基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现

冯昌森; 谢方锐; 文福拴; 张有兵; 胡嘉骅

doi:10.7500/AEPS20200925010

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基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现

区块链技术在电力系统中的应用 | 更新时间：2025-06-16

- 基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现
- Design and Implementation of Joint Trading Market for Green Power Certificate and Carbon Based on Smart Contract
- 电力系统自动化 2021年45卷第23期页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.浙江工业大学信息工程学院，浙江省杭州市 310023
  2.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310007
  3.国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，浙江省杭州市 310008
- 作者简介：
  
  冯昌森(1990—)，男，博士，讲师，硕士生导师，主要研究方向：电力系统优化与控制、人工智能、区块链技术。E-mail：fcs@zjut.edu.cn
  谢方锐(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：区块链技术在电力系统中的应用。E-mail：2111903068@zjut.edu.cn
  文福拴(1965—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统故障诊断与系统恢复、电力市场与电力经济、智能电网与电动汽车等。E-mail：fushuan.wen@gmail.com
  张有兵(1971—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：智能电网、分布式发电及新能源优化控制、电动汽车入网、电力系统通信、电能质量监控。E-mail：fyoubingzhang@zjut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51777193)
- DOI：10.7500/AEPS20200925010
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-09-25，
  
  修回日期：2021-04-24，
  
  网络出版日期：2021-08-11，
  
  纸质出版日期：2021-12-10
- 稿件说明：
移动端阅览
冯昌森,谢方锐,文福拴等.基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现[J].电力系统自动化,2021,45(23):1-11.

FENG Changsen,XIE Fangrui,WEN Fushuan,et al.Design and Implementation of Joint Trading Market for Green Power Certificate and Carbon Based on Smart Contract[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(23):1-11.
冯昌森,谢方锐,文福拴等.基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现[J].电力系统自动化,2021,45(23):1-11. DOI： 10.7500/AEPS20200925010.

FENG Changsen,XIE Fangrui,WEN Fushuan,et al.Design and Implementation of Joint Trading Market for Green Power Certificate and Carbon Based on Smart Contract[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(23):1-11. DOI： 10.7500/AEPS20200925010.

摘要

随着可再生能源发电技术的发展和普及，通过市场手段鼓励绿色能源发展的绿证配额制以及限制碳排放量的碳排放权交易制度得到了广泛的应用。目前

中国尚未形成成熟有效的绿证市场与碳排放市场，现行的绿证制度在鼓励可再生能源并网、缓解财政补贴压力等方面的表现不佳，且现行的碳市场对促进减排效果也不明显。文中提出一种绿证和碳联合交易市场模式，将绿色发电企业与传统化石能源发电企业联系起来，通过全局优化配置绿证和碳排放权资源以激励可再生能源发电和限制传统化石能源机组的碳排放量，从而推动能源转型。为保护绿证与碳排放市场交易数据的安全性和用户隐私，文中基于以太坊平台构建“去中心化”的双边联合交易市场。最后，算例仿真结果验证了所提基于区块链技术的双边联合交易模式的有效性。

Abstract

With the development and popularization of renewable energy power generation technology

the green power certificate portfolio standard to encourage the development of green energy through market approaches and the carbon emission trading system to limit carbon emissions have been widely used. At present

China has not yet formed a mature and effective green power certificate market and a carbon emission market. The current green power certificate system has poor performance in encouraging renewable energy integration and alleviating the pressure of financial subsidies

and the current carbon market has no obvious effect on promoting emission reduction. In this paper

a joint trading market mode for green power certificate and carbon is proposed

which connects green power generation enterprises and traditional fossil energy power generation enterprises

and globally optimizes the allocation of green power certificate and carbon emission right resources to stimulate renewable energy power generation and limit the carbon emission of traditional fossil energy units. In order to protect the security and user privacy of transaction data between green power certificate and carbon emission markets

a “decentralized” bilateral joint trading market is constructed based on Ethereum platform. Finally

the simulation results verify the effectiveness of the proposed bilateral joint trading mode based on the blockchain technology.

