【文献调研】三相DLMP的motivation调研

本文为科研过程中关于三相DLMP的motivation的文献调研，只做了两个半天+一个晚上，不够严谨也不够深入，高人不必读

调研基本结果

• DER不断发展，配网由原先仅有用电消费者的被动方式逐渐变为产消费者的主动方式，市场潜力大，可引入DLMP，通过价格信号引导分布式资源的优化投资与运行。
• 而配电网因其自身的物理特性（不平衡负载、不平衡DER、线路没有换相），DLMP的计算模型需要使用三相潮流。
• 并且在价格引导的需求响应情况下，配网线路可能会出现阻塞，在三相DLMP中可以加入引导负载更加平衡的信号。

关于为什么使用三相的原因汇总

物理角度：

1. 负载不平衡，如电动汽车单相充电，空调等柔性负荷单相接入系统：[1][2][3][4][6][8]
2. 分布式资源接入不平衡：[1][3]
3. 配电系统的线路配置的不平衡（没有换相、实际运行中的缺相）：[1][2][3][4][6]
4. 只是笼统地提了一句：[7][11]

市场角度：

1. 需要给出每一相的成本价格：[5][9][10]
2. 需要计算出每一相的缓解阻塞辅助服务定价，引导三相平衡：[6][9]

文章中introduction部分的大致思路

[1] Wang B, Tang N, Bo R, Li F. Three-phase DLMP model based on linearized power flow for distribution with application to DER benefit studies. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2021;130.

1. 主动配电网的快速发展，DER在用户侧深入渗透
   => 需要建立一个公平透明的价格体系与市场机制，为DER用户提供准确的经济信号
   => 借鉴LMP
2. 配网自身运行的物理特性，如电压损耗过大，相位不平衡等，导致不能直接应用LMP。而且配网中灵活性资源的日益增多，导致通过设备（如SOP等）来处理电压限制已经不够
   => 需要设计一种配电市场来激励DER的合理投资
   => 引入DLMP
3. 配电系统的电阻不可忽略，R/X较高（配网大约0.5-2，输电网大约0.1），需要考虑网络损耗和电压约束
   => 建立非线性非凸的ACOPF模型；但计算速度还是挑战
   => 需要一个更精确的线性化OPF模型
4. 配电系统通常三相不平衡，来源有三：负载不平衡、DER不平衡、配电系统的线路没有换相；例：以电动汽车和空调为代表的柔性负荷通常采用单相用电策略
   => 单相不足以描述配电系统运行；现有算法有缺陷（ACOPF：求解困难；DCOPF：有误差）
   => 提出一个三相DLMP公式

[2] O Connell A, Soroudi A, Keane A. Distribution Network Operation Under Uncertainty Using Information Gap Decision Theory. IEEE Transactions on Smart Grid. 2016:1-.

1. 未来将有大量有源设备接入低压电网
   => 低压电网运行复杂
2. 低压网络本质上是不平衡的，因为存在单相/两相/三相负载和未换相的线路
   => 三相平衡建模的高压中压网络控制方法不适合低压
3. 低压配电系统缺乏检测设备，单个客户负荷很难预测
   => 低压网络的不确定程度很大
   => 对低压网络建模很重要

[3] Liu Y, Li J, Wu L. Distribution System Restructuring: Distribution LMP via Unbalanced ACOPF. IEEE Transactions on Smart Grid. 2018;9(5):4038-48.

1. DER、电动汽车和储能设备接入+需求响应
   => DLMP能够为消费者/投资者提供有效的经济信号
2. 配网电阻大
   => 引入DLMP能够合理分配系统损耗
3. 从配网运行的角度看，DLMP能够很好地反映电压限制对配电系统经济运行的影响
4. 配电系统的物理特性：三相不平衡——负载不平衡、DER不平衡、线路不平衡（未换相）、缺相也很常见
   => DLMP可以引导消费者和投资者优化拓扑，驱动系统运行更平衡

[4] Zhao J, Wang Y, Song G, Li P, Wang C, Wu J. Congestion Management Method of Low-Voltage Active Distribution Networks Based on Distribution Locational Marginal Price. IEEE Access. 2019;7:32240-55.

1. 配电系统中集成的DER、EV、DG对系统的运行和管理提出了挑战。
2. 低压配电系统具有不平衡的特性（线路配置不平衡/不对称负载，例如电动汽车和空调）
   => 严重不平衡的居民负荷的聚合，会造成低压配网运行效率低下、网络阻塞、电压越限
   => 需要有一种考虑DER的非对称低压主动配电网阻塞管理策略
3. 阻塞管理有两种手段：直接调控、市场调控。直接调控方法（网络重构、减载等）受限于切换操作的响应速度慢、安全风险等问题，不能满足高精度调整的要求
   => SOP
4. 受制于SOP的容量限制，需要考虑市场机制
   => 价格激励，DLMP。例如，电动汽车聚合商会因为价格信号改变其充电计划
5. 低压配电系统中的三相不平衡特性+电动汽车的单相充电方式
   => 需要使用三相潮流模型，建立低压ADN阻塞管理模型

[5] Wei J, Zhang Y, Sahriatzadeh F, Srivastava AK. DLMP using three‐phase current injection OPF with renewables and demand response. IET Renewable Power Generation. 2019;13(7):1160-7.

