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區(qū)塊鏈技術應用于主動配電網(wǎng)電力市場,可優(yōu)化交易決策
近年來,主動配電網(wǎng)(Active Distribution Net- work, ADN)成為智能配電網(wǎng)未來重要的發(fā)展模式和方向,在其優(yōu)化調(diào)度和能量管理方面學者已進行了大量研究工作。在目前的調(diào)度模式中,通常主動配電網(wǎng)對分布式電源具有絕對調(diào)度權(quán),同時優(yōu)化目標大都選取主動配電網(wǎng)利益。
隨著我國電力體制改革進一步深化,電網(wǎng)運營方式逐漸向市場化轉(zhuǎn)變。配電網(wǎng)中大量的分布式電源由新能源供應商投資建設,可獨立地向用戶供電。同時,各類需求側(cè)響應資源通過負荷聚合商的整合,不僅可以有效地發(fā)掘負荷資源,還可以提供市場需要的輔助服務產(chǎn)品。這些機構(gòu)在主動配電網(wǎng)中形成了獨立的利益主體,其運行需考慮自身收益。因此,僅站在電網(wǎng)利益角度考慮的調(diào)度模式將不能適應目前主動配電網(wǎng)運行的新環(huán)境。
在深化改革后的電力市場,相關利益主體增多、交易種類多樣化、合同規(guī)則復雜化,對交易結(jié)算的管理及數(shù)據(jù)的風險防范都提出了更高要求。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)態(tài)的發(fā)展,區(qū)塊鏈作為一種新型的信息化技術,能夠?qū)邆鋽?shù)字化能力的業(yè)務系統(tǒng)交易提供重要支撐。因此,區(qū)塊鏈技術在近年來逐漸被引入到能源系統(tǒng)中。
有學者基于分布式安全框架,提出了多種區(qū)塊鏈技術的實際使用場景。有學者則基于區(qū)塊鏈的基本架構(gòu)和特征,對區(qū)塊鏈在能源系統(tǒng)中的應用方式進行了系統(tǒng)總結(jié),并對其在電力體制改革中的應用前景進行了展望。
在此基礎上,有學者初步探索了區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式,并提出了區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關鍵技術。以上研究大都是從應用模式和整體框架上對區(qū)塊鏈技術在能源系統(tǒng)中的應用進行探索和分析,較少涉及到具體問題的解決。
在以上研究的基礎上,有學者從信息公開透明化、去中心化、動態(tài)化、安全性和獎懲機制五個方面分析了區(qū)塊鏈技術與電力市場競爭博弈之間的契合關系,并建立了區(qū)塊鏈技術下局域多微電網(wǎng)市場競爭博弈模型,對區(qū)塊鏈技術在電力市場的實際應用模式進行了探索。
與此同時,在市場環(huán)境下各電力交易主體共同參與主動配電網(wǎng)電力市場競爭,其運營目標通常為自身收益高。博弈論作為一種先進的優(yōu)化工具,為多決策主體優(yōu)化問題提供了新的解決途徑,其在電力市場中的應用已具有一定的研究基礎。
有學者利用非合作靜態(tài)博弈模型,研究了電網(wǎng)公司、新增供電實體與用戶之間的市場競爭關系。有學者在考慮需求側(cè)響應的同時,建立了主動配電網(wǎng)多利益主體完全信息動態(tài)博弈模型。有學者引入多代理系統(tǒng),建立了電網(wǎng)運營商、能源供應商和用戶之間的合作博弈模型。有學者則針對光伏微電網(wǎng)群,提出了一種基于合作博弈的電力市場交易模型。
在此基礎上,研究者還對傳統(tǒng)博弈論進行了延展,如有學者采用主從博弈模型研究了多個發(fā)電商與多個大用戶之間的雙邊合同交易。有學者則引入灰色理論,建立了電力市場輔助報價決策的灰色博弈模型。
上述博弈模型均是在假定決策參與人具有完全理性的前提下進行的,事實上,對于實際電力市場博弈而言,各種隨機因素都會影響到實施策略,博弈決策參與人往往僅具有有限理性。在此背景下,演化博弈論逐漸應用于電網(wǎng)運營分析。
有學者基于演化博弈理論,分析了發(fā)電商在競價過程中競價策略的動態(tài)演化過程及其演化穩(wěn)定策略。有學者將演化博弈理論和協(xié)同進化算法相結(jié)合,分析了微網(wǎng)和配電網(wǎng)互動運行時的經(jīng)濟效益。然而,利用演化博弈論分析主動配電網(wǎng)電力市場運營機制的研究并不多見,同時用以求解演化博弈模型的算法仍有待進一步研究。
因此,為了解決傳統(tǒng)電力交易模式中存在的交易數(shù)據(jù)集中化、監(jiān)管機構(gòu)中心化等問題,華中科技大學等單位的研究人員將區(qū)塊鏈技術引入到主動配電網(wǎng)電力交易中,并運用演化博弈理論,研究各電力交易主體間的合作演化策略,以實現(xiàn)各主體收益的優(yōu)化。
引入聯(lián)盟區(qū)塊鏈,分析了其與主動配電網(wǎng)電力交易的契合關系,同時建立了基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的電力市場交易體系。在此交易體系下,分析了主動配電網(wǎng)電力市場各交易主體的收益/成本模型,進而建立了同時包含信息交互和決策優(yōu)化的主動配電網(wǎng)電力市場整體交易模型,并詳細研究了各主體之間的認證及交易過程。采用基于分解的多目標進化算法對模型進行了求解。所提聯(lián)盟鏈框架下主動配電網(wǎng)電力交易主體合作演化策略,不僅可實現(xiàn)交易數(shù)據(jù)分布式存儲并無需設置第三方監(jiān)管機構(gòu),同時還能實現(xiàn)各主體間利益的合理分配。
算例結(jié)果表明,該模型可反映配電網(wǎng)各電力交易主體市場行為的動態(tài)演化過程,所得優(yōu)化策略可作為電力交易中智能合約生成的依據(jù),實現(xiàn)聯(lián)盟鏈框架下主動配電網(wǎng)電力交易的決策優(yōu)化。
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