基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈

李军祥; 王宇倩; 何建佳; 朱李婷

doi:10.7500/AEPS20201115001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈

区块链技术在电力系统中的应用 | 更新时间：2025-06-16

- 基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈
- Blockchain-based Dynamic Game of Electricity Price and Power for Microgrid Electricity Market
- 电力系统自动化 2021年45卷第17期页码：11-19
- 作者机构：
  
  上海理工大学管理学院，上海市 200093
- 作者简介：
  
  李军祥(1971—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：管理科学与工程、系统科学。E-mail：lijx@usst.edu.cn
  王宇倩(1996—)，女，硕士研究生，主要研究方向：智能电网。E-mail：yuqian_w@163.com
  何建佳(1981—)，男，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：管理科学与工程。E-mail：hejianjiayan@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(71871144)
- DOI：10.7500/AEPS20201115001
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-11-15，
  
  修回日期：2021-05-06，
  
  网络出版日期：2021-06-23，
  
  纸质出版日期：2021-09-10
- 稿件说明：
移动端阅览
李军祥,王宇倩,何建佳等.基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈[J].电力系统自动化,2021,45(17):11-19.

LI Junxiang,WANG Yuqian,HE Jianjia,et al.Blockchain-based Dynamic Game of Electricity Price and Power for Microgrid Electricity Market[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(17):11-19.
李军祥,王宇倩,何建佳等.基于区块链的微电网电力市场电价与电量动态博弈[J].电力系统自动化,2021,45(17):11-19. DOI： 10.7500/AEPS20201115001.

LI Junxiang,WANG Yuqian,HE Jianjia,et al.Blockchain-based Dynamic Game of Electricity Price and Power for Microgrid Electricity Market[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(17):11-19. DOI： 10.7500/AEPS20201115001.

摘要

建立合理、有效的微电网电力市场交易机制来激励分布式清洁能源并网，是实现微电网运营多方共赢、经济环保的重要途径。针对微电网交易环境中的现有问题，提出了基于区块链技术的电力交易模式以改进微电网电力市场。介绍了微电网电力交易模式及其数学模型，以量化区块链技术对交易主体决策的影响。由于系统内部主体存在产权独立性，且市场中电价、电量竞标存在先后行动次序，应用Stackelberg博弈理论求解市场各主体在追求目标最优时电价和电量的交互策略。仿真结果表明：微电网基于区块链技术整合利用了分布式资源和设备，促进能源结构清洁化转型；供需双方都作为独立节点参与电力市场，区块链交易平台信息的公开透明提高了参与主体用电决策的精准性和经济效益。

Abstract

Establishing a reasonable and effective trading mechanism for microgrid electricity market to encourage the integration of distributed clean energy is an important way to achieve the multi-party win-win

economy and environmental protection in microgrid operation. In view of the existing problems in the microgrid trading environment

a power trading mode based on the blockchain technology is proposed to improve the microgrid electricity market. The microgrid power trading mode and its mathematical model are introduced to quantify the impact of blockchain technology on the decision-making of trading entities. Due to the independence of property rights of the system internal entities

and the existing order of action in the electricity price and power bidding in the market

the Stackelberg game theory is used to solve the interactive strategy of electricity price and power when the market entities pursue the optimal target. The simulation results show that the microgrid integrates and utilizes distributed resources and equipment based on blockchain technology to promote the clean transformation of the energy structure

both the supply and demand parties participate in the electricity market as independent nodes

and the open and transparent information of the blockchain trading platform improves the accuracy and economic benefits of the electricity decision-making by the participating entities.

关键词

Keywords

references

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］.［ 2017-10-30 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm .

National Energy Administration . Notice on launching pilot market-oriented trading of distributed power generation ［EB/OL］. ［ 2017-10-30 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm .

NAKAMOTO S . Bitcoin： a peer-to-peer electronic cash system ［EB/OL］. ［ 2020-10-20 ］. https：//courses.cs.washington.edu/courses/csep552/18wi/papers/nakamoto-bitcoin.pdf https://courses.cs.washington.edu/courses/csep552/18wi/papers/nakamoto-bitcoin.pdf .

CIOARA T ， ANTAL M ， MIHAILESCU V T ， et al . Blockchain-based decentralized virtual power plants of small prosumers ［J］. IEEE Access ， 2021 ， 9 （ 1 ）： 29490 - 29504 .

WANG Yiting ， QIU Weiqiang ， LING Dong ， et al . Proxy signature-based management model of sharing energy storage in blockchain environment ［J］. Applied Sciences ， 2020 ， 10 （ 21 ）： 7502 .

李彬，曹望璋，祁兵，等 . 区块链技术在电力辅助服务领域的应用综述［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 3 ）： 736 - 744 .

LI Bin ， CAO Wangzhang ， QI Bing ， et al . Overview of application of block chain technology in ancillary service market ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 3 ）： 736 - 744 .

欧阳旭，朱向前，叶伦，等 . 区块链技术在大用户直购电中的应用初探［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3737 - 3745 .

OUYANG Xu ， ZHU Xiangqian ， YE Lun ， et al . Preliminary applications of blockchain technique in large consumers direct power trading ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3737 - 3745 .

WEN Shifan ， XIONG Wenjun ， TAN Junming ， et al . Blockchain enhanced price incentive demand response for building user energy network in sustainable society ［J］. Sustainable Cities and Society ， 2021 ， 68 （ 2 ）： 102748 .

宁晓静，张毅，林湘宁，等 . 基于物理-信息-价值的能源区块链分析［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2312 - 2323 .

NING Xiaojing ， ZHANG Yi ， LIN Xiangning ， et al . Block chain analysis of energy based on physics-information-value ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2312 - 2323 .

