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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

含分布式电源P2P交易的社区微网运营机制

随着越来越多的分布式电源通过微网接入配电网,在微网中开展基于分布式交易机制的新能源交易可以有效提高分布式主体的效益,促进新能源的投资建设。文章构造可交易能源系统在社区微网运营中的应用场景,建立适合含有分布式电源和储能的社区微网用户之间的P2P交易模型。微网用户可以在P2P市场中对需求或多余电量以按报价支付的方式交易,将交易形成智能合约,存储在分布式网络中并自动执行。最后用实际微网的仿真算例验证新能源分布式交易对社区微网中所有用户效益的促进作用。     

面向园区微网的“源–网–荷–储”一体化运营模式

园区微网是多能互补、能源互联网等能源新业态的重要落地点。但是目前我国微网运营缺乏成熟的运营模式和合理的投资回报途径。立足于我国新一轮电力体制改革和能源互联网的背景,分析微网的概念特征以及在能源系统演化发展趋势中地位,提出微网运营主体一体化和投资主体多元化的模式框架,从"源–网–荷–储"优化控制运行、微平衡市场交易、内外两级购售电、网对网辅助服务、内外两级需求侧响应、新型备用容量机制建立面向园区微网的"源–网–荷–储"一体化运营模式,提出传统运营模式和一体化运营模式下微网经济性分析方法,通过算例分析验证一体化运营模式能够增加微网收益来源,保障微网合理的投资回报,将极大促进园区微网的健康和可持续发展。     

基于区块链的园区微网分布式电力交易实现机制综述

在开放的电力市场环境下,分布式电源发展迅速。分布式电力交易迎来了前所未有的发展机遇,可有效支撑园区微网运营商实现多能源互补和协同优化,促进园区微网数字化、经济化、低碳化运营。在此背景下,首先对区块链技术和分布式电力市场的契合度进行了分析,并基于分布式电力交易和区块链的特性构建了基于区块链的园区微网分布式交易框架模型。其次,对基于区块链的多元分布式电力交易的实现机制（包括智能合约、共识机制以及跨链技术）进行了分析,最后给出了不同实现机制所面临的风险挑战。     

考虑端对端交易与预测误差的配电网实时能量平衡策略

端对端(peer-to-peer, P2P)交易下产消者发电具有较强的波动性和不确定性，其实时发电情况往往与日前计划存在偏差。针对采用连续双向拍卖机制(continuous double auction, CDA)的P2P交易下产消者出现的实时不平衡问题，提出了一种考虑P2P交易时序特征的本地能量平衡策略。系统运营商(system operator, SO)利用模型预测控制方法，以总体平衡成本最小为目标，考虑了SO和平衡服务提供方的成本效益约束，建立基于日前P2P能量市场和实时平衡市场协调运行机制的本地能量平衡策略模型。在实时平衡市场中，SO从责任方收取的补偿费用于从服务提供方购买灵活性平衡服务。仿真结果表明，平衡服务提供方帮助平衡了本地78%的实时不平衡电量。与电网平衡策略相比，本地化的实时平衡市场成本是电网平衡成本的三分之一。同时保障了平衡服务提供方及SO的收益，促进光伏能源消纳，利于P2P交易市场长久发展。     

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。     

基于双层演化博弈模型的多区域点对点能源共享机制

随着分布式资源在配电网中渗透率不断提高，如何实现分布式资源的本地利用显得尤为重要。此外，产消者数目逐渐增多，区域内和多个区域间的能源共享是充分利用负荷侧资源的有效方式。考虑到现有多区域共享机制的不足及产消者在多区域能源共享中的复杂行为，提出了一种基于双层演化博弈的多区域点对点能源共享机制。首先，利用Newman快速算法将配电网划分为多个区域，并提出了一种改进的基于供需比的区域价格机制。接着，基于买卖双方的演化博弈模型，构建了多区域点对点能源共享机制，以实现多区域产消者间的能源共享。配网运营商利用跨区交易费用和基于节点电价的价格调控信号对能源共享进行管理，从而更好地实现多个区域的供需平衡。最后，在IEEE33节点系统中进行了算例分析，验证了所提机制的有效性。     

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。     

售电侧市场开放环境下微网端对端电能交易关键技术综述及展望

售电侧市场环境逐渐开放和分布式能源（distributed energy resources, DER）的发展给微网（micro-grid,MG）运行带来了机遇与挑战。端对端（peer to peer, P2P）电能交易可以优化能源结构,充分发挥分布式能源的优势,提高能源系统的效率。文章以微网P2P电能交易系统为研究对象,在考虑我国现有电力改革政策的前提下,在稳态层面提出亟需解决的三大关键问题：分布式能量流如何优化传输、高效通信系统如何建立、P2P电能交易过程中涉及到用户支付问题如何解决。就这些问题,从能量流、信息流、货币流的角度,阐述微网端对端电能交易系统相关分析的解决办法,从工程角度分析新形势下微网P2P电能交易过程中的关键设备及核心软件平台,为推动我国分布式发电市场化交易及落地提供一些建议。     

