- 頭條將區塊鏈技術應用于主動配電網電力市場，可優化交易決策2021-05-28 作者：葉暢 苗世洪 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語傳統電力交易模式中，集中化的交易數據以及中心化的監管機構會帶來數據安全性較低、監管機構信任危機等問題，區塊鏈技術的興起和發展為解決上述問題提供新的思路和方法。華中科技大學電氣與電子工程學院強電磁工程與新技術國家重點實驗室、華中科技大學電氣與電子工程學院電力安全與高效湖北省重點實驗室、國網河南省電力公司電力科學研究院的研究人員葉暢、苗世洪、劉昊、張迪、趙健，在2020年第8期《電工技術學報》上撰文，通過分析主動配電網中各電力交易主體的行為特征，建立基于聯盟區塊鏈的電力市場交易體系。 該體系將各電力交易主體預授權為半開放的本地節點，通過動態選取聯盟節點，可實現交易數據分布式存儲并無需設置額外的第三方監管機構。同時基于上述交易體系，提出聯盟鏈框架下主動配電網電力交易的詳細認證方法。進而在此基礎上，建立基于合作演化博弈的主動配電網電力交易優化模型，并采用基于分解的多目標進化算法進行求解。模型求解結果可作為生成智能合約的依據，最終實現聯盟鏈框架下主動配電網電力交易的決策優化。
近年來，主動配電網（Active Distribution Net- work, ADN）成為智能配電網未來重要的發展模式和方向，在其優化調度和能量管理方面學者已進行了大量研究工作。在目前的調度模式中，通常主動配電網對分布式電源具有絕對調度權，同時優化目標大都選取主動配電網利益最優。
隨著我國電力體制改革進一步深化，電網運營方式逐漸向市場化轉變。配電網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，各類需求側響應資源通過負荷聚合商的整合，不僅可以有效地發掘負荷資源，還可以提供市場需要的輔助服務產品。這些機構在主動配電網中形成了獨立的利益主體，其運行需考慮自身收益。因此，僅站在電網利益角度考慮的調度模式將不能適應目前主動配電網運行的新環境。
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、合同規則復雜化，對交易結算的管理及數據的風險防范都提出了更高要求。隨著“互聯網+”新業態的發展，區塊鏈作為一種新型的信息化技術，能夠對具備數字化能力的業務系統交易提供重要支撐。因此，區塊鏈技術在近年來逐漸被引入到能源系統中。
有學者基于分布式安全框架，提出了多種區塊鏈技術的實際適用場景。有學者則基于區塊鏈的基本架構和特征，對區塊鏈在能源系統中的應用方式進行了系統總結，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塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式，并提出了區塊鏈框架下能源互聯網發展的關鍵技術。以上研究大都是從應用模式和整體框架上對區塊鏈技術在能源系統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、動態化、安全性和獎懲機制五個方面分析了區塊鏈技術與電力市場競爭博弈之間的契合關系，并建立了區塊鏈技術下局域多微電網市場競爭博弈模型，對區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，在市場環境下各電力交易主體共同參與主動配電網電力市場競爭，其運營目標通常為自身收益最高。博弈論作為一種先進的優化工具，為多決策主體優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博弈模型，研究了電網公司、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響應的同時，建立了主動配電網多利益主體完全信息動態博弈模型。有學者引入多代理系統，建立了電網運營商、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最終策略，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運營分析。
有學者基于演化博弈理論，分析了發電商在競價過程中競價策略的動態演化過程及其演化穩定策略。有學者將演化博弈理論和協同進化算法相結合，分析了微網和配電網互動運行時的經濟效益。然而，利用演化博弈論分析主動配電網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，為了解決傳統電力交易模式中存在的交易數據集中化、監管機構中心化等問題，華中科技大學等單位的研究人員將區塊鏈技術引入到主動配電網電力交易中，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，以實現各主體收益的優化。
圖1 聯盟鏈框架下主動配電網電力市場交易體系
首先引入聯盟區塊鏈，分析了其與主動配電網電力交易的契合關系，同時建立了基于聯盟區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化的主動配電網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。最后采用基于分解的多目標進化算法對模型進行了求解。所提聯盟鏈框架下主動配電網電力交易主體合作演化策略，不僅可實現交易數據分布式存儲并無需設置第三方監管機構，同時還能實現各主體間利益的合理分配。
算例結果表明，該模型可反映配電網各電力交易主體市場行為的動態演化過程，所得優化策略可作為電力交易中智能合約生成的依據，最終實現聯盟鏈框架下主動配電網電力交易的決策優化。
以上研究成果發表在2020年第8期《電工技術學報》，論文標題為“聯盟鏈框架下主動配電網電力交易主體合作演化策略”，作者為葉暢、苗世洪、劉昊、張迪、趙健。
