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基于区块链技术的分布式电力市场交易平台研究

发布时间:2021-05-08 17:23所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要:随着电力体制改革的推进以及大规模可再生能源的接入,参与电力交易的市场主体数量日益增加,导致了传统的集中式交易平台难以处理急剧增加的交易数据、难以实现跨区域的信息共享和资源统一优化配置。为此,提出了基于区块链技术的分布式电力市场交易平

  摘要:随着电力体制改革的推进以及大规模可再生能源的接入,参与电力交易的市场主体数量日益增加,导致了传统的集中式交易平台难以处理急剧增加的交易数据、难以实现跨区域的信息共享和资源统一优化配置。为此,提出了基于区块链技术的分布式电力市场交易平台,利用区块链技术去中心化、开放性、匿名性及安全可靠性等优势,建立基于电力交易智能合约的分布式电力交易机制,采取分布式出清交易方式满足大规模电力交易需求,适应大规模可再生能源的迅速发展。

  关键词:区块链;智能合约;分布式;交易平台

区块链

  引言

  随着新一轮电力体制改革[1]的有序推进,电力市场建设的各方面均取得了积极进展,具体表现为电力市场建设初具规模,电力交易中心相继成立,市场化交易更加活跃。目前,全国各电力交易中心在电力市场推进的过程中发挥了积极作用,2019年组织开展的各类交易电量合计为28344亿千瓦时。

  区块链论文范例:试谈数字知识资产管理中区块链技术的应用

  然而,目前电力交易中心还存在以下问题:(1)随着能源可持续发展战略及低碳经济政策的进一步推进,分布式能源、储能以及柔性负荷大量并网,电力市场交易主体数量激增[1],导致了交易平台集中出清过程中需要处理的数据量呈指数级增长。而目前的电力交易平台难以进行大规模数据处理;(2)由于目前电力交易中心组织架构的限制,交易信息难以跨区域共享,交易中心无法实现全国资源的统一优化配置。

  尽管电网公司提出通过建设两级电力市场实现分级优化,但由于各省级电力市场内部结构较为复杂,导致在实现全国资源统一优化配置的过程中难度较大。因此,迫切需要建立分布式电力市场交易平台,适应大规模可再生能源参与市场的需要。区块链在能源电力行业具有广阔的应用前景,且其目前尚处于起步阶段[2]。目前,国内外已有多篇文献对区块链技术及智能合约在能源领域中的应用进行了研究[38]。

  文献11主要分析了区块链技术在能源电力方面的可行性及适用性。文献12研究了区块链技术和分布式交易结合的优势,并总结分析了现有的基于区块链技术的能源交易理论和实际应用;文献13分析了区块链技术和能源交易结合的优势,并提出了基于区块链的电力市场交易模型。然而截止目前,区块链技术在电力交易平台中的应用还存在若干问题。

  文献14提出了一种基于区块链技术的分布式能源交易体系构架,但该构架并未脱离传统的集中撮合交易模式,且缺乏交易的自主性。文献15研究了基于以太坊的双挂双摘分布式电力交易模式,虽然该模式摆脱了传统的集中交易模式,满足了用户在交易中对信任、公平及隐私等方面的要求,但对于交易过程中的风险并未纳入考虑。因此,提出了基于区块链技术的分布式电力市场交易平台。此平台可以充分发挥区块链技术去中心化、开放性、安全性等优势,从而满足电力市场多主体进行分布式电力交易的需求;平台利用挂牌交易机制,保障了市场主体自主性交易的要求;考虑了在此交易模式下电力交易风险的监管方法以及促进可再生能源消纳的绿证交易方式,以推进我国电力市场改革。

  1 基于区块链技术的电力交易机制研究分析

  对目前现有的基于区块链技术的电力市场交易机制进行分析,发现与所提出的交易机制存在以下六点区别:

  (1)问题由来不同:目前现有的基于区块链的电力市场交易机制主要利用区块链技术的优势搭建分布式交易平台,以解决目前集中式交易平台难以处理大规模可再生能源交易的问题;提出的基于区块链技术的市场交易机制是一种新的统一电力市场交易机制,该交易机制解决了建设全国统一电力市场需求中由于计算量巨大而难以处理安全校核下的市场出清问题;(2)出清方式不同:目前现有的基于区块链的电力市场交易机制基本采用集中出清的方式,各节点交易需要平台集中撮合;提出的交易机制采用分布式自主出清的方式,平台提供交易节点自主选择的机会,无需交易平台撮合,以降低平台交易的压力,保障交易的自主性;(3)优化方式不同:目前现有的基于区块链的电力市场交易机制采用的是分层优化模型,在省级优化的基础上,在全国范围内进行统一资源优化配置;本文提出的基于区块链的电力交易机制可直接进行全网统一优化,实现资源统一优化配置。

