一种分布式电能交易系统及方法与流程

本发明属于能源互联网中的电能交易技术领域，尤其涉及一种微电网内分布式电能交易系统和方法。

2.

背景技术：

能源紧缺和环境污染是世界性难题，充分利用分布式可再生能源是解决这两个难题的有效途径。然而，由于分布式能源的间歇性和波动性特点，导致其难以直接参与大电网中的电能交易市场。因此，需要在本地建立分布式电能交易市场，以减小分布式电能并网对大电网造成的不利影响，同时又能够提高可再生能源的利用率。

传统的分布式电能采用用户自给自足，多余部分以固定价格上传的方式。这种交易方式一方面不能够在国家取消上网补贴后保证小型供电用户的利益，另一方面也无法协调产消者的用电行为，发挥其在调频调峰、预留备用的作用。

3.

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种微电网内的分布式电能交易系统和方法。

为了实现上述目的，本发明提供的微电网中分布式电能交易系统，包括多个用户能源管理器节点和一个区域能源管理器节点，各节点之间信息互通，形成区块链网络，用户能源管理器节点通过电力线与本地用户的智能电表相连。

所述用户能源管理器节点包括区块链数据模块、电信息收集模块、本地用户服务模块，各模块提供相应的api接口供其他模块访问，各模块的功能如下：

区块链数据模块：保存区块链的区块数据，包括用户历史交易信息和用户上传的电信息；执行部署在区块链中的智能合约，包括报价智能合约、执行智能合约。

电信息收集模块：根据用户接入负载预测用户的负荷需求，包括用电时段和对应时段的用电功率；根据天气信息，预测用户发电设备的产能；计算用户总的产能负荷，包括用/产电时段和对应时段电能功率；

本地用户服务模块：通过区块链数据模块获取区块链数据；通过电信收集模块获取用户电信息；制定用户交易策略；为用户提供查询交易信息的功能；

所述智能电表的功能包括充放电信息获取、充放电执行和充放电结果上传，其中充放电信息获取指通过本地用户能源管理器的区块链数据模块获取该智能电表在指定时段的充放电要求；充放电执行指根据充放电要求完成充放电；充放电结果上传指通过本地用户能源管理的器的区块链数据模块将充放电结果广播到整个区块链网络的所有能源管理节点；

所述的区域能源管理器块包括区块链数据模块、本地匹配服务模块，两个模块通过相应api接口访问彼此，各个模块的功能如下：

区块链数据模块：与用户能源管理的区块链数据模块功能相同；

本地匹配服务模块：通过区块链数据模块获取微电网中所有用户的交易计划信息，根据用户计划交易信息为用户匹配交易对象，并为匹配成功的用户调用执行智能合约；

本发明提供的微电网内分布式电能交易方法以连续双边拍卖为基础，包括以下步骤：

(1)上传电信息：本地用户服务模块通过用电信息收集模块获取用户在指定时段的电信息，并将信息上传至区块链；

(2)发布微电网用电需求：区域能源管理器的本地匹配服务模块获取用户上传的电信息，计算出微电网中指定时段用户的总产能负荷信息，制定允许用户报价区间，然后将信息和报价区间写入区块链中；

(3)上传交易计划：本地用户服务模块获取微电网在指定时段的总产能负荷信息和用户自身在指定时段的产能负荷信息，制定用户交易计划信息，并将信息上传到区块链中。

(4)匹配交易对象：区域能源管理器的本地匹配服务模块获取用户上传的交易计划，并根据交易计划为用户匹配交易对象，匹配成功后通过区块链数据模块为交易用户调用执行智能合约；

