Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts

JIA Hongjie; TANG Wanxin; JIN Xiaolong; XU Chang; CAI Yuxiang; LIN Tong

doi:10.7500/AEPS20241210001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts

Application Research | 更新时间：2025-09-25

- Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 16, Pages: 142-152(2025)
- 作者机构：
  
  1. 智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2. 天津大学储能科学与工程研究院，天津市 300354
  3. 国网福建省电力有限公司信息通信分公司，福建省福州市 350013
  4. 上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市 200240
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5700-202321603A-3-2-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20241210001
  CLC：
- Received：10 December 2024，
  
  Revised：2025-03-27，
  
  Published Online：27 June 2025，
  
  Published：25 August 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
贾宏杰,唐万鑫,靳小龙等.基于区块链智能合约的分布式储能系统共享运营策略[J].电力系统自动化,2025,49(16):142-152.

JIA Hongjie,TANG Wanxin,JIN Xiaolong,et al.Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):142-152.
贾宏杰,唐万鑫,靳小龙等.基于区块链智能合约的分布式储能系统共享运营策略[J].电力系统自动化,2025,49(16):142-152. DOI： 10.7500/AEPS20241210001.

JIA Hongjie,TANG Wanxin,JIN Xiaolong,et al.Shared Operation Strategies for Distributed Energy Storage Systems Based on Blockchain Smart Contracts[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):142-152. DOI： 10.7500/AEPS20241210001.

摘要

随着分布式能源在配电网中的渗透率不断增大，创新的商业模式也随之涌现，如共享电池储能系统。共享储能系统通常由储能用户、能源服务公司、聚合商或储能运营商等多方利益相关者共同投资。这些相关者的利益冲突给共享储能系统的运营和控制带来巨大挑战。文中提出了一种基于区块链智能合约的去中心化分布式管理框架，利用智能合约技术自动化控制、优化共享储能系统的运营策略。通过建立基于数据处理、决策支持和决策制定等的多层自动化管理框架，并采用智能合约规则集，如最高综合报价和偏好排序选择，调和各方经济利益冲突，实现共享储能系统的最优共享运营。通过对家庭和储能运营商共享电池储能的案例分析，验证了智能合约自动化管理模式的有效性，展示了其在提高能源效率和优化利益相关者经济收益方面的优势。

Abstract

With the increasing penetration of distributed energy resources (DERs) in the distribution network

innovative business modes such as the shared battery energy storage system (BESS) are emerging. The shared energy storage systems are typically co-invested by multiple stakeholders

including energy storage users

energy service companies

aggregators or energy storage operators. The conflicting interests of these stakeholders pose significant challenges to the operation and control of the shared energy storage systems. This paper proposes a decentralized distributed management framework based on blockchain smart contracts

utilizing smart contract technology to realize automatic control and optimize the operation strategies of shared energy storage systems. By establishing a multi-layer automated management framework based on data processing

decision support

and decision-making

and adopting smart contract rule sets such as highest combined offer (HCO) and ranked preference selection (RPS)

the stakeholder conflicts are harmonized to achieve optimal shared operation for shared energy storage systems. Through the case analysis on shared battery energy storage of households and energy storage operators

the effectiveness of the automated management mode for smart contracts is validated

and its advantages in enhancing energy efficiency and improving stakeholder satisfaction are demonstrated.

关键词

Keywords

references

张玉，王晓琳，刘俊勇，等 . 分布式能源资源在碳中和背景下的应用与发展［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1 - 12 .

ZHANG Yu ， WANG Xiaolin ， LIU Junyong ， et al . Application and development of distributed energy resources under the background of carbon neutrality ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 1 - 12 .

赵峥，张鹏飞，张学军，等 . 分布式能源资源在能源互联网中的应用与挑战［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6076 - 6086 .

ZHAO Zheng ， ZHANG Pengfei ， ZHANG Xuejun ， et al . Application and challenges of distributed energy resources in the energy Internet ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6076 - 6086 .

ALTHAHER S Z ， ALNASER S W ， LONG C ， et al . Introducing storage operators for coordinating residential batteries in distribution networks under time-of-use tariffs and adaptive power limits ［J］. Applied Energy ， 2024 ， 371 ： 123714 .

