关键词:
多微电网
区块链技术
智能合约
信誉值
电气距离
网络安全校核
供需关系
迭代拍卖
摘要:
随着“双碳”政策的深度实施和电力市场的不断改革,多微电网间分布式电能交易成为消纳可再生能源的重要方式。大量产消合一且具有独立决策能力的微电网主体开展分布式电能交易对运行效率、维护成本和信息安全等方面提出了较高的要求。相较于集中式交易,分布式交易因其运行效率高、交易机制简单和维护成本低等优势逐渐成为电力市场主流的交易模式,但其仍面临信任成本高和信息安全性低等问题。区块链作为一种可信任的分布式数据库,其去中心化、数据可追溯和不可篡改等特性与分布式交易模式相契合,可为多微电网分布式电能交易研究提供技术支撑。
由于分布式交易市场各主体具有较强的个体趋利性和复杂的利益交互关系,亟需设计完善的分布式电能交易机制以约束违约行为和揭示各主体间的竞争关系。同时,配电网网络架构和物理约束对交易对象撮合的影响也不可忽视。因此,本文以信誉评估管理、交易撮合匹配和竞价机制设计为研究切入点,对多微电网分布式电能交易区块链模型的构建展开研究。探究基于历史合约履行率的信誉评估机制,计及信誉值和电气距离的分布式电能交易匹配机制,以及基于迭代拍卖机制的交易主体竞标模型,以构建高效、公平、经济、安全的分布式电能交易市场。本文主要工作如下:
(1)结合能源行业的发展现状和我国电力系统深化改革的趋势,针对国内外电能交易领域的现有文献进行回顾总结,确定本文的主要研究方向为基于区块链技术的多微电网分布式电能交易。首先,分析我国目前分布式电能交易的主要交易方式和交易模型,并明确本文将采用“直接交易模式”和“微电网交易模型”。其次,探究区块链技术的技术特点和应用前景,对其与分布式电能交易结合的可行性进行分析,并构建基于区块链技术的分布式电能交易模型架构。最后,利用以太坊节点客户端Ganache、智能合约在线编译器Remix和交易钱包Metamask搭建分布式电能交易区块链平台,为测试验证所提分布式交易模型的有效性提供平台支撑。
(2)为促进分布式电能交易市场中交易主体积极履行合约和就近交易,提出一种计及信誉值和电气距离的分布式电能交易区块链模型。首先,基于合约完成情况构建用户信誉评估模型,并设计一种计及报价信息和信誉值的交易主体调序机制以激励用户积极履行合约。其次,基于戴维南等效阻抗法建立电气距离评估模型,并提出一种计及电气距离的交易匹配模型以促进可再生能源的就近消纳。再次,设计自适应进取性报价更新策略和动态网络安全校核机制以提高交易匹配成功率和配电网运行的安全性。最后,基于所搭建的分布式电能交易区块链平台验证所提模型的有效性和合理性,促进了可再生能源的就地消纳。
(3)为解决双向拍卖机制因价格波动而引起的不公平问题和充分揭示交易主体间的竞争博弈过程,设计一种基于市场供需关系和迭代拍卖机制的分布式电能交易区块链模型。首先,设计一种考虑市场供需关系的微电网结盟策略,以保障市场优势方的经济效益和提高其参与分布式交易的积极性。其次,提出一种基于后悔规避理论的迭代竞标机制以充分揭示各主体间的博弈竞争行为,进而提高可再生能源的消纳水平和分布式交易的公平性。再次,引入计及信誉值排序和网络费用的交易撮合机制,促进微电网就近交易和约束市场主体的违约行为,实现可再生能源的就地消纳。最后,利用以太坊平台对所提交易模型的有效性和合理性进行仿真验证,提高了分布式电能交易的公平性。