvo Pol'zovatelya. Imitator RSV [Elektron. Resurs] https://www.skmenergy.com/Media/Default/pdf/Imitator%20RSV.%20Rukovodstvo%20pol'zovatelya.pdf (Data Obrashcheniya17.04.2023). (in Russian)
---
For citation: Kurnaleeva A.A., Nasyrov R.R. Pricing in the Day-Ahead Electricity Market Subject to Electric Network Constraints. Bulletin of MPEI. 2024;1:44—55. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-1-44-55

Published

2023-10-18

Issue

Section

Electric Power Industry (Technical Sciences) (2.4.3)