利用区块链技术的配电侧分布式微电能交易初探

为实现分布式微电能的智能化交易,文章从区块链技术的结构、特点以及应用出发,分析布鲁克林案例在电能产消者之间进行电能交易的一般流程;提出应用区块链技术的电能产消者之间电能交易的信息和物理流程并在区块链私有链上建立了三节点模拟了电能交易的信息匹配、认证和价值转移;对区块链技术在微电能交易中存在的问题和优势进行了分析和总结。     

利用区块链技术的配电侧分布式微电能交易初探

为实现分布式微电能的智能化交易,文章从区块链技术的结构、特点以及应用出发,分析布鲁克林案例在电能产消者之间进行电能交易的一般流程;提出应用区块链技术的电能产消者之间电能交易的信息和物理流程并在区块链私有链上建立了三节点模拟了电能交易的信息匹配、认证和价值转移;对区块链技术在微电能交易中存在的问题和优势进行了分析和总结。     

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.     

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。     

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。     

基于智能合约的区域能源交易模型与实验测试

区域能源交易主要通过集中式的交易服务平台提供买卖交易合同,配合电网进行电力供应与输送,存在服务成本高、交易效率低、用户隐私缺乏安全保障等问题。通过分析区域能源交易的特点,以区块链的智能合约、分布式记账、点对点交易等技术为基础,构建了基于区块链的区域能源交易基础应用结构。给出基于智能合约的区域能源交易模型,区域内部的产消者可以通过区块链网络发送交易请求,通过双向拍卖定价机制得出清算价格,回应交易请求,触发状态机执行合约,完成交易。给出了基于智能合约的区域能源交易流程,使用以太坊和超级账本等区块链网络搭建实验环境,模拟多个电能产消者参与的区域能源交易,验证上述方法的可行性。     

微电网中基于区块链的电能交易方法

随着微电网内部分布式电源技术日益成熟、渗透率不断增加,大量电能产消者的加入给微电网的电能交易带来了新的机遇和挑战。在新形式下,传统的集中式电能交易方法存在交易效率低、维护成本大、隐私性低、信息安全系数低、信息透明度低等问题。为此,提出了基于区块链技术的微电网电能交易方法。首先,利用基于区块链系统的微电网电能所有权和代币交换方法,保障交易双方信息隐私及交易数据的安全。在区块链信息系统中,产消者与消费者进行电能所有权、代币的交易,使用智能合约保障交易双方的权益。然后,提出了基于信用的共识机制,将信用值作为微电网节点的基础属性,以信用值影响节点获得挖矿奖励的概率,约束微电网内节点的行为。最后,提出基于拍卖机制的微电网电能匹配方法和消费者出价策略。微电网中产消者出售多余电量,消费者根据自身需求发起对产消者电量的竞拍。使用拍卖机制和估价策略激励消费者理性竞价,提升微电网的内部消费,维持微电网内部的供需平衡。算例结果表明,所提微电网电能交易方法可进行多边竞价交易,有效提高微电网内部的自我消费,确保微电网的经济效益,保障交易的安全运行。     

基于BaaS平台的微网用户端对端电能交易方式研究

随着电力市场化改革的推进,微电网或拥有分布式发电的用户作为售电主体,被允许参与电能市场交易。但现有条件下的电能交易面临着缺乏信任和中心化的问题,区块链技术作为一种全新的分布式加密方式,对实现用户之间公平、点对点、实时、去信任的能量交易具有重要意义。文章首先介绍已有的区块链电能交易项目,分析对比了可供开发者使用的区块链即服务（blockchain as a service,BaaS）平台;然后对应用区块链技术的端对端电能交易网络和交易算法进行设计,分析了区块链即服务平台的应用过程;最后以一园区3个分布式光伏用户的运行实例,说明区块链技术下微网电能交易去中心化、透明化、难以篡改的特点,及其在促进微电网安全高效运行,社会利益最大化的有效性。     