(5)广播交易结果：区域能源管理器的本地匹配服务模块通过区块链数据模块广播匹配结果和匹配结束后更新的微电网总产能负荷；

(6)调整交易计划：本地用户服务模块获取用户匹配结果，当用户未匹配成功时，用户服务模块调整用户交易计划，并将计划信息上传到区块链中；

(7)区域能源管理器重复步骤(4)；

(8)智能电表获取充放电信息，执行充放电，并将结果上传至区块链；

(9)区块链数据模块中的智能合约根据充放电结果，执行资金结算。

电能交易分成n个时隙，在每一个交易时隙用户上传一次电信息，根据电信息，可将用户分为购电用户c和售电用户p。其中，当用户产能负荷差值δe＝(eproduce-eload)＞0时为购电用户，当用户δe＝(eproduce-eload)＜0。

本地匹配服务模块对用户的匹配采取改进的连续双边拍卖机制，步骤为：

(1)服务模块取售电用户中报价最低的pi和购电用户中报价最高的cj,若满足售电用户的报价小于购电用户的报价，即pi,1≤pj,1，将pi与cj匹配，并令最终交易报价为：若pi,1＞pj,1，跳转至步骤(4)；

(2)对于售电用户pi可提供的电能ei和购电用户cj电能需求ej,若：ei＞ej，令双方交易电能为ej，将购电用户cj清除待匹配队列，售电用户可提供的电能更新为ei-ej，重新执行(1)；若：ei＜ej，令双方交易电能为ei，将售电用户pi清除待匹配队列，购电用户的电能需求更新为ej-ek，重新执行步骤(1)；若：ei＝ej，令双方交易电能为ei，将双方均清除待匹配队列，重新执行步骤(1)；若购电或售电用户有一方匹配完毕，执行步骤(3)；

(3)若售电用户最先匹配完毕，则剩余未匹配的购电用户电能需求由电网提供；若购电用户的最先匹配完毕，剩余未匹配的售电用户的电能可直接以最低允许报价卖给电网；

(4)服务模块为所有已成功匹配的用户调用执行智能合约。

本地用户服务模块在调整交易计划时，遵循最优报价策略：售电用户在本时隙内已匹配成功的售电用户最高报价的基础上减去一个退让值，购电用户在本时隙内已匹配成功的购电用户最低报价的基础上加上一个退让值。退让值由本地用户服务模块动态生成。

当售电用户在指定时段内未能按约完成供电，剩余电能将由电网以电网固定的市场价格补充。在考虑这种情形下资金结算的原则为：从本次售电总收益中减去电网补充电能应得的收益，剩余收益为售电用户所有。

4附图说明

图1为微电网内分布式电能交易系统整体架构图；图2为本发明中用户能源管理器和区域能源管理器模型图；图3为本发明中分布式电能交易流程示意图；图4为本发明中基于连续双边拍卖的匹配流程图。

5具体实施方式

下面将结合附图对发明提供的分布式电能交易系统及方法进行详细说明。

如图1及图2所示，本发明提供的一种微电网内分布式电能交易系统，包括一个区域能源管理器节点1和多个用户能源管理器节点2，各节点之间信息互通，形成区块链网络，用户能源管理器节点2通过电力线3与本地用户的智能电表4相连。

所述用户能源管理器节点2包括区块链数据模块5、本地用户服务模块6、电信息收集模块7，各模块提供相应的api接口供其他模块访问，各模块的功能如下：

区块链数据模块5：保存区块链的区块数据，包括用户历史交易信息和用户上传的电信息；执行部署在区块链中的智能合约，包括报价智能合约、执行智能合约。

本地用户服务模块6：通过区块链数据模块5获取区块链数据；通过电信收集模块7获取用户电信息；制定用户交易策略；为用户提供查询交易信息的功能；

电信息收集模块7：根据用户接入负载预测用户的负荷需求，包括用电时段和对应时段的用电功率；根据天气信息，预测用户发电设备的产能；计算用户总的产能负荷，包括用/产电时段和对应时段电能功率；

所述智能电表4的功能包括充放电信息获取、充放电执行和充放电结果上传，其中充放电信息获取指通过本地用户能源管理器2的区块链数据模块5获取该智能电表在指定时段的充放电要求；充放电执行指根据充放电要求完成充放电；充放电结果上传指通过本地用户能源管理器2的区块链数据模块5将充放电结果广播到整个区块链网络的所有能源管理节点1、2；