Federal Energy Regulatory Commission . FERC order No. 2222： a new day for distributed energy resources ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//www.ferc.gov/sites/default/files/2020-09/E-1-facts.pdf https://www.ferc.gov/sites/default/files/2020-09/E-1-facts.pdf .

Elexon . Facilitating access to wholesale market for flexibility dispatched by VLPS ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//www.elexon.co.uk/documents/change/modifications/p401-p450/p415-draft-solution-summary/ https://www.elexon.co.uk/documents/change/modifications/p401-p450/p415-draft-solution-summary/ .

闫东翔，陈玥 . 共享储能商业模式和定价机制研究综述［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 178 - 191 .

YAN Dongxiang ， CHEN Yue . Review on business model and pricing mechanism for shared energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 178 - 191 .

WANG Z M ， GU C H ， LI F R ， et al . Active demand response using shared energy storage for household energy management ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2013 ， 4 （ 4 ）： 1888 - 1897 .

WANG Z M ， GU C H ， LI F R . Flexible operation of shared energy storage at households to facilitate PV penetration ［J］. Renewable Energy ， 2018 ， 116 ： 438 - 446 .

陈玥，刘锋，魏韡，等 . 需求侧能量共享：概念、机制与展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 2 ）： 1 - 11 .

CHEN Yue ， LIU Feng ， WEI Wei ， et al . Energy sharing at demand side： concept， mechanism and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 1 - 11 .

License instructions of electric vehicle charging stations ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//emrc.gov.jo/echobusv3.0/systemassets/electric_charg_lice_en.pdf https://emrc.gov.jo/echobusv3.0/systemassets/electric_charg_lice_en.pdf .

Decision adopting plug-in electric vehicle submetering protocol and electric vehicle supply equipment communication protocols ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//docs.cpuc.ca.gov/PublishedDocs/Published/G000/M496/K403/496403276.pdf https://docs.cpuc.ca.gov/PublishedDocs/Published/G000/M496/K403/496403276.pdf .

BAS DOMENECH C ， MARIA DE CORATO A ， MANCARELLA P . Co-optimization of behind-the-meter and front-of-meter value streams in community batteries ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2024 ， 12 （ 2 ）： 334 - 345 .

Electricity System Operator . Demand flexibility service （DFS） winter 23 / 24 ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//www.neso.energy/document/286991/download https://www.neso.energy/document/286991/download .

高赐威，林固静，宋梦，等 . 基于组合拍卖的广义共享储能运营机制设计［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 16 ）： 6307 - 6320 .

GAO Ciwei ， LIN Gujing ， SONG Meng ， et al . Operation mechanism design for generalized shared energy storage based on combinatorial auction ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 16 ）： 6307 - 6320 .

郝丽丽，吕肖旭，丁逸行，等 . 考虑容量共享的新能源-电网-用户侧储能优化配置策略［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 14 ）： 5607 - 5620 .

HAO Lili ， LU Xiaoxu ， DING Yixing ， et al . Optimal configuration strategy of renewable energy-grid-customer side energy storage considering capacity sharing ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 14 ）： 5607 - 5620 .

高伟凯，何川，刘天琪，等 . 考虑微电网联盟协调运行的用户侧共享储能多计费方式博弈定价方法［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 9 ）： 16 - 23 .

GAO Weikai ， HE Chuan ， LIU Tianqi ， et al . Multi-package game pricing method of user-side shared energy storage considering coordinated operation of microgrid alliance ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 9 ）： 16 - 23 .

THOMAS L ， ZHOU Y ， LONG C ， et al . A general form of smart contract for decentralized energy systems management ［J］. Nature Energy ， 2019 ， 4 （ 2 ）： 140 - 149 .

ANDONI M ， ROBU V ， FLYNN D ， et al . Blockchain technology in the energy sector： a systematic review of challenges and opportunities ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2019 ， 100 ： 143 - 174 .

MENGELKAMP E ， GÄRTTNER J ， ROCK K ， et al . Designing microgrid energy markets： a case study： the Brooklyn microgrid ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 210 ： 870 - 880 .