基于区块链技术的光伏产消者集群定价博弈

随着具有源荷二重属性的产消者占比日益提高,如何建立适合产消者的有效交易机制,激励其能源消纳是目前亟待解决的问题。针对该问题,提出区块链技术下的产消者与运营商的集群交易模型,将区块链技术量化到产消者的用电行为上。考虑到产消者集群内各主体独立,电价制定和电量调度存在先后次序,采取Stackelberg博弈理论寻求最优交互策略,并通过区块链更新求解过程中的交互信息。仿真结果表明：通过制定内部电价,能够提升集群内的光伏自消纳水平,同时在区块链技术下聚合优化集群内资源,可以有效提高产消者的用电效益与运营商的收益。进一步,结合光伏上网电价退坡政策,再次验证了所提模型的有效性。     

区块链技术下考虑风电不确定性的微网群鲁棒博弈交易模式

微网群电能交易可以提高多微网系统整体经济性,促进可再生能源消纳并缓解配电网运行压力。然而风电出力不确定性严重影响了单个微网运行调控行为,进而影响微网群电能交易的经济性和可靠性。同时,可再生能源出力不确定性和微网群规模的扩大使传统集中式交易模式在处理微网群电能交易产生的海量、复杂、实时的微网数据时,存在交易信息不透明、可靠性低等问题。因此,考虑风电出力不确定性,引入具备数据透明性和可靠性的区块链技术,提出区块链技术下的多微网电能交易两阶段鲁棒博弈竞标调度模型。首先,对区块链技术与多微网电能交易非合作博弈模型的契合度进行分析,并给出基于区块链技术的多微网电能交易架构;其次,采用两阶段可调鲁棒优化模型和非合作博弈理论构建多微网鲁棒博弈竞标调度模型;再次,采用二进制扩充法、对偶理论、大M法、列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法对该模型进行求解,得到各个微网的最优经济调度策略以及竞标策略;最后,通过算例验证了所提方法可以实现多微网系统分布式交易,提高整体经济性,并有效应对风电出力不确定性。     

区块链在分布式电力交易中的研究领域及现状分析

国家发改委、能源局陆续指出:要全面放开经营性电联用户发电计划,支持中小用户参与市场化交易,健全全面放开经营性发电计划后的价格形成机制。行政引导市场,市场发展技术,基于区块链技术的电力交易研究迎来了前所未有的行政和市场机遇。区块链以分布、公开、不可篡的区域共治模式,为社会和市场提出了一套全新的商业解决方案。该文依托区块链技术,探讨了基于分布式交易的电力交易市场、产消者以及相关服务产业的需求和行业现状,分析了区块链电力交易的发展趋势;归纳了电力交易领域区块链追求创新实验的主要方向,研究了电力交易区块链的总体架构设计创新、电力交易场景应用创新和区块链性能提升研究创新等内容;最后通过文献综述和百余个区块链电力交易系统实施案例,梳理了区块链技术在电力交易行业面临的挑战与应用前景。以期通过该文综述对分布式电力交易领域的未来研究有一定贡献。     

基于智能合约的配电网去中心化交易机制

电力体制改革的推进以及分布式能源渗透率的提高给配网运行带来了机遇与挑战。传统上,配网借鉴输电侧经验,以集中的方式管理运行。然而,这一模式在新形势下存在成本高、效率低、透明度低、信息安全风险高等问题。为此,该文提出了去中心化的配网运行模式和方法。首先,提出无须中心机构参与的配网交易机制与模型:配网中的产消者在其实际出力/负荷偏离发用电计划时,可发起实时交易请求,由周边产消者协助消除这一偏差,维持配网的供求动态平衡;采用VCG(Vickrey-Clarke-Groves)拍卖规则激励产消者理性报价;设计安全校核方法消除潮流越限。然后,提出基于以太坊区块链技术的配网运行方法,以确保去中心化交易透明开放、信息对称,并设计了电能多边交易的智能合约。基于以太坊私有区块链的算例表明,文中提出的去中心化电能交易方法可实现偏差电量的多边竞价交易,最小化消除偏差电量的成本,确保配网的经济、安全运行。     