  (4)安全校核:目前现有的基于区块链的电力交易机制需要考虑安全校核的问题,一般利用安全校核智能合约进行潮流计算;所设计的交易机制考虑了偏差处理机制,该机制将电力交易与安全校核分离,平台仅考虑电量交易的过程,而安全校核由调度机构负责。平台将交易信息同步至调度机构,由调度机构负责安全校核并将交易执行结果反馈至交易平台;(5)监管方法:目前现有的基于区块链的电力交易机制与监管机构脱离,交易违规行为监管由监管机构专门负责;文中的电力交易机制提出了监管违规行为的智能合约,每个交易主体均可通过调用该智能合约实现对市场交易违规行为的监管,监管结果自动上传至监管机构,由监管机构做进一步的判断,以保障平台上电力交易安全性及稳定性;(6)信用管理:目前现有的基于区块链的电力交易机制与信用管理机构脱离,信用管理由征信机构负责;提出的电力交易机制设计了内外两级的信用管理机制:设置了信用评分机制,交易双方在交易成功后互相评价进而更新节点信誉值;将交易信息同步至外部征信机构,由征信机构结合企业其他相关信息定期更新各个节点的综合信誉值并将结果同步至交易平台公布。

  平台根据综合信誉值进行奖惩,以约束平台上各交易主体的交易行为。区块链技术及智能合约区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式[1617],其本质上是一种去中心化的数据库,通过相邻区块间首尾哈希值单向连接实现链式存储。

  基于区块链技术的分布式交易平台的总体设计本文提出基于区块链技术的分布式电力市场交易平台,该平台在现有电力市场建设思路的基础上,引入区块链技术,打破传统思维约束,建立了一套全新的电力市场交易模式。主要包含:售电企业、发电企业、电力用户、电网企业、金融及政府机构等,缺一不可。

  设计的分布式电力交易平台,其“分布式”主要体现在两个方面:一、P2P交易模式即点对点直接交易。利用区块链技术实现交易双方去中心化交易,可以解决传统中心化机构高成本、低效率及数据存储不安全的问题;二、挂牌交易模式。采用挂牌交易模型,买卖双方分别发布挂牌摘牌信息,买方自由选择摘牌对象进行摘牌,无需交易中心集中撮合,以实现自主性交易。分布式交易模式实现了买卖双方的自主交易,解决了交易中的信任问题,保证了交易的公平性和透明性,提高了交易的灵活自主性。

  随着新一轮电力体制改革的推进,多元化的市场主体参与竞争成为我国能源交易发展的新趋势。设计的基于区块链技术的分布式电力市场交易平台实现了分布式交易,满足了大规模电力交易需求,避免了电力交易过程中存在的诸多问题。基于文中整体的设计方案,未来将在优化算法、电力交易违规行为监管等方面继续进行深入研究。

  参考文献:

  [1]宋永华,林今,胡泽春,董树锋能源局域网物理架构、运行模式与市场机制[J].中国电机工程学报,2016,36(21):57765787,6020.SongYonghua,LinJin,HuZechun,DongShufeng.Energyistributionetwork:nfrastructure,perationodeandarketechanism[J].roceedingsoftheCSEE,2016,36(21):57765787,6020.

  [2]ChenSijie,LiuCC.Fromdemandresponsetotransactiveenergy:stateoftheart[J].JournalofModernPowerSystemsandCleanEnergy,2017,5(1):1019.

  [3]KimM,SongS,JunMS.Astudyofblockchainbasedpeertopeerenergyloanserviceinsmartgridenvironments[J].AdvancedandScienceLetters,2016,22(9):25432546.

  [4]MASIELLOR,AGUEROJR.Sharingtherideofpower:understandingtransactiveenergyintheecosystemofenergyeconomics[J].IEEEPowerandEnergyMagazines,2016,14(3):7078

  [5]王立棋杨庆王静等基于区块链下光伏微电网交易市场化中的应用分析[J].电测与仪表2020,57(12):7582.WangLiqi,YangQing,WangJing,etal.Applicationanalysisofphotovoltaicmicrogridtransactiontransactionmarketizationbasedontheblockchain[J].ElectricalMeasurement&Instrumentation,2020,57(12):7582.

  作者:谢敬东,周雪梅,王诗瑶,孙欣,孙波

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