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。     

基于纳什谈判的智能园区P2P电能交易优化运行

为促进构建更加公平和谐的新型电力市场,以智能园区为研究对象开展电能共享优化研究。构建了含多种灵活性供电资源及常规负荷的园区微电网系统模型和运行成本模型,考虑了电动汽车有序/无序充放电策略及负荷侧需求响应情况,以减少微电网与主网的交互波动,保证系统运行稳定性。建立了多园区联盟运行成本最小化模型,并根据各园区在合作共享运行时的不同贡献值构建了基于非对称议价的收益分配模型。设计改进的自适应交替方向乘子法(ADMM)进行求解,验证了模型与算法的有效性,并加快了计算收敛速度。算例结果表明,所提的园区点对点(P2P)交易优化模型能够实现多园区联合运行成本最小,基于不同贡献值的非对称议价模型可以实现在降低成本的同时增加各园区收益的公平分配,具有良好的经济效益。     

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。     

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。     

局域能源市场多产消者P2P交易框架设计

随着局域能源市场中分布式能源的大量接入和电力系统运行方式的逐渐转变,具有电能生产/消费行为的产消者得到了广泛关注与研究。在此背景下,为提高小规模能源在局域能源市场中的就地消纳能力,设计了一种面向局域能源市场中多产消者的点对点(P2P)日前市场交易框架。在局域能源市场建立了P2P市场交易平台,并对产消者的基本特征进行了归纳分析,提出了典型的产消者组合类型;在产消者层面,采用供给函数均衡模型对产消者竞价行为进行建模,确立了含多产消者的P2P交易平台参与局域能源市场交易;采用连续双边拍卖机制对产消者之间进行P2P匹配,并确定交易过程中的拍卖价格和交易价格。最后,通过算例验证了所提P2P交易框架的有效性。     

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。     

城市园区微网系统端对端能量交易技术研究现状与展望

随着分布式能源(distributed energy resources, DERs)以及需求侧柔性资源的广泛应用,城市园区微网系统(urban community microgrid system, UCMS)的架构、形态和运行方式将发生根本性改变,终端用户在微网中的身份将从传统的消费者转变为兼具能量生产与消费能力的产消者。通过建立端对端(peer-to-peer,P2P)能量交易机制,各个产消者之间可以在市场的引导下实现能量资源的协调优化,有效提升经济效益、供需平衡以及可再生能源就地消纳等UCMS全局效用。为此,分别从交易机制、运营策略以及建模分析3个角度,对城市园区微网系统P2P能量交易技术的研究现状进行了分析,希望能够对未来UCMS市场化运营提供一定的思考和借鉴。     

考虑碳排放需求响应及碳交易的电力系统双层优化调度

发展低碳发电技术及有效参与碳配额市场交易是促进电力低碳转型的关键,借助储能和需求响应等灵活资源,产消者在电能生产和消费上具有更强的平衡能力。基于碳排放流理论提出了一种考虑碳排放需求响应及碳交易的电力系统双层优化调度模型。以配电网的节点碳势作为产消者需求响应的价格因素之一,通过上层配电网与下层产消者之间供/用能信息及电价、碳价信息的交互传递实现配电网优化运行。下层的产消者之间基于运行计划进行碳配额交易,并通过纳什议价方式完成收益确定。算例分析验证了所提模型在控制系统碳排放、促进需求响应积极性等方面的有效性。     

交互能源机制下的电力产消者优化运行

随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。     

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。     

基于分布式分支界限算法的产消者联盟电能交易策略

随着分布式能源在配电网中的高比例渗透,产消者作为新型主体参与市场竞争日益受到关注。基于合作博弈的产消者联盟电能交易可增加产消者的整体收益,产消者采用动态联盟结构可提升对环境变化的适应协调能力。为此,提出基于多代理系统（MAS）的产消者联盟运行框架,以及在此框架下产消者联盟电能交易的双层优化模型。上层模型使用分布式分支界限算法求解最优联盟结构下的产消者电能交易策略;下层模型根据更新的交易电价调整产消者购售电计划。最后通过仿真算例验证了所提方法的合理性、有效性及模型的可扩展性。     

双链式区块链架构设计及其点对点交易优化决策实现

在开放的售电侧市场中,具有电能生产和消费双重特性的产消者开展灵活对等的点对点交易.针对单链式区块链无法同时满足产消者交易的网络安全校核与去中心化问题,提出一种交易链和电能链耦合运行的双链式区块链及其点对点交易决策模型.其中交易链(公有链)实现产消者自主博弈的点对点交易,以市场方式最大化各产消者之间的经济利益;电能链(联盟链)以网络潮流为约束,实现市场交易方案的安全校核和调整.基于以太坊区块链开发平台,搭建IEEE 14节点配电系统点对点交易仿真场景.仿真结果表明,所设计的双链式区块链比单链式具有更高的交易处理效率和性能,能实现产消者点对点自主交易,保证了交易方案的安全自动执行.     

