基于区块链技术的产消者P2P电能智能交易合约

随着分布式资源比例在配电网中不断提高,如何为拥有源荷二重属性的产消者提供低信任成本交易平台和经济性高的智能合约是一个重要的问题。具有分布式特点和工作量证明(proof of work,PoW)安全机理的区块链技术被认为是目前最为适合分布式能源交易的工具之一。针对多产消者电能交易问题提出了区块链技术支撑的P2P智能合约。首先,建立了产消者的资源量化模型;其次,提出了基于P2P思路的产消者日前合约制定方法,产消者通过拉格朗日解耦原理和次梯度法对电能计划函数进行求解,期间根据价格更新函数在辅助区块链上实现信息交互,充分保护了用户的隐私安全,最终日前交易结果将存入内容可追溯的区块链账单中;在实时环节,全体产消者基于满足激励相容理论的VCG(vickrey-clarke-groves)规则对可能存在的功率偏差进行P2P电能交易,并将达成共识后的交易结果计入账单,在保证满足实时交易时限的同时提供了结算方便的区块链代币;最后通过算例验证了所提智能合约的有效性。     

考虑多产消者差异化特征的社区微网系统P2P交易机制设计

随着分布式能源的大量接入和电力系统运行方式的逐渐转变,社区微网系统(community microgrid system,CMS)中用户已经从传统的消费者转变为具有电能生产/消费行为的产消者。在此背景下,通过引入点对点(peer to peer,P2P)能源交易机制,实现社区微网系统中的产消者自主能量管理以及自主竞价策略最终达成P2P能量交易。首先,考虑产消者的差异化特征,对CMS内部资源自主形成的4种典型类型的产消者进行整合和建模。然后,基于连续双边拍卖机制搭建了日前阶段多类型产消者P2P能量交易框架,各产消者考虑历史交易决策信息以个体利益最大为目标,并通过交互有限的信息,在产消者之间互相发起交易请求,实现CMS内产消者之间P2P能量交易。针对在交易过程中产消者可能出现的隐私性保护,提出基于多段报价机制的P2P竞价策略,既能降低交易方的信息暴露风险,又能减少单次竞价决策的风险度,保证产消者收益稳定。最后,通过算例验证文中设计的P2P交易机制能够有效保护产消者的交易隐私性的同时,提高其经济效益。     

电力P2P交易中的双轮竞价博弈模型

点对点(peer-to-peer, P2P)交易是一种适合分布式电力产消者参与电力市场的新型交易方式。基于市场化视角并综合考虑产消者的经济效益和分布式清洁能源就地消纳情况，设计了基于双轮竞价博弈的电力P2P交易流程，建立了以经济效益为目标和以申报电量出清为目标的双轮竞价博弈模型。针对一个包含居民、办公、商业等不同类型电力产消者的社区进行算例分析，结果显示：相较于连续双边拍卖、单轮竞价博弈以及全额与电网(peer-to-grid, P2G)交易的方式，双轮竞价博弈方式下经济效益分别提升19.01%、28.78%、56.81%,分布式清洁能源就地消纳率分别提升10.51%、24.05%、85.10%。结果表明，采用合理的竞价方式和报价策略，可增加分布式电力产消者的收益，也可提高P2P交易效率，促进分布式清洁能源就地消纳，助力“双碳”目标的实现。     

电力P2P交易中计及社会福利的产消者合作联盟

随着分布式清洁能源发电技术的发展,传统电力用户逐渐转变为电能产消者,并可采用合作联盟形式参与电力P2P(peer to peer)交易,促进分布式清洁能源就地消纳。该文通过从源端和传输端分别核算碳减排量的方法,构建一类考虑经济效益和环境效益的社会福利函数,研究分布式电能产消者通过合作联盟形式实现社会福利最大化的途径。设计一种依据产消者对联盟社会福利贡献值分配合作剩余的机制,激励产消者合作的积极性以维持联盟的稳定。算例分析表明：相较于P2G(peer-to-grid)交易和非合作P2P交易,产消者以合作联盟方式参与电力P2P交易的社会福利分别提升了62.62%、33.79%。因此,以市场化的方式组建合作联盟参与电力P2P交易并合理分配利益,可挖掘分布式清洁能源就地消纳的潜力,促进能源消费的绿色低碳转型。     

基于集中-分散交易机制的多产消者两阶段鲁棒优化模型

针对产消者参与电力市场交易过程中的不确定性,提出一种多产消者两阶段鲁棒集中-分散交易模型.考虑产消者之间可进行点对点分散交易,建立多产消者集中-分散市场交易模型;考虑光伏出力不确定性对交易策略的影响,构建多产消者两阶段鲁棒市场交易模型;采用Nash谈判法实现多产消者合作剩余的公平分配.仿真算例验证了所建模型的有效性.     