关键词

Keywords

references

史连军，周琳，庞博，等 . 中国促进清洁能源消纳的市场机制设计思路［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 83 - 89 .

SHI Lianjun ， ZHOU Lin ， PANG Bo ， et al . China's market mechanism design ideas for promoting clean energy consumption ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 83 - 89 .

YU Y ， MI Z ， ZHENG X ， et al . Accommodation of curtailed wind power by electric water heaters based on a new hybrid prediction approach ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2019 ， 7 （ 3 ）： 525 - 537 .

张翔，陈政，马子明，等 . 适应可再生能源配额制的电力市场交易体系研究［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2682 - 2690 .

ZHANG Xiang ， CHEN Zheng ， MA Ziming ， et al . Research on electricity market trading system adapting to renewable energy quota system ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 2682 - 2690 .

张浩，赵清松，石建磊 . 中国绿证交易定价决策研究［J］. 价格理论与实践， 2019 （ 9 ）： 42 - 45 .

ZHANG Hao ， ZHAO Qingsong ， SHI Jianlei . Research on the trading pricing strategy of Chinese tradable green certificate ［J］. Price： Theory & Practice ， 2019 （ 9 ）： 42 - 45 .

俞萍萍 . 绿色证书交易机制下可再生能源发电定价研究：期权博弈模型及数值模拟［J］. 价格理论与实践， 2018 （ 11 ）： 38 - 41 .

YU Pingping . Pricing model of renewable energy under tradable green certificate system： option games model and numerical simulation ［J］. Price： Theory & Practice ， 2018 （ 11 ）： 38 - 41 .

TU Qiang ， MO Jianle ， BETZ R ， et al . Achieving grid parity of solar PV power in China： the role of tradable green certificate ［J］. Energy Policy ， 2020 ， 144 ， 111681 .

HELGESEN P I ， TOMASGARD A . An equilibrium market power model for power markets and tradable green certificates， including Kirchhoff’s laws and Nash-Cournot competition ［J］. Energy Economics ， 2018 ， 70 ， 270 - 288 .

彭谦，周晓洁，杨睿 . 国家绿证交易市场与省级日前电力市场协调均衡机制设计［J/OL］. 电网技术［ 2020-05-09 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2410.TM.20191127.1536.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2410.TM.20191127.1536.002.html .

PENG Qian ， ZHOU Xiaojie ， YANG Rui . Design of coordination and balance mechanism between national green power certificate trading market and provincial day-ahead power market ［J/OL］. Power System Technology ［ 2020-05-09 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2410.TM.20191127.1536.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2410.TM.20191127.1536.002.html .

董福贵，时磊 . 可再生能源配额制及绿色证书交易机制设计及仿真［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 113 - 122 .

DONG Fugui ， SHI Lei . Design and simulation of renewable portfolio standard and tradable green certificate mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 113 - 122 .

宋旭东，莫娟，向铁元 . 电力行业碳排放权的初始分配机制［J］. 电力自动化设备， 2013 ， 33 （ 1 ）： 44 - 49 .

SONG Xudong ， MO Juan ， XIANG Tieyuan . Initial allocation mechanism of carbon emission permit in electric power industry ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2013 ， 33 （ 1 ）： 44 - 49 .

梅天华，边巧燕，谢俊，等 . 考虑碳排放权的低碳电力调度及收益分摊［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 22 ）： 49 - 55 .

MEI Tianhua ， BIAN Qiaoyan ， XIE Jun ， et al . Low-carbon power dispatching and benefit allocation considering carbon emission allowance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 22 ）： 49 - 55 .

赵双，潘险险，林俐 . 碳排放配额托管业务中联合系统交易决策及利润分配策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 16 ）： 30 - 36 .