无协调主体的多产消者完全端到端交易机制

产消者之间进行能量交易对促进分布式资源就地消纳具有重要意义。为此，在充分考虑产消者利益诉求的基础上，提出了一种无协调主体的多产消者完全端到端交易机制，以实现社会福利最大化。以微网为例，对产消者内部资源进行建模，并引入物理网络约束，提出多产消者能量交易集中式优化模型。通过支路撕裂法及拉格朗日对偶分解，将问题转化为分布式优化问题，并利用交替方向乘子法求解。可证明此机制无需第三方主体协调，仅需在交易主体间进行信息传递，通过各主体内部进行资源调配即可完成优化，实现完全分布式求解。此外，所得价格更符合实际市场的运作规律。最后，以4个微网为例进行分析，验证了所提交易机制的可靠性以及有效性。     

计及电动汽车及多类需求响应的电力用户能量管理鲁棒模型

近年来,分布式能源呈规模化并网运行,导致传统电力用户从单纯的电能消费者逐步演变为兼具电能生产与消费能力的产消者,并可在市场电价的引导下有序参与市场交易。然而,受自身容量的限制,产消者难以承受市场电价波动性、光伏出力随机性带来的风险。为此,提出了一种基于鲁棒优化的产消者能量管理模型,首先构建了含电动汽车以及多类需求响应资源的产消者能量管理模型;在此基础上,考虑电价波动性以及光伏出力的随机性,构建了计及电价、光伏不确定性的产消者能量管理鲁棒模型,分析了鲁棒系数对产消者整体效益以及能量管理策略的影响。最后,采用改进灰狼算法实现了模型的高效求解。     

电力物联网下考虑社会行为的产消者交易模型研究

随着分布式能源的逐步普及,传统的用户将从单纯的电能消费者转变为产消一体化者。与此同时,电力物联网的快速发展为加速这一转变提供了有利的技术支持。在此背景下,该文在电力物联网的框架下研究了产消者的交易模型。由于产消者具有明显的社会行为(包括个体行为和社交行为)特性,导致了产消者的交易行为具有一定的不确定性和随机性。因此,依据产消者的行为特性,将产消者分为发展型、生产型和享受型3种类型的个体,并以此建立考虑不同类型产消者的供需响应模型。为充分调动产消者参与交易的自主选择性,建立了双层交易机制,即自组织和区域平台交易相结合的交易模型。最后,在具有744个产消者的IEEE 33系统上验证了所构建的交易模型的有效性,并分析了产消者的交易行为特性。仿真结果表明,所构建的自组织交易模型具有灵活性,能够充分调动产消者的积极性。     

基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法

随着国家对电力市场改革的不断推进和售电市场的开放,以分布式电源为主体的电能产消者进入市场。传统的集中式电能交易不利于提高电能产消者的交易积极性,同时存在交易效率低、目标大易受攻击、数据丢失找回难度大、交易信息不透明等问题。基于上述问题,提出基于区块链技术和改进型拍卖算法的微电网交易方法。首先,提出利用双链结构完成微电网电能安全交易,利用信息链完成交易双方的认证及准入,利用交易链完成交易双方代币及电能的交换,交易双方通过签署智能合约完成无第三方信任机构的交易结算,避免坏账的产生;然后,提出利用改进型拍卖算法完成电能消费订单与产消者之间的匹配,以距离、时间及经济等因素共同影响最终的匹配结果,保障电能合理分配。算例结果表明,基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法可以完成微电网内部的直接交易,订单与产消者得到了合理的匹配,保障了微电网电能交易的公平性、高效性、安全性。     

园区多微网P2P电-碳耦合交易市场设计

针对园区多微网交易多以单纯经济性为导向而忽略碳排放效益的问题，设计了端对端(peer-to-peer,P2P)能量交易与碳交易的耦合市场，以期进一步实现园区低碳运营。首先，基于电力系统在配电网节点处的边际碳排放因子，提出了分布式可再生能源发电低碳贡献的度量方法，构建了各微网基于电-碳交易的收益度量模型。其次，运用基于博弈的P2P交易机制，设计了完全竞争条件下保障各微网能够根据实时电-碳价格灵活调整发用电行为与购售角色的日前电-碳联动市场，并证明了所设计市场博弈均衡点的存在性。再次，基于电能和碳配额的供求关系，推导了电价与碳价的表达式，并提出了可有效保证用户隐私的迭代优化算法。最后，通过算例验证了所设计市场可以有力支撑园区多微网交易中经济效益和低碳效益的融合。     

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。