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。     

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。     

基于区块链的分布式电能竞价交易平台设计

随着电力市场化改革不断推进以及新能源技术的飞速发展,使得大量分布式电源可接入电网,用户同时具有生产者和消费者的双重身份,如何使分布式发电用户能够安全、公平、透明地参与电力市场交易,成为了分布式发电市场化的研究重点之一。提出了一种基于区块链的分布式电能竞价交易平台设计方案。用户可以在该平台上买卖电能,并设计一种准入机制与权限控制相结合的方法保护了用户交易的安全性;利用竞价机制和区块链技术使得市场交易更加透明,所有交易信息在区块链的全部节点上备份保存,真正做到去中心化存储;阐述了区块链中智能合约设计的相关函数及其交易流程,最后对智能合约进行了测试及在本地私有链进行了部署实验,证明了该方案是可行的。     

基于区块链的分布式能源交易物理-信息仿真平台

研究基于区块链的硬件仿真平台,设计控制架构以实现区块链与智能设备间的数据交互,评估能源区块链受真实环境中各种物理因素影响的性能,是分析不同区块链架构对分布式能源交易适用性的基础。为模拟园区规模下分布式能源产消者的运行状态,设计并实现了具有硬件层、控制层、网络层与区块链层4层架构的分布式能源交易物理-信息仿真平台。其中,硬件层基于真实物理模型实现,代表实际发用电方主体;控制层实现硬件层与区块链层间的数据交互;网络层定义节点连接方式;区块链层采用权威证明(PoA)共识机制,负责撮合与记录电能交易。最终形成了一种软硬件结合的完整能源区块链仿真架构,支撑智能设备“能量流”向区块链“数据流”转化。仿真结果表明,所设计仿真平台能够实现对能源区块链系统性能的测试,以太坊PoA共识机制已基本能够满足分布式能源交易对性能的要求。     

基于区块链的产消用户端对端电能交易方法

为了提升产消用户的经济效益,提出了一种基于区块链技术的产消用户端对端电能交易方法。首先,基于以太坊平台的特性,设计了端对端电能交易平台的总体架构;然后,对交易机制进行了细化设计,包括交易竞价及匹配策略、安全校验模型和信誉值评估模型,并基于Shapley值法建立了能源服务商(ESP)的服务费收取模型,明确ESP的合理收益;最后,基于端对端电能交易智能合约的制定原则,设计了一系列功能合约及辅助合约,实现用户在线上报需求、订单自动匹配、费用实时结算与其他个性化功能。基于IDE-Remix平台对智能合约进行部署与仿真,结果验证了所提端对端电能交易方法的可行性和有效性。     

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。     

双链存储的微电网分级电能交易策略

在微电网电能交易中,传统的方法是通过单链区块链技术存储电能交易模型内部数据,但是模型需要较大的存储空间。为了节约微电网交易系统的存储资源,采用物理区块链和交易区块链双链存储结构的方法储存微电网电能交易模型的数据,有效解决了单链储存情况下存储数据的冗余问题,节约了数据的存储成本。在微电网电能交易策略上,目前多采用双向拍卖机制进行电能交易,电能交易采用供需平衡方式进行交易。考虑到微电网内不同类型的分布式电源和负荷的差异,应用博弈论方法对微电网电能竞价策略进行分析,在满足供需平衡的条件下,对微电网的分布式电源和负荷按照各自利润最大化为目标进行优化,优化了微电网电能交易策略,使得分布式电源获得可观的利润。最后,通过具体微电网实验算例分析验证了该交易策略的有效性。     

基于区块链智能合约的分布式发电市场化交易机制研究

随着分布式电源等多主体参与市场竞争,如何有效地激发分布式发电用户的自主交易积极性,并保证其公平、公开、合理性,是推进分布式发电市场化交易的研究重点之一。在可交易能源系统的背景下,基于区块链智能合约技术提出了一种去中心化的分布式发电市场化交易机制,包括报价、审核、竞价、出清、结算机制,实现产消用户之间的P2P电能交易;并提出建立一种代理用户交易决策的模型,通过负荷预测技术以及对实时电价、市场成员报价的分析,以用户经济最优为目标,帮助用户进行交易决策;最后演示了简单的智能合约部署。