ZHAO Shuang ， PAN Xianxian ， LIN Li . Trading decision and profit distribution strategy of joint system in carbon emission quota custody business ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 30 - 36 .

SHANG Tiancheng ， YANG Lan ， LIU Peihong ， et al . Financing mode of energy performance contracting projects with carbon emissions reduction potential and carbon emissions ratings ［J］. Energy Policy ， 2020 ， 144 ： 111632 .

ANKE C P ， HOBBIE H ， SCHREIBER S ， et al . Coal phase-outs and carbon prices： interactions between EU emission trading and national carbon mitigation policies ［J］. Energy Policy ， 2020 ， 144 ， 111647 .

WEIGT H ， ELLERMAN D ， DELARUE E . CO 2 abatement from renewables in the German electricity sector： does a CO 2 price help？［J］. Energy Economics ， 2013 ， 40 ： 149 - 158 .

DORMADY N C . Carbon auctions， energy markets & market power： an experimental analysis ［J］. Energy Economics ， 2014 ， 44 ： 468 - 482 .

KANG Jiawei ， YU Rong ， HUANG Xuming ， et al . Enabling localized peer-to-peer electricity trading among plug-in hybrid electric vehicles using consortium blockchains ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2017 ， 13 （ 6 ）： 3154 - 3164 .

CLAUDIA P ， TUDOR C ， MAECEL A ， et al . Blockchain based decentralized management of demand response programs in smart energy grids ［J］. Sensors ， 2018 ， 18 （ 1 ）： 1 - 21 .

KHAQQI K N ， SIKORSKI J J ， HADINOTO K ， et al . Incorporating seller/buyer reputation-based system in blockchain-enabled emission trading application ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 209 ： 8 - 19 .

HUA Weiqi ， JIANG Jing ， SUN Hongjian ， et al . A blockchain based peer-to-peer trading framework integrating energy and carbon markets ［J］. Applied Energy ， 2020 ， 279 ： 115539 .

KAWASMI E A ， ARNAUTOVIC E ， SVETINOVIC D . Bitcoin-based decentralized carbon emissions trading infrastructure model ［J］. System Energy ， 2015 ， 18 ： 115 - 130 .

杜晓丽，梁开荣，李登峰 . 基于区块链技术的电力行业碳减排奖惩及碳交易匹配模型［J］. 电力系统自动， 2020 ， 44 （ 19 ）： 29 - 35 .

DU Xiaoli ， LIANG Kairong ， LI Dengfeng . Reward and penalty model of carbon emission reduction and carbon trading matching model for power industry based on blockchain technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 29 - 35 .

蔡元纪，顾宇轩，罗钢，等 . 基于区块链的绿色证书交易平台：概念与实践［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 12 .

CAI Yuanji ， GU Yuxuan ， LUO Gang ， et al . Trading platform of green power certificate based on block chain： concept and practice ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 12 .

NGUYEN C . An indie ，off-the-grid，blockchain-traded solar power market comes to Brooklyn［EB/OL］. ［ 2016-03-18 ］. http：//motherboard.vice.com/read/the-plan-to-power-brooklyn-with-a-blockchain-based-microgrid-transactive-solar http://motherboard.vice.com/read/the-plan-to-power-brooklyn-with-a-blockchain-based-microgrid-transactive-solar ．

SZABO N . Formalizing and securing relationships on public networks ［J］. First Monday ， 1997 ， 2 （ 9 ）： 1 - 21 .

中国绿色电力证书认购交易平台［EB/OL］.［ 2020-07-16 ］. http：//www.greenenergy.org.cn/ http://www.greenenergy.org.cn/ .

Green power certificate subscription trading platform of China ［EB/OL］. ［ 2020-07-16 ］. http：//www.greenenergy.org.cn/ http://www.greenenergy.org.cn/ .

陈敏曦 . 绿电新政［J］. 中国电力企业管理， 2019 （ 16 ）： 12 - 17 .

