A Primal-Dual Formulation for Pricing Static Voltage Stability Services within a Unit Commitment Model

📄 arXiv: 2609.11436v1 📥 PDF

作者: Peng Wang, Luis Badesa

分类: eess.SY

发布日期: 2026-09-10

💡 一句话要点

提出一种原始-对偶定价方法以解决静态电压稳定性服务问题

🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)

关键词: 电压稳定性 逆变器资源 市场机制 原始-对偶方法 影子价格 成本回收 电力系统优化

📋 核心要点

  1. 现有的定价方法未能保证电压稳定性服务提供者的运营成本回收，导致盈利能力被忽视。
  2. 本文提出了一种基于原始-对偶形式的定价方法，以确保电压稳定性服务的成本回收要求得到满足。
  3. 案例研究表明，所提方法能够产生足够的影子价格，使所有参与单位的成本得以回收，避免了额外的补贴支付。

📝 摘要（中文）

在现代电力系统中，随着逆变器资源（IBR）的高渗透率，大多数转换器以跟随电网模式（GFL）运行。某些节点的短路比（SCR）较低，这主要受网络拓扑的影响。将GFL-IBR集成到这些弱节点上需要关注静态电压稳定性。为此，市场机制被提出以激励发电机提供电压稳定性服务。本文提出了一种基于原始-对偶形式的定价方法，旨在计算这些服务的影子价格。案例研究表明，该方法能够持续产生足够的收入影子价格，使所有参与单位能够在没有额外补贴的情况下回收成本。

🔬 方法详解

问题定义：本文旨在解决在低短路比（SCR）节点上，现有定价方法未能保证电压稳定性服务提供者的运营成本回收的问题。现有方法主要关注社会盈余最大化，忽视了单位的盈利能力。

核心思路：论文提出了一种基于原始-对偶形式的定价方法，旨在通过合理的影子价格计算，确保电压稳定性服务提供者能够回收其成本。这样的设计考虑了市场参与者的盈利需求，确保了服务的可持续性。

技术框架：整体架构包括市场机制设计、影子价格计算和成本回收验证三个主要模块。首先，设计市场机制以激励发电机提供电压稳定性服务；其次，利用原始-对偶方法计算影子价格；最后，验证所有参与单位的成本回收情况。

关键创新：最重要的技术创新在于引入原始-对偶形式的定价方法，区别于以往仅关注社会盈余的定价策略。这种方法不仅考虑了市场的整体效益，还确保了个体单位的盈利能力。

关键设计：在方法设计中，关键参数包括影子价格的计算公式和成本回收的验证标准。损失函数设计考虑了电压稳定性服务的特性，以确保影子价格的合理性和有效性。

🖼️ 关键图片

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📊 实验亮点

实验结果表明，所提方法能够在不同的案例中产生足够的影子价格，使所有参与单位的成本得以回收。与传统方法相比，新的定价方法在影子价格的合理性和盈利能力保障方面表现出显著提升，确保了市场的可持续发展。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括电力市场的电压稳定性服务定价、发电机的经济调度及电力系统的优化运行。通过合理的定价机制，可以提高电力系统的稳定性和经济性，促进可再生能源的集成与利用，具有重要的实际价值和未来影响。

📄 摘要（原文）

In modern power systems with high penetration of Inverter-Based Resources (IBR), most converters operate in Grid-Following (GFL) mode. Some buses exhibit inherently low Short-Circuit Ratios (SCRs), a property majorly shaped by network topology. The integration of GFL-IBR onto such weak buses thus demands attention to static voltage stability. To address this issue, market mechanisms have been proposed to incentivize generators to provide voltage stability services, such as commitment of synchronous generators for reducing the equivalent impedance at low SCR buses and adaptive reactive power support from GFL-IBR. To compute shadow prices for these services, previously proposed methods such as the restricted' anddispatchable' approaches may fail to guarantee operating cost recovery for voltage-stability service providers. As the resulting prices are determined purely from a social surplus maximization objective, the profitability of units is entirely overlooked. This suggests that new pricing methodologies are needed to satisfy cost-recovery requirements. Therefore, this paper proposes a pricing method based on a primal-dual formulation. Case studies demonstrate that the proposed method can consistently produce revenue-adequate shadow prices, enabling all participating units to recover their costs without supplementary uplift payments.