区块链分布式能源:逐渐成为主要发电能源

  发布时间: 2019年08月03日 00:27:52   作者: 广丰能源网

导语:随着大规模可再生能源、电动汽车、储能装置及柔性负荷的快速发展,分布式能源符合中国电力市场的发展需求与方向,逐渐成为主要的发电能源。

(来源:微信公众号 电力系统自动化 ID:AEPS-1977)

1.研究背景

传统电力市场主体之间进行交易时,多采用集中式模式:发电商与用户将数据上传至中央处理系统,通过集中撮合或者优化等方法匹配发用电双方。但随着类型多、数量广的分布式能源的兴起,交易数量、规模以及信息数据随之增加,集中决策的方法会使得交易中心的运行成本变高同时耗时增长。如果交易中心内部暗箱操作或者遭受外部黑客攻击,交易的安全性和参与主体的隐私无法得到保证。在此背景下,分布式交易——具有参与者众多、单笔交易量小等特点的交易模式逐渐成为一种交易趋势。而分布式交易决策过程中缺少中心监管机制,如何对交易双方身份进行核实、校验信息来确保交易安全是亟待解决的问题。

作为一种去中心化的分布式记账系统,区块链技术凭借其分散化、匿名性、可靠性高等优点在分布式能源交易领域得到了广泛的研究。已有诸多学者探索分析了区块链技术应用至虚拟电厂、储能、电动汽车、辅助服务、大用户直购电等方面的可行性;设计了基于区块链技术的分布式能源交易架构及结算机制;借助区块链对电能进行监管与结算等。

中国的分布式发电市场化方兴未艾,因此全面总结区块链技术在分布式能源交易方面的应用,对消纳分布式能源、推动分布式交易模式的发展、降低交易成本、提高需求侧管理水平有着重要意义。

2.基于区块链的分布式能源交易模式及架构

现阶段基于区块链的电力交易模式的理论研究与设计,主要可以分为两类:一是研究个体间点对点交易,另一种是有中介优化处理的集中出清,如图1所示。基于区块链的点对点交易利用了区块链技术去中心化和去信任的特性:在进行此类交易时,只有发、用电两侧。交易前,双方约定好合约内容,无需第三方参加。基于区块链的集中出清需要借助区块链技术公开透明的特性:对于基于区块链的交易而言,需要有去中心化的交易平台将买卖双方的报价及需求聚集在一起进行撮合匹配,形成供需曲线后出清。

图1 点对点交易模式和集中出清模式

采用分布式交易模式的能源交易过程主要可以分为:信息发布、撮合、结算、存储等阶段。点对点与集中出清两种交易模式下,区块链等技术在各阶段实现的功能有所差异,如图2所示。

图2 基于区块链的分布式能源交易技术框架

3.基于区块链的分布式能源交易未来展望

3.1 基于区块链的交易工程实践现有瓶颈的解决途径

随着分布式能源交易规模逐渐增大,区块链有限的计算能力及响应速度,会使得交易吞吐量低,限制交易的速度。为解决这些问题,区块链开发人员主要从缩短交易达成共识时间、并行处理交易,或是将链上的计算任务转移到链下这几个方面来提高区块链的处理性能。

迄今为止,区块链技术在电力行业的工程实际应用仍集中于简单的买卖双方直接交易,考虑到现有区块链新技术的发展,如果要设计更复杂的实际交易,理论上可以从以下两点进行研究。

1)链下处理:在进行交易的最优化问题计算时,可将优化步骤放至链下,采用分布式优化算法进行求解。这这种情况下,链上只需判断交易是否可以达成以及记录达成交易后双方的能源及金额数量。

2)多链融合:分布式能源交易时,各主体可建立自己的私有链或者基于“第二层扩容”的子链,将撮合等交易过程放在子链中进行处理,结算时金融资产转移等安全级别较高的操作放在主链中。

3.2 区块链技术应用至分布式能源交易的挑战及可能的解决方法

结合现有的能源双边交易工程实践可知,基于区块链的分布式能源交易需要进一步考虑物理模型的构建、智能合约的安全可靠性等方面的问题。

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