面向智能园区多产消者能量管理的对等模型(P2P)建模与优化运行EI北大核心CSCD

可交易能源系统基于市场运行机制可以充分发挥产消者的资源灵活性,并保障电力系统的安全,经济运行。针对含光伏(photovoltaic,PV)出力、储能装置(energy storage system,ESS)、电动汽车(electric vehicle,EV)以及空调(heating ventilating and air conditioning,HVAC)资源的多个产消者组成的智能园区为研究对象,首先对产消者资源灵活性进行整合与量化并根据交易流向进行解耦。其次,为确保园区交互平台中参与用户的信息安全,实现园区内电能共享、就地消纳,提出了基于次梯度法的成本最小化算法及其分布式凸优化运行框架。优化子问题可以通过有限的信息交互迭代收敛于全局最优解,实现产消者之间的P2P(peer-to-peer)电能交易,最后通过算例验证了所提模型的有效性。     

P2P模式下产消者交易模型建立与仿真验证

随着新电改环境下售电侧放开,越来越多的产消者资源愿意参与到电力市场中以减少自身的用电开支,如何在P2P（peer-to-peer）交易模式下制定产消者购售电模型成为一个亟待解决的问题。首先,以含光伏（photovoltaic, PV）,微型燃气轮机和固定负荷资源组成的多个产消者集群为研究对象,建立了产消者资源约束模型。其次,采用拉格朗日对偶分解原理和次梯度法以产消者运行成本最小为目标制定了基于P2P市场交易模式的产消者购售电计划。在保证用户的信息安全的同时实现了产消者之间的P2P电能共享。最后通过算例验证了所提策略的合理性和有效性。     

基于区块链技术的智能配售电交易平台架构设计

为提高用户侧分布式能源市场运行效率,降低交易安全风险,提出了基于区块链技术的智能配售电交易平台架构。首先设计了一种基于双向拍卖机制的配电网全电量竞争的市场交易机制,提高了点对点的撮合效率并兼顾对产消者市场行为的约束。然后采用基于以太坊平台的区块链技术,建立了面向实时交易请求与数据采集的层级化智能配售电交易平台体系架构,实现了能量流与信息流高度耦合下的数据安全交互。最后,算例与应用分析表明智能配售电交易平台具有高效性、可追溯性及实时性。     

基于古诺模型的电力产消者鲁棒随机市场交易研究

随着用户侧分布式能源的爆发式增长,具有源荷双重属性的产消者逐渐增多,并且开始作为新兴主体参与到电力市场中。针对含产消者的寡头电力市场出清问题,提出了一种基于古诺模型的产消者市场交易模型,并进一步采用鲁棒和随机混合方法处理产消者内部可再生能源出力的不确定性,提出了产消者鲁棒随机市场交易模型。最后,在IEEE-39节点系统上验证了所提模型和方法的有效性,并对产消者的市场力进行了评估。     

支持现货市场的分布式电力交易机制设计与实现

伴随电力体制改革的不断深入和分布式能源的大量接入,电力现货交易的商业模式正在被不断探索,亟需提出新的交易机制来适应新的商业模式。首先,基于去中心化的思想设计了一种适用于日内现货市场的分布式电力交易机制,激励产消者根据自身实际发电能力或用电情况发起实时的点对点交易需求,就近与周边产消者用户直接进行交易。然后,应用区块链技术以智能合约的形式规定交易规则,明确产消者的权利与义务。最后,结合智能电表与智能终端搭建具有两层互操作层的分布式电力交易平台,多信息融合通信,支撑交易自动出清与结算。提出的分布式电力交易机制可实现产消者点对点多边竞价交易,鼓励产消者合理申报交易需求,实现能源的高效分配、合理利用。     