1. DR+DG+EV+ESS的普及
   =>DLMP可为主动配电系统中的参与者提供价格信号
2. 输电网中的LMP是近似考虑三相平衡系统，配电系统是近似不平衡的，DLMP三相也应不同
   => 需要为三相不平衡配电系统的每个节点的每一相提供价格信号

[6] Mohammadi S, Hesamzadeh MR, Bunn DW. Distribution Locational Marginal Pricing (DLMP) for Unbalanced Three-Phase Networks. IEEE Transactions on Power Systems. 2022;37(5):3443-57.

1. 多年来配网以一种“invest and forget”的被动方式运行，但现在新增了许多嵌入式发电设备（DG、EV、ESS、EMS） + 现有基础也在逐渐发生改变（伦敦路灯变为充电箱）
   => 配网潮流表现出更强的波动性和随机性
   => 需要建立更准确的模型来描述配网的运行
2. DSO需要为分布式设备投资者提供缓解阻塞的辅助服务
   => 这些服务的定价需要应用DLMP
3. 由于单/双相线路和负载的存在，配网运行高度不平衡
   => 三相DLMP
4. 为了应对随机效应
   => DLMP概率密度函数PDF

[7] Faqiry MN, Wang L, Wu H. HEMS-enabled transactive flexibility in real-time operation of three-phase unbalanced distribution systems. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019;7(6):1434-49.

1. DER增长、DR
   => 配电市场将会重组
   => DLMP被提出
2. 在DER高度价格响应的配电系统中采用DLMP会产生系统阻塞
   => 需要研究DSO在三相不平衡配电系统中缓解阻塞的策略
3. 配电系统高度不平衡，R/X更大，损耗和电压降更大
   => 需要考虑电压、无功以及损耗的潮流模型

[8] Saber H, Ehsan M, Moeini-Aghtaie M, Ranjbar H, Lehtonen M. A User-Friendly Transactive Coordination Model for Residential Prosumers Considering Voltage Unbalance in Distribution Networks. IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2022;18(9):5748-59.

1. 现有研究忽视了单相DG对电压不平衡的影响，在实践中可能不可行
2. 主动配电网中附加的不确定性会随单相负载的增加而增加，导致严重的电压不平衡问题
   => 需要考虑三相不平衡配电网约束

[9] Papalexopoulos A, Frowd R, Birbas A. On the development of organized nodal local energy markets and a framework for the TSO-DSO coordination. Electric Power Systems Research. 2020;189.

1. 过去的10年中，DER显著增加（RES、DR、ESS、EV）+物联网革命将正成为一个主要的市场力量，将创造大量灵活容量
2. 能源市场（Transactive Energy Markets）正成为现实，个人或集体用户可以积极参与市场，响应“价值信号”
3. 在SCUC/SCED模型中，需要详细考虑三相交流配电系统潮流模型，计算所有配电馈线的位置边际价格，确定配电系统中适当的辅助服务

[10] Cai M, Yang R, Zhang Y. Iteration-Based Linearized Distribution-Level Locational Marginal Price for Three-Phase Unbalanced Distribution Systems. IEEE Transactions on Smart Grid. 2021;12(6):4886-96.

1. DG渗透率增长，配电系统的传统管理方法不足
   => 借鉴输电网和批发市场，引入DLMP，作为激励市场参与者降低系统成本和不稳定性的经济信号
2. 配网的R/X高且不平衡，DLMP计算十分复杂
3. 在三相不平衡系统中，将DLMP逐项划分为有功、无功平衡、线路损耗、电压支持几部分

[11] Chen J, Guo Y, Wu W. Optimal dispatch scheme for DSO and prosumers by implementing three‐phase distribution locational marginal prices. IET Generation, Transmission & Distribution. 2020;14(11):2138-46.

1. DG增加
   => 电力终端用户从被动消费者转变为主动生产消费者；DG和柔性负载大量渗透
   => 主动配电网运行遇到挑战
2. 针对运行，直接减载的方法忽略了主动用户的影响
   => 单相DLMP被提出
3. 主动配电网是典型的三相不平衡系统，单相模型没有考虑不同相之间的互感和相间电容，且没有反映不平衡，单相模型存在误差
   => 基于ACOPF的三相DLMP；非凸，求解困难
   => SOCP松弛，将单相ACOPF凸化（不能在三相模型中使用） => 使用a sparse moment relaxation approach来求解三相ACOPF并计算三相DLMP（计算效率差，对特定问题可能不可行）
   => 需要一种高效、精确计算三相DLMP的方法