CHEN Minxi . The new policy of green power certification ［J］. China Power Enterprise Management ， 2019 （ 16 ）： 12 - 17 .

朱发根 . 绿色电力证书：国际经验、国内前景和发电对策［J］. 中国电力企业管理， 2018 （ 16 ）： 64 - 69 .

ZHU Fagen . The green power certificate： international experience， domestic prospect， and generation countermeasures ［J］. China Power Enterprise Management ， 2018 （ 16 ）： 64 - 69 .

国家发展改革委，国家能源局 . 关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知［EB/OL］.［ 2019-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201905/t201905153662.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201905/t201905153662.htm .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Notice on establishing and improving the guarantee mechanism of renewable energy power consumption ［EB/OL］. ［ 2019-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201905/t201905153662.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201905/t201905153662.htm .

国家能源局 . 让更多人参与绿色电力消费［EB/OL］.［ 2017-07-17 ］. http：//www.nea.gov.cn/2017-07/17/c_136449950.htm http://www.nea.gov.cn/2017-07/17/c_136449950.htm .

National Energy Administration . Let more people participate in green power consumption ［EB/OL］. ［ 2017-07-17 ］. http：//www.nea.gov.cn/2017-07/17/c_136449950.htm http://www.nea.gov.cn/2017-07/17/c_136449950.htm .

马子明，钟海旺，谭振飞，等 . 以配额制激励可再生能源的需求与供给国家可再生能源市场机制设计［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 90 - 96 .

MA Ziming ， ZHONG Haiwang ， TAN Zhenfei ， et al . Incenting demand and supply of renewable energy with renewable portfolio standard： mechanism design of national renewable energy market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 90 - 96 .

姚军，何姣，吴永飞，等 . 考虑碳交易和绿证交易制度的电力批发市场能源优化［J/OL］. 中国电力［ 2021-03-22 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.3265.TM.20201221.1429.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3265.TM.20201221.1429.012.html .

YAO Jun ， HE Jiao ， WU Yongfei ， et al . Energy optimization of electricity wholesale market with carbon emissions trading and green power certificate trading system ［J/OL］. Electric Power ［ 2021-03-22 ］. http：//kns.cnki.net/ kcms /detail/11.3265.TM.20201221.1429.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3265.TM.20201221.1429.012.html .

ZHANG Da ， ZHANG Qin ， QI Shaozhou ， et al . Integrity of firms’ emissions reporting in China’s early carbon markets ［J］. Nature Climate Change ， 2019 （ 9 ）： 164 - 169 .

刘秋华，袁浩，杨争林，等 . 可再生能源配额制下绿色证书补偿辅助服务方案探讨［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 6 ）： 1 - 8 .

LIU Qiuhua ， YUAN Hao ， YANG Zhenglin ， et al . Discussion on compensation ancillary service scheme of green certificates based on renewable portfolio standard ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 6 ）： 1 - 8 .

LIN Xiong ， SHEN Bo ， QI Shaozhou ， et al . The allowance mechanism of China’s carbon trading pilots： a comparative analysis with schemes in EU and California ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 185 ： 1849 - 1859 .

刘国中，文福拴，薛禹胜 . 计及温室气体排放限制政策不确定性的发电投资决策［J］. 电力系统自动化， 2009 ， 33 （ 18 ）： 17 - 22 .

LIU Guozhong ， WEN Fushuan ， XUE Yusheng . Generation investment decision-making under uncertain greenhouse gas emission mitigation policy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2009 ， 33 （ 18 ）： 17 - 22 .

中华人民共和国国务院 . 碳排放权交易管理暂行办法［EB/OL］.［ 2020-07-16 ］. http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-01/06/content_5577360.htm http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-01/06/content_5577360.htm .

State Council of the People’s Republic of China . Interim measures for the administration of carbon emissions trading ［EB/OL］. ［ 2020-07-16 ］. http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-01/06/content_5577360.htm http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-01/06/content_5577360.htm .

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 .

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