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區塊鏈+電動汽車:探索電動汽車參與電力市場競價新機制

鉅大LARGE  |  點擊量:1092次  |  2020年01月07日  

(來源:微信公眾號“電網技術” ID:dwjs1957 作者:編輯部)


1、研究背景


在多元化的市場結構中,大規模具有靈活充放電特性的電動汽車將成為建設智能電網的有機組成部分。由于電動汽車負荷資源分散、不確定性高,需通過代理商入網,二者之間可簽訂靈活的交易合同來確保利益平衡。相應地,代理商通過電力調度中心與電網公司之間也需簽訂相應的交易合同。然而,傳統集中配置資源的方式下,用戶和代理商、代理商和電力調度中心之間存在很大程度上的數據篡改、信息不對稱、交易成本高等問題。區塊鏈技術具有分布式賬本和智能化合約體系,已成為記錄分布式能源交易的有效解決方案。因此,可以在電動汽車入網機制中引入區塊鏈的智能合約技術,實現分布式去中心化的調度,滿足各市場主體對可信任、公平、隱私等方面的要求。


2、研究內容


智能合約多采用自動化腳本語言嵌入交易邏輯中,在處理電力系統中大規模復雜優化問題時存在不足,故為充分發揮智能合約的優勢,本文將區塊鏈的鏈上分布式交易與鏈下集中調度相結合,其整體框架如圖1所示。


圖1 智能合約下電動汽車競價交易框架


參與到鏈上交易機制的市場主體包括電動汽車用戶、代理商和電力調度中心,分別構成區塊鏈中獨立節點層,進而再由各節點層組成點對點的分布式交易網絡。每個市場主體基于含IP地址、公鑰和私鑰等加密信息的節點根據自身利益需求向區塊鏈網絡交易池中發布請求。


整體上,在各市場主體與鏈上鏈下層次結構之間嵌入含電動汽車充放電量的優化調度負荷,以電動汽車充放電電價為經濟調度杠桿,相互達成含充放電合約電量和電價信息的智能合約,自動執行相應的充放電資源交易,并記錄在底層區塊鏈分布式賬本中,形成相互共識、不可篡改、安全透明的區塊數據結構。自上而下,實現整個競價機制的供求動態平衡與安全信任保障。


各市場主體間智能合約設計:1)用戶層與代理商層在考量電池損耗、行駛需求、放電補償等請求后,以用戶購電成本最小、代理商充放電套利最大為目標,達成智能合約。2)代理商層與電力調度中心層在考量電網公司購售電利益、機組狀況等請求信息后,以電網負荷方差最小、電力經濟調度成本最小為目標,達成智能合約。


結合粒子群和遺傳算法的內外尋優關系求解智能合約模型,優化制定電動汽車充放電電價,實現電動汽車充放電資源的合理分配,如圖2所示。


圖2 各市場主體每時段達成的合約電量與電價


基于電價結果,代理商對電動汽車進行優化調度后的電網負荷曲線如圖3所示。相比于無序充電與有序充電,本文調度下的充放電策略實現更好的電網負荷削峰填谷效果。


圖3 電網總負荷


不同調度策略下各市場主體的最優利益如表1所示。有效地實現了用戶、代理商和電力調度中心的三方經濟共贏。


表1 各市場主體最優利益


后續研究方向


智能合約的部署與應用大多基于以太坊、超級賬本等區塊鏈開發平臺實現。區塊鏈技術作為分布式賬本數據架構封裝于平臺底層,以支持各種邏輯多樣的智能合約的嵌入。本文后續工作中,可進一步研究區塊鏈以太坊環境下含電動汽車V2G的競價交易機制。


參 文 格 式


劉維揚,王冰,王敏,等.智能合約技術下電動汽車入網競價機制研究[J].電網技術,2019,43(12):4344-4352.


Liu Weiyang, Wang Bing, Wang Min,et al. Research on electric vehicles participating in bidding mechanism of power grid based on smart contract technology [J].Power System Technology,2019,43(12):4344-4352 (in Chinese).


相關文獻


宮鑫,林濤,蘇秉華.電動汽車代理在電力市場的最優競標策略[J].電網技術,2016,40(9):2596-2602.


平健,陳思捷,張寧,等.基于智能合約的配電網去中心化交易機制[J].中國電機工程學報,2017,37(13):3682-3690.


潘樟惠,高賜威,劉順桂.基于需求側放電競價的電動汽車充放電調度研究[J].電網技術,2016,40(4):1140-1146.


團隊介紹


河海大學網絡化研究與智能控制研究室成立于2009年9月,在河海大學教授、碩士生導師王冰老師的帶領下,經過數年來艱苦的奮斗和不懈的努力,在光伏和風力發電系統控制技術以及非線性系統控制研究等方面取得了顯著的成績。數年來,研究組主持或承擔了包括國家自然科學基金、國家電網科技項目在內的10多項科研項目,取得了豐富的科研成果。


作者介紹


劉維揚,碩士研究生,主要研究方向為區塊鏈技術在能源互聯網中的應用、電動汽車入網優化調度,E-mail:851805472@qq.com。


王冰,博士,教授,碩士生導師。長期從事網絡化非線性系統控制理論研究、可再生能源發電控制技術研究、人工智能應用研究等。主持國家自然科學基金面上項目與青年項目2項,參與包括“十一五”支撐計劃、國家自然科學基金、國網公司科技課題等10余項項目;發表學術論文70余篇,其中SCI/EI檢索論文30余篇,第一作者出版學術著作2部;獲得專利授權10余項。現擔任江蘇省自動化學會理事、中國自動化學會青年工作委員會常務委員、中國電工技術學會高級會員、中國電機工程學會會員、中國控制會議(CCC)程序委員會委員等職務。E-mail:icekingking@ hhu.edu.cn。


王敏,博士,副教授,碩士生導師,主要研究方向為電力市場、人工智能在電網中的應用等,E-mail:wangmin@hhu.edu.cn。


陳桂儒,碩士研究生,主要研究方向為電動汽車入網規劃調度、風力發電功率預測,E-mail:850678304@qq.com。



原標題:河海大學劉維揚、王冰等:區塊鏈+電動汽車:探索電動汽車參與電力市場競價新機制


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