VIEIRA G ， ZHANG J . Peer-to-peer energy trading in a microgrid leveraged by smart contracts ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2021 ， 143 ： 110900 .

江昕玥，吕瑞扬，何洁，等 . 考虑不完全信息披露的共享储能联合调频分散交易机制［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 18 ）： 68 - 79 .

JIANG Xinyue ， LYU Ruiyang ， HE Jie ， et al . Decentralized trading mechanism for joint frequency regulation of shared energy storage considering incomplete information disclosure ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 18 ）： 68 - 79 .

张巍，卢骧 . 点对点交易下储能聚合商共享自营多模式交易模型［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 2 ）： 15 - 23 .

ZHANG Wei ， LU Xiang . Sharing and self-operating multi-mode trading model of energy storage aggregators with peer-to-peer trade ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 2 ）： 15 - 23 .

江岳文，林佩伶，黄重阳 . 基于区块链的分布式储能充放电权耦合共享交易［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 23 ）： 7512 - 7527 .

JIANG Yuewen ， LIN Peiling ， HUANG Chongyang . Blockchain-based distributed energy storage charge-discharge rights coupled with shared transactions ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 23 ）： 7512 - 7527 .

裴佑，裴哲义，邱伟强，等 . 基于区块链的共享储能联合调频分散交易机制设计［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 10 ）： 138 - 145 .

PEI You ， PEI Zheyi ， QIU Weiqiang ， et al . Design of decentralized trading mechanism for shared energy storage joint frequency regulation based on blockchain ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 10 ）： 138 - 145 .

张靖琛，江全元，耿光超，等 . 基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 1 ）： 109 - 117 .

ZHANG Jinchen ， JIANG Quanyuan ， GENG Guangchao ， et al . Blockchain-based multi-party co-governance transaction mode for load aggregator and residential users ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 1 ）： 109 - 117 .

HAN D ， ZHANG C ， PING J ， et al . Smart contract architecture for decentralized energy trading and management based on blockchains ［J］. Energy ， 2020 ， 199 ： 117417 .

施泉生，黄晓辉，胡伟，等 . 基于区块链的改进智能合约电力交易模型［J］. 电力工程技术， 2022 ， 41 （ 1 ）： 11 - 18 .

SHI Quansheng ， HUANG Xiaohui ， HU Wei ， et al . Improved smart contract electricity transaction model based on blockchain ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2022 ， 41 （ 1 ）： 11 - 18 .

平健，陈思捷，张宁，等 . 基于智能合约的配电网去中心化交易机制［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3682 - 3690 .

PING Jian ， CHEN Sijie ， ZHANG Ning ， et al . Decentralized transactive mechanism in distribution network based on smart contract ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3682 - 3690 .

LONG C ， WU J Z ， ZHOU Y ， et al . Peer-to-peer energy sharing through a two-stage aggregated battery control in a community microgrid ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 226 ： 261 - 276 .

WENIGER J ， TJADEN T ， QUASCHNING V . Sizing of residential PV battery systems ［J］. Energy Procedia ， 2014 ， 46 ： 78 - 87 .

Nord pool market data ［EB/OL］. ［ 2024-08-05 ］. https：//data.nordpoolgroup.com/auction/day-ahead/pricesdeliveryDate=latest&currency=EUR&aggregation=Hourly&deliveryAreas=NO2 https://data.nordpoolgroup.com/auction/day-ahead/pricesdeliveryDate=latest&currency=EUR&aggregation=Hourly&deliveryAreas=NO2 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Review of Shared Energy Storage Business Modes on Generation and User Sides in New Power Systems

Time-limited Adaptive Reclosing Method for Distribution Networks in Coordination with Anti-islanding Protection

Related Author

TANG Wanxin

XU Chang

ZHANG Wei

Wei ZHANG

Xiang LU

CHEN Changming

ZHANG Tianhan

SHEN Zikang

Related Institution

National Industry-Education Platform for Energy Storage (Tianjin University)

School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology

College of Electrical Engineering, Zhejiang University

Quzhou Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd.

College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University

⁰