0 引言

風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源的快速普及以及每 千瓦時(shí)的電池技術(shù)成本的快速下降，促使傳統(tǒng)電網(wǎng) 向分布式微電網(wǎng)演變。微電網(wǎng)內(nèi)的本地點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 能源交易可在提高供電可靠性的同時(shí)降低用電成 本。理論上，微電網(wǎng)內(nèi)部電能交易的實(shí)現(xiàn)可以通 過(guò)將相關(guān)變量傳遞給中央控制器以集中方式發(fā) 生。但是，隨著分布式電源和用戶客戶數(shù)量的增 加，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)的可伸縮性產(chǎn)生不利影響，并 且集中控制器也容易形成單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)。這些問(wèn) 題可通過(guò)分布式電力交易平臺(tái)加以解決。在電力交 易平臺(tái)中個(gè)體消費(fèi)者使用自主控制器進(jìn)行操作，這些控制器可以在分散的電力市場(chǎng)中進(jìn)行能源交易。然 而創(chuàng)建這種分散的電力交易平臺(tái)在確保電網(wǎng)設(shè)備的 物理穩(wěn)定性和安全性、市場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的可信任性以及數(shù)據(jù) 安全方面面臨巨大挑戰(zhàn)性。為此本文提出一種 分布式電力交易平臺(tái)。該平臺(tái)采用基于分布式賬本 的智能合約以及區(qū)塊鏈技術(shù)，將為電能交易提供必須 的安全性、可信任以及數(shù)據(jù)不可修改機(jī)制。

1 問(wèn)題闡述

本研究的對(duì)象是由住宅負(fù)載、工業(yè)負(fù)載和分布 式能源組成的分布式微電網(wǎng)。分布式電源可分為光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。每個(gè) 節(jié)點(diǎn)與本地對(duì)等電力交易中的參與者相關(guān)聯(lián)。微電 網(wǎng)有一個(gè)參與電力交易的電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商( DSO) ， 需要利用電力交易來(lái)激勵(lì)微電網(wǎng)定時(shí)輸出電能，以 提高電網(wǎng)穩(wěn)定和降低用電成本。電力交易操作通常 分為三個(gè)階段: 發(fā)現(xiàn)合理的售電報(bào)價(jià)、購(gòu)買(mǎi)要約與銷(xiāo) 售報(bào)價(jià)的匹配以及匹配完成后的電力交易處理。 所研究的電力交易解決方案需要滿足以下五個(gè)基本要求。第一個(gè)要求是存在適當(dāng)?shù)耐ㄐ藕拖?遞架構(gòu)。分布式平臺(tái)必須收集參與者的報(bào)價(jià)并將其 提供給買(mǎi)方和賣(mài)方，市場(chǎng)算法必須傳達(dá)清算價(jià)格和 買(mǎi)賣(mài)雙方的匹配。這些信息必須在嚴(yán)格的時(shí)間限制 下可靠地傳遞，這些限制源自交易必須清除的最后 期限。第二，交易活動(dòng)不得損害物理系統(tǒng)操作的穩(wěn) 定性。

2 電力交易平臺(tái)

本文所提出的電力交易平臺(tái)的組件如圖 1 所 示。代理節(jié)點(diǎn)在每個(gè)消費(fèi)者的計(jì)算節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。這 些代理節(jié)點(diǎn)取決于具體情況被區(qū)分為“生產(chǎn)型消費(fèi) 者”或“普通消費(fèi)者”，并作為一種可以買(mǎi)賣(mài)電力的 實(shí)體。求解器是負(fù)責(zé)識(shí)別可行和最佳電力交易解決 方案的節(jié)點(diǎn)。代理節(jié)點(diǎn)( 礦工) 負(fù)責(zé)使用基于分布 式賬本的“智能合約”就電力交易解決方案達(dá)成共 識(shí)。在這種架構(gòu)中，求解器和礦工為分布式的。 所有代理節(jié)點(diǎn)相互溝通，提供報(bào)價(jià)并接受商定的電 能轉(zhuǎn)移計(jì)劃。匿名混合器（海門(mén)市其林貝爾生產(chǎn)）實(shí)現(xiàn)了隱私保護(hù)機(jī)制，確 保了生產(chǎn)型消費(fèi)者可以保持匿名。

設(shè) F 表示一組饋線。對(duì)于 f ∈ F 的饋線，設(shè) Cext f 表 示在任何時(shí)間點(diǎn)允許流入或流出饋線的最大功率， Cint f 表示在任何時(shí)間點(diǎn)允許在饋線內(nèi)消耗或產(chǎn)生的 最大功率。假設(shè)時(shí)間被分成固定長(zhǎng)度 Δ 的間隔，并將 第 t 個(gè)時(shí)間區(qū)間稱(chēng)為時(shí)間間隔 t。 電力交易問(wèn)題的輸入是參與者發(fā)布的買(mǎi)賣(mài)報(bào)價(jià)集。對(duì)于 f ∈ F 的饋線，設(shè) Sf 和 Bf 分別表示位 于該饋線上的參與者發(fā)布的賣(mài)出和買(mǎi)入報(bào)價(jià)集。賣(mài) 出報(bào)價(jià) s ∈ Sf 是一個(gè)三元數(shù)組( Es，Is，Ｒs) ，其中 Es 是要賣(mài)出的能量，Is 是可以提供電能的時(shí)間間隔的集合，Ｒs 是保留價(jià)格，即參與者愿意出售能源的最 低單價(jià)。購(gòu)買(mǎi)報(bào)價(jià) b ∈ Bf 是三元數(shù)組( Eb，Ib，Ｒb ) ，其 值與所消費(fèi)或購(gòu)買(mǎi)的電能而非生產(chǎn)或輸出的電能有 關(guān)，其中 Ｒb 是參與者愿意支付的最高價(jià)格。為方便 起見(jiàn)，設(shè) S 和 B 表示所有買(mǎi)賣(mài)要約的集合，即 S = Uf∈F Sf 且 B = Uf∈F Bf。

3 結(jié)束語(yǔ)

描述了一個(gè)用于在微電網(wǎng)環(huán)境中實(shí)施電力 交易的分布式平臺(tái)。本文所提出的解決方案使消費(fèi) 者能夠在不威脅其隱私或系統(tǒng)安全的情況下交易電 能。所提出的混合求解器方法將基于區(qū)塊鏈技術(shù)的 智能合約與線性規(guī)劃求解程序相結(jié)合，使電力交易 平臺(tái)能夠安全有效地匹配電力需求、電網(wǎng)供電、微電 網(wǎng)的發(fā)電和儲(chǔ)能。性能評(píng)估證明了所提出的機(jī)制具 有解決微電網(wǎng)電力交易的良好性能。



 

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