XIN Lu ， SHI Linyun ， CHEN Zhenyu ， et al . Blockchain-based distributed energy trading in energy internet： an SDN approach ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 （ 1 ）： 173817 - 173826 .

FELVER T ， SALATIELLO C . A distributed carbon ledger： using blockchain for emissions trading ［J］. The International Journal of Sustainability Policy and Practice ， 2020 ， 16 （ 1 ）： 37 - 50 .

顾洁，白凯峰，时亚军 . 基于多主体主从博弈优化交互机制的区域综合能源系统优化运行［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3119 - 3134 .

GU Jie ， BAI Kaifeng ， SHI Yajun . Optimized operation of regional integrated energy system based on multi-agent master-slave game optimization interaction mechanism ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 3119 - 3134 .

LIU Nian ， YU Xinghuo ， WANG Cheng ， et al . Energy sharing management for microgrids with PV prosumers： a Stackelberg game approach ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2017 ， 13 （ 3 ）： 1088 - 1098 .

代业明，高红伟，高岩，等 . 具有电力需求预测更新的智能电网实时定价机制［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 12 ）： 58 - 63 .

DAI Yeming ， GAO Hongwei ， GAO Yan ， et al . Real-time pricing mechanism in smart grid with forecasting update of power demand ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 12 ）： 58 - 63 .

ABDELLA J ， SHUAIB K . Peer to peer distributed energy trading in smart grids： a survey ［J］. Energies ， 2018 ， 11 （ 6 ）： 1560 - 1581 .

KANG Jiawen ， RONG Yu ， HUANG Xumin ， 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 .

方燕琼，甘霖，艾芊，等 . 基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 14 ）： 61 - 69 .

FANG Yanqiong ， GAN Lin ， AI Qian ， et al . Stackelberg game based bi-level bidding strategy for virtual power plant ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 14 ）： 61 - 69 .

马丽，刘念，张建华，等 . 基于主从博弈策略的社区能源互联网分布式能量管理［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 12 ）： 3655 - 3662 .

MA Li ， LIU Nian ， ZHANG Jianhua ， et al . Distributed energy management of community energy internet based on leader-followers game ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 12 ）： 3655 - 3662 .

李彬，覃秋悦，祁兵，等 . 基于区块链的分布式能源交易方案设计综述［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 3 ）： 961 - 972 .

LI Bin ， QIN Qiuyue ， QI Bing ， et al . Design of distributed energy trading scheme based on blockchain ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 961 - 972 .

ZACHARIA G ， MOUKAS A ， MAES P . Collaborative reputation mechanisms for electronic marketplaces ［J］. Decision Support Systems ， 1999 ， 29 （ 4 ）： 371 - 388 .

代业明，高岩，高红伟，等 . 智能住宅小区的需求响应主从博弈模型［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 15 ）： 88 - 94 .

DAI Yeming ， GAO Yan ， GAO Hongwei ， et al . Leader- follower game model for demand response in smart residential grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 15 ）： 88 - 94 .

许志宏，高岩，程潘红 . 马尔科夫决策过程下含可再生能源的实时电价策略［J］. 上海理工大学学报， 2020 ， 42 （ 5 ）： 467 - 478 .

XU Zhihong ， GAO Yan ， CHENG Panhong . Real-time pricing strategy in consideration of renewable energy sources by using Markov decision process for its uncertainty ［J］. Journal of University of Shanghai for Science and Technology ， 2020 ， 42 （ 5 ）： 467 - 478 .

高岩 . 智能电网实时电价社会福利最大化模型的研究［J］. 中国管理科学， 2020 ， 28 （ 10 ）： 201 - 209 .

GAO Yan . The social welfare maximization model of real-time pricing for smart grid ［J］. Chinese Journal of Management Science ， 2020 ， 28 （ 10 ）： 201 - 209 .

王冠，李鹏，焦扬，等 . 计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型［J］. 中国电力， 2017 ， 50 （ 5 ）： 107 - 113 .

WANG Guan ， LI Peng ， JIAO Yang ， et al . Multi-objective stochastic scheduling optimization model for virtual power plant considering uncertainty of wind and photovoltaic power ［J］. Electric Power ， 2017 ， 50 （ 5 ）： 107 - 113 .

刘博，李军祥，高岩 . 智能电网分类用户实时电价算法研究［J］. 计算机应用研究， 2017 ， 34 （ 9 ）： 2605 - 2609 .

LIU Bo ， LI Junxiang ， GAO Yan . Research on real-time pricing algorithm for classified subscribers on smart grid ［J］. Application Research of Computers ， 2017 ， 34 （ 9 ）： 2605 - 2609 .

代业明，高岩，朱红波，等 . 考虑消费者激励因素的智能电网多零售商多用户实时定价策略［J］. 工业工程， 2017 ， 20 （ 1 ）： 12 - 19 .

DAI Yeming ， GAO Yan ， ZHU Hongbo ， et al . Real-time pricing scheme considering incentive factor between multi-retailers and multi-users in smart grid ［J］. Industrial Engineering Journal ， 2017 ， 20 （ 1 ）： 12 - 19 .

BELGANA A ， RIMAL B P ， MAIER M . Open energy market strategies in microgrids： a Stackelberg game approach based on a hybrid multi-objective evolutionary algorithm ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2015 ， 6 （ 3 ）： 1243 - 1252 .

SU W ， HUANG A Q . A game theoretic framework for a next-generation retail electricity market with high penetration of distributed residential electricity suppliers ［J］. Applied Energy ， 2014 ， 119 （ 4 ）： 341 - 350 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

计及WCVaR评估的微电网供需协同两阶段日前优化调度

适用于微电网区块链的信用共识机制

基于主从博弈的虚拟电厂双层竞标策略