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。     

基于有机朗肯循环系统的分布式多能源交易机制

分布式可再生能源发电的发展可使传统电力用户也可以成为电力提供方, 即所谓的电力产消者(Prosumer)。电力产消者可通过电力交易获利。除电力外,天然气和热能也是需求侧广泛采用的能源形式。随着能源转换技术的快速发展和商业化,如有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）、电转气技术以及多种能源形式间的转换和分布式交易成为提高终端用能效率和社会效益的可行途径。在此背景下,文章研究产消者通过ORC系统进行分布式多能源交易的机制。首先,给出一种包含ORC系统的能源中心架构,建立ORC系统的稳态数学模型。然后,介绍传统的集中式交易模型,并根据在交易过程中是否包含可信赖的第三方机构,提出两种可行的分布式交易机制。基于所提出的分布式交易机制构建了交易优化模型,并采用交替方向乘子法 (alternating direction method of multipliers, ADMM) 进行分布式优化。最后,采用IEEE 123节点配电系统对所提出的分布式交易机制进行说明,分析通过ORC系统进行多能源转换和交易的经济效益及技术要求,并对两种分布式交易机制进行比较。     

基于交互能源机制的产消者能量管理方法

光伏等可再生能源在配电网中渗透率不断提高使得负荷侧由单一的用电形式向着兼具发、用电双重特性的产消者资源转变。随着产消者以个体形式参与电力市场的意愿不断增强,传统以用户购电为主的集中式电力市场交易模式已不能满足市场参与者的需求。为了提高分布式能源的接入比例,提高灵活可控的产消者主体经济性,文章根据交互能源机制中常见的弱中心化和去中心化市场交易框架建立了以产消者用电成本最小为目标的市场交易模型和产消者能量管理策略。最后,基于算例对比分析传统电力市场交易模式和文章所提的两种交互能源机制,证明了所提的两种交互能源机制的合理性和有效性。     

考虑价格歧视的端对端正负瓦特耦合市场:基于纳什谈判的合作模型EI北大核心CSCD

在碳达峰、碳中和的能源转型背景下,正负瓦特能量共享市场将是电力市场转型的重要方向之一。针对正负瓦特市场中能源共享的定价机制与多方合作模型展开研究。基于能源共享的定义,建立了去中心化的共享交易机制,并通过与中心化模型进行比较,证明了去中心化交易市场的效率。在传统去中心化的市场中考虑正负瓦特的交易与价格歧视的机制,通过引入价格歧视增强了能源产消者参与市场的积极性。基于纳什谈判模型建立能源产消者与系统运营商的合作关系,并将其等效为联盟效益最大化和交易支付谈判2个子问题,应用增广Benders分解算法在求解过程中保护各方主体的隐私。最后,通过仿真算例验证了价格歧视机制对能源产消者和系统运营商效益的积极影响。此外,基于纳什谈判的合作博弈可以产生额外的联盟合作效益,实现能源共享市场各主体效用的Pareto改进;去中心化的结构可以保证信息对称,促进市场公平。     

供电短缺下微网客户与移动储能端对端交易模式及调度策略

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风、光等分布式能源作为微网主体电源在配电网故障发生时具备相当程度的主动支撑、调节能力。当微网预测到由于天气变化导致未来内部分布式能源供电短缺时,可提前与移动储能进行市场交易。端对端(peer-to-peer,P2P)交易模式能保证交易实时性,适合应对紧急度较高的用电需求。设计了供电短缺下微网客户与移动储能P2P交易模式及调度策略。首先,建立微网自主运行及能量互济模型,通过划分供电范围可预测各时段微网内存在电能需求的负荷信息。然后,建立购售电主体申报模型,为双方申报行为提供依据。基于连续双向拍卖机制进行撮合匹配,并提出偏差考核及违约结算机制。交易匹配后,移动储能在交通网–配电网耦合模型基础上进行优化调度,对接需电客户。最后,通过算例验证了P2P交易模式可行性,以及移动储能调度方法的有效性。     

供电短缺下微网客户与移动储能端对端交易模式及调度策略EI北大核心CSCD

随着传统电力系统向新型电力系统转型升级,风、光等分布式能源作为微网主体电源在配电网故障发生时具备相当程度的主动支撑、调节能力。当微网预测到由于天气变化导致未来内部分布式能源供电短缺时,可提前与移动储能进行市场交易。端对端(peer-to-peer,P2P)交易模式能保证交易实时性,适合应对紧急度较高的用电需求。设计了供电短缺下微网客户与移动储能P2P交易模式及调度策略。首先,建立微网自主运行及能量互济模型,通过划分供电范围可预测各时段微网内存在电能需求的负荷信息。然后,建立购售电主体申报模型,为双方申报行为提供依据。基于连续双向拍卖机制进行撮合匹配,并提出偏差考核及违约结算机制。交易匹配后,移动储能在交通网-配电网耦合模型基础上进行优化调度,对接需电客户。最后,通过算例验证了P2P交易模式可行性,以及移动储能调度方法的有效性。