Multi-entity Peer-to-peer Transaction Mechanism of Distribution Network Considering Rapid Verification of Operation Constraints

QI Haonan; LIU Youbo; GAO Hongjun; WANG Xiaodi; PAN Sirong; LI Zhengbo

doi:10.7500/AEPS20211202005

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Multi-entity Peer-to-peer Transaction Mechanism of Distribution Network Considering Rapid Verification of Operation Constraints

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Multi-entity Peer-to-peer Transaction Mechanism of Distribution Network Considering Rapid Verification of Operation Constraints
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 23, Pages: 20-28(2022)
- 作者机构：
  
  四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51977133)
- DOI：10.7500/AEPS20211202005
  CLC：
- Received：02 December 2021，
  
  Revised：2022-04-13，
  
  Published Online：09 September 2022，
  
  Published：10 December 2022
- 稿件说明：
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祁浩南,刘友波,高红均等.考虑运行约束快速校核的配电网多主体端对端交易机制[J].电力系统自动化,2022,46(23):20-28.

QI Haonan,LIU Youbo,GAO Hongjun,et al.Multi-entity Peer-to-peer Transaction Mechanism of Distribution Network Considering Rapid Verification of Operation Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):20-28.
祁浩南,刘友波,高红均等.考虑运行约束快速校核的配电网多主体端对端交易机制[J].电力系统自动化,2022,46(23):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20211202005.

QI Haonan,LIU Youbo,GAO Hongjun,et al.Multi-entity Peer-to-peer Transaction Mechanism of Distribution Network Considering Rapid Verification of Operation Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(23):20-28. DOI： 10.7500/AEPS20211202005.

摘要

随着分布式能源大量接入和电力系统低碳化转型的推进，端对端(P2P)能源交易逐渐成为促进分布式能源消纳的有效解决方案。在此背景下，为解决多主体P2P交易中价格机制不明确、主体信息隐私保护难、配电网网络约束不易校核等问题，文中提出了面向配电网多主体灵活互动的P2P分布式交易机制。对买卖双方的通用效用模型进行精细化建模，并针对交易过程中的隐私保护，提出一种基于原始-对偶梯度法的分布式算法求解各交易主体利益最大的优化模型。在多主体信息交互过程中，各主体依靠市场有限交易信号进行决策，基于局部P2P交易价格的迭代更新实现配电网交易主体全局效用的最优。此外，引入第三方配电网运营商，利用电压灵敏度分析和功率传输分布因子(PTDF)对交易过程节点电压和线路潮流进行快速校验，以保证配电网运行的安全性及交易的时效性。最后，通过算例验证了所提出的P2P交易框架在计算效率、迭代收敛等方面的有效性。

Abstract

With the massive integration of distributed energy and the advancement of the low-carbon transition of the power system

peer-to-peer (P2P) energy transaction has gradually become an effective solution to promoting the accommodation of distributed energy. In this context

in order to solve the problems of unclear price mechanism in multi-agent P2P transactions

difficulty in protecting the privacy of the subject’s information and difficulty in checking distribution network constraints

this paper proposes a P2P distributed transaction mechanism oriented to multi-agent flexible interaction in distribution networks. The general utility models of buyers and sellers are refinedly modeled

and for the privacy protection in the transaction process

a distributed algorithm based on the primal-dual gradient method is proposed to solve the optimization model that maximizes the interests of each transaction entity. In the multi-entity information interactive process

each entity relies on the market limited transaction signals to make decisions

and achieves the optimal global utility of distribution network transaction entities based on the iterative update of local P2P transaction prices. In addition

the third-party distribution network operators are introduced to use the power transfer distribution factor (PTDF) and voltage sensitivity analysis to verify the node voltage and line flow in the transaction process in real time to ensure the safety of the distribution network operation and the timeliness of transactions. Finally

an example is used to verify the effectiveness of the proposed P2P transaction framework in terms of computation efficiency and iterative convergence.

关键词

Keywords

references

高红均，张凡，刘俊勇，等 . 考虑多产消者差异化特征的社区微网系统P2P交易机制设计［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1455 - 1470 .

GAO Hongjun ， ZHANG Fan ， LIU Junyong ， et al . Design of P2P transaction mechanism considering differentiation characteristics of multiple prosumers in community microgrid system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1455 - 1470 .

倪萌，王蓓蓓，朱红，等 . 能源互联背景下面向高弹性的多元融合配电网双层分布式优化调度方法研究［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 208 - 219 .

NI Meng ， WANG Beibei ， ZHU Hong ， et al . Study of two-layer distributed optimal scheduling strategy for highly elastic multi-resource fusion distribution network in energy interconnection environment ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 208 - 219 .