所述的区域能源管理器块包括区块链数据模块8、本地匹配服务模块9，两个模块通过相应api接口访问彼此，各个模块的功能如下：

区块链数据模块8：与用户能源管理2的区块链数据模块5功能相同；

本地匹配服务模块9：通过区块链数据模块8获取微电网中所有用户的交易计划信息，根据用户计划交易信息为用户匹配交易对象，并为匹配成功的用户调用执行智能合约；

电能交易分成n个时隙，在每一个交易时隙用户上传一次电信息，根据电信息，可将用户分为购电用户c和售电用户p。其中，当用户产能负荷差值δe＝(eproduce-eload)＞0时为购电用户，当用户δe＝(eproduce-eload)＜0。

本发明提供的微电网内分布式电能交易方法，以连续双边拍卖为基础，包括以下步骤：

(1)上传用电信息：本地用户服务模块6通过用电信息收集模块7获取用户在指定时段的电信息，并将信息上传至区块链；

(2)发布微电网用电需求：区域能源管理器1的本地匹配服务模块9获取用户上传的电信息，计算出微电网中指定时段用户的总产能负荷信息，制定允许用户报价区间，然后将信息和报价区间写入区块链中；

(3)上传交易计划：本地用户服务模块6获取微电网在指定时段的总产能负荷信息和用户自身在指定时段的产能负荷信息，制定用户交易计划信息，并将信息上传到区块链中。

(4)匹配交易对象：本地匹配服务模块9获取用户上传的交易计划，并根据交易计划为用户匹配交易对象，匹配成功后通过区块链数据模块8为交易用户调用执行智能合约；

(5)广播交易结果：本地匹配服务模块9通过区块链数据模块广播匹配结果和匹配结束后更新的微电网总产能负荷；

(6)调整交易计划：本地用户服务模块6获取用户匹配结果，当用户未匹配成功时，用户服务模块6调整用户交易计划，并将计划信息上传到区块链中；

(7)区域能源管理器1重复步骤(4)；

(8)智能电表4获取充放电信息，执行充放电，并将结果上传至区块链；

(9)区块链数据模块1、2中的智能合约根据充放电结果，执行资金结算。

本地匹配服务模块9对用户的匹配采取改进的连续双边拍卖机制，步骤为：

(1)服务模块9取售电用户中报价最低的pi和购电用户中报价最高的cj,若满足售电用户的报价小于购电用户的报价，即pi,1≤pj,1，将pi与cj匹配，并令最终交易报价为：若pi,1＞pj,1，跳转至步骤(4)；

(2)对于售电用户pi可提供的电能ei和购电用户cj电能需求ej,若：ei＞ej，令双方交易电能为ej，将购电用户cj清除待匹配队列，售电用户可提供的电能更新为ei-ej，重新执行(1)；若：ei＜ej，令双方交易电能为ei，将售电用户pi清除待匹配队列，购电用户的电能需求更新为ej-ek，重新执行步骤(1)；若：ei＝ej，令双方交易电能为ei，将双方均清除待匹配队列，重新执行步骤(1)；若购电或售电用户有一方匹配完毕，执行步骤(3)；

(3)若售电用户最先匹配完毕，则剩余未匹配的购电用户电能需求由电网提供；若购电用户的最先匹配完毕，剩余未匹配的售电用户的电能可直接以最低允许报价卖给电网；

(4)服务模块9为所有已成功匹配的用户调用执行智能合约。

本地用户服务模块6在调整交易计划时，遵循最优报价策略：售电用户在本时隙内已匹配成功的售电用户最高报价的基础上减去一个退让值，购电用户在本时隙内已匹配成功的购电用户最低报价的基础上加上一个退让值。退让值由本地用户服务模块动态生成。

当售电用户在指定时段内未能按约完成供电，剩余电能将由电网以电网固定的市场价格补充。在考虑这种情形下资金结算的原则为：从本次售电总收益中减去电网补充电能应得的收益，剩余收益为售电用户所有。