基于模型预测控制的能源产消者端对端交易策略

新能源政策市场化无补贴发展背景下,为保障分布式光伏资源的消纳,须探索有效的市场机制,发挥用户调动灵活性资源的主动性。端对端(Peer-to-Peer, P2P)能源交易作为本地电力消费者和生产者间直接能源交易模式,有利于局部区域功率平衡。采用连续双向拍卖市场机制,提出基于模型预测控制的P2P市场交易策略。针对储能参与后的产消者电量投标决策问题,利用模型预测控制滚动优化储能的充放电功率,指导市场主体的电量投标。在此基础上,将具有学习能力的增强零信息策略作为报价方法,实现各主体的自主决策。辽西某区域电网算例结果表明：所提方法能够有效调动市场主体的积极性,指导其投标行为,进一步增加个体收益,提高配网接纳分布式光伏的能力。     

基于供需互动的区域能源网热电价格联合出清策略

针对区域能源网热电耦合、多元主体的特点,基于产能、用能的时空互补性,提出一种含多买方多卖方的区域能源网分布式交易市场框架和基于供需互动的热电价格联合出清策略。首先,建立了由能源交易平台、多能源微网和智能用户构成的区域能源网热电共融市场框架和交易机制;其次,分析并建立了多能源微网和智能用户以追求自身利益最大化为目标的热电价格耦合响应模型;之后,提出以区域能源供需平衡为目标的热电价格联合出清策略,该策略既可以实现能源供应侧资源的优化分配和能源需求侧能量的合理消费,又可以保护市场参与主体的隐私;最后,在由3个能源微网和6个智能用户构成的区域能源网上对模型进行仿真,验证了该交易策略在提高新能源消纳水平、需求侧资源灵活性以及热电互补能力等方面的优势。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

Peer-to-peer (P2P) electricity trading in distribution systems of the future

Recent years distribution systems have been witnessed a rapid interconnection of distributed energy resources (DER), solar energy generation and electric vehicles (EV) in particular. To this end, residential and commercial electricity customers equipped with DERs are transforming their roles from pure electricity consumers to prosumers that can switch between electricity consumers and producers. Indeed, if properly managed, DERs of prosumers could bring significant benefits to distribution system operations. Peer-to-peer (P2P) electricity trading in distribution systems has been recently explored, in order to properly manage existing prosumers and to continually promote a deeper penetration of prosumers. This article discusses two types of P2P mechanisms, namely auction-based and bilateral contract-based P2P electricity trading mechanisms, and analyze their effectiveness in properly managing electricity trading among prosumers in distribution systems of the future.     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

基于车联网平台的分布式能源交易体系

智慧车联网平台是新时代电力、交通与互联网融合的产物,也是泛在电力物联网的重要组成部分,在能源互联网背景下展现出巨大的发展潜力。通过有效利用车联网平台资源促进分布式能源消纳,既可以为车联网平台提供可行的盈利模式,也可以促进我国能源体系转型。文章首先对车联网平台内分布式能源交易架构进行分析。在此基础上针对车联网平台点对点（peer-to-peer,P2P）交易进行研究,提出了一种基于区块链智能合约的分布式能源交易体系。最后,设计了分布式能源交易模式下车联网平台运营模式,主要包括产消者模式、综合能源服务模式和数字化连接模式,可为车联网平台建设分布式能源交易体系提供参考。     

A Consortium Blockchain-Enabled Double Auction Mechanism for Peer-to-Peer Energy Trading among Prosumers

This paper investigates a double auction-based peer-to-peer (P2P) energy trading market for a community of renewable prosumers with private information on reservation price and quantity of energy to be traded. A novel competition padding auction (CPA) mechanism for P2P energy trading is proposed to address the budget deficit problem while holding the advantages of the widely-used Vickrey-Clarke-Groves mechanism. To illustrate the theoretical properties of the CPA mechanism, the sufficient conditions are identified for a truth-telling equilibrium with a budget surplus to exist, while further proving its asymptotical economic efficiency. In addition, the CPA mechanism is implemented through consortium blockchain smart contracts to create safer, faster, and larger P2P energy trading markets. The proposed mechanism is embedded into blockchain consensus protocols for high consensus efficiency, and the budget surplus of the CPA mechanism motivates the prosumers to manage the blockchain. Case studies are carried out to show the effectiveness of the proposed method.