刘凡，别朝红，刘诗雨，等 . 能源互联网市场体系设计、交易机制和关键问题［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 13 ）： 108 - 117 .

LIU Fan ， BIE Zhaohong ， LIU Shiyu ， et al . Framework design， transaction mechanism and key issues of Energy Internet market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 13 ）： 108 - 117 .

叶畅，苗世洪，刘昊，等 . 联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化策略［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1739 - 1753 .

YE Chang ， MIAO Shihong ， LIU Hao ， et al . Cooperative evolutionary game strategy for electricity trading stakeholders in active distribution network under consortium blockchain framework ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1739 - 1753 .

YE L C ， RODRIGUES J F D ， LIN H X . Analysis of feed-in tariff policies for solar photovoltaic in China 2011—2016 ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 203 ： 496 - 505 .

TUSHAR W ， SAHA T K ， YUEN C ， et al . Peer-to-peer energy trading with sustainable user participation： a game theoretic approach ［J］. IEEE Access ， 2018 ， 6 ： 62932 - 62943 .

国家发展改革委，国家能源局 . 关于开展分布式发电市场化交易试点的通知［EB/OL］.［ 2017-10-31 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.html http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.html .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Notice on launching the pilot program of distributed power generation marketized trading ［EB/OL］. ［ 2017-10-31 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.html http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.html .

ZHONG W F ， YU R ， XIE S L ， et al . Software defined networking for flexible and green energy Internet ［J］. IEEE Communications Magazine ， 2016 ， 54 （ 12 ）： 68 - 75 .

ZHOU Y ， WU J Z ， LONG C ， et al . Performance evaluation of peer-to-peer energy sharing models ［J］. Energy Procedia ， 2017 ， 143 ： 817 - 822 .

ZHOU Y ， WU J Z ， LONG C ， et al . State-of-the-art analysis and perspectives for peer-to-peer energy trading ［J］. Engineering ， 2020 ， 6 （ 7 ）： 739 - 753 .

NGUYEN S ， PENG W ， SOKOLOWSKI P ， et al . Optimizing rooftop photovoltaic distributed generation with battery storage for peer-to-peer energy trading ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 228 ： 2567 - 2580 .

吴界辰，艾欣，张艳，等 . 配售分离环境下高比例分布式能源园区电能日前优化调度［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1709 - 1719 .

WU Jiechen ， AI Xin ， ZHANG Yan ， et al . Day-ahead optimal scheduling for high penetration of distributed energy resources in community under separated distribution and retail operational environment ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1709 - 1719 .

王皓，艾芊，吴俊宏，等 . 基于交替方向乘子法的微电网群双层分布式调度方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1718 - 1727 .

WANG Hao ， AI Qian ， WU Junhong ， et al . Bi-level distributed optimization for microgrid clusters based on alternating direction method of multipliers ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1718 - 1727 .

吴治国，刘继春，张帅，等 . 多售电主体点对点交易模式及其动态过网费机制［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 19 ）： 100 - 108 .

WU Zhiguo ， LIU Jichun ， ZHANG Shuai ， et al . Peer-to-peer transaction model of multiple power sellers and its dynamic network fee mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 19 ）： 100 - 108 .

孟仕雨，孙伟卿，韩冬，等 . 支持现货市场的分布式电力交易机制设计与实现［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 7 ）： 151 - 158 .

MENG Shiyu ， SUN Weiqing ， HAN Dong ， et al . Design and implementation of decentralized power transaction mechanism to spot market ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 7 ）： 151 - 158 .

SORIN E ， BOBO L ， PINSON P . Consensus-based approach to peer-to-peer electricity markets with product differentiation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 2 ）： 994 - 1004 .

王丹，刘博，贾宏杰，等 . 基于强化学习的产消用户端对端电能交易决策［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 3 ）： 139 - 147 .

WANG Dan ， LIU Bo ， JIA Hongjie ， et al . Peer-to-peer energy transaction decision of prosumers based on reinforcement learning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 3 ）： 139 - 147 .

JOHN GRAINGER W S J . Power system analysis ［M］. New York， USA ： McGraw-Hill ， 2003 .

SAMADI P ， MOHSENIAN-RAD H ， SCHOBER R ， et al . Advanced demand side management for the future smart grid using mechanism design ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2012 ， 3 （ 3 ）： 1170 - 1180 .

DING L ， WANG L Y ， YIN G Y ， et al . Distributed energy management for smart grids with an event-triggered communication scheme ［J］. IEEE Transactions on Control Systems Technology ， 2019 ， 27 （ 5 ）： 1950 - 1961 .

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