交易驱动的配电网运行机制，模型与方法

Distributed generators (DGs) and smart devices (SDs) are increasingly penetrating distribution power systems (DPSs), presenting both challenges and promises to the economic and secure operation of a DPS. It is feasible to address the uncertainty arising from DGs and conventional loads using the flexibility of SDs. This project will study the mechanisms, techniques, and methods that enable a transactive and decentralized DPS. First, we design a transactive mechanism for DPSs based on auction theory, explore suitable transaction rules, and propose an algorithm to clear transactions efficiently. With this, the security and economy of a DPS can be maintained by the coordination of distributed and autonomous prosumers. Second, we propose a decentralized DPS operation technique based on blockchain, and customize the scale of blockchain for DPSs. This will address the trust, regulation, security, and transparency issues arising from decentralized DPS operation. Third, based on Bayesian learning theory, we propose an operating and trading strategy for SDs that features self-learning and self-updating, enabling SDs to self-learn consumer behaviors and preferences. This can reduce the transaction costs and efforts for prosumers. Hopefully, the above work can deliver smart operation and automated transactions for DPSs with an increasing number of DGs and SDs.

高比例的分布式发电和智能设备给配电网运行带来了重大挑战和机遇，须利用智能设备的弹性平抑分布式发电和常规负荷的不确定性。为此，本项目拟研究交易驱动、去中心化的新型配电网运行机制、技术与方法。首先，基于拍卖理论设计交易驱动的配电网运行机制，制定适合的交易规则，建立配电网交易的快速计算方法，通过配电网中所有成员的分散自治、协同互动实现配电网的安全经济运行。其次，基于区块链思想建立去中心化的配电网运行技术，为配电网量身定制区块链的规模，以解决去中心化配电网运行面临的互信、监管、安全性、透明性问题。最后，基于贝叶斯学习思想提出自我学习、持续更新的智能设备运行、交易策略，实现智能设备对用户行为偏好的自感知，以减少用户的交易成本和时间投入。期望本项目能为高比例分布式发电和智能设备接入下配电网的运行智能化及交易自动化提供解决方案。

本项目建立了交易驱动的配电网运行机制，模型与方法，为当前配电系统运行难题提供了理论和技术解决方案，能够支撑我国节能减排与能源高效利用，推动能源行业市场化改革进程以及能源系统信息化与智能化建设，响应国家的区块链技术产业创新发展战略。（一）构建了价格驱动、分散自治的配电系统运行理论，解决了现有运行手段难以满足参与主体自治运行、隐私保护、灵活决策的难题。（1）发现了海量不确定性发用电资源在价格驱动下供求实时平衡的规律，提出了价格驱动的配电系统运行机制，解决了海量参与主体隐私保护和自治运行的难题、不确定性的定价问题以及高不确定性环境下的电力供求实时平衡难题。（2）提出了面向分散自治配电系统运行的高效优化算法，突破了分布式优化算法求解时间长、对初值敏感的瓶颈。（3）提出了价格驱动、分散自治配电系统运行机制下市场主体的发用电决策方法，解决了参与主体在不确定、不完备信息环境下的行动决策难题。以上科学发现为配电系统运行和市场化改革奠定了机制和架构基础。（二）提出了基于区块链的配电系统运行理论与技术，消除了参与主体之间的互信障碍。（1）发现了配电系统运行中多利益主体之间的信任机理，揭示了配电系统中各方的潜在失信行为和区块链对失信行为的防范能力，填补了国内外对区块链所带来效益定量分析方面的空白。（2）首次建立了区块链在配电系统的“功能、主体、属性”三维应用技术框架，被认为“为交互能源系统的实施提出了一种新的方向”。（3）提出了面向配电系统运行的区块链底层共识技术，克服了主流区块链技术不支持复杂运算、难以支撑配电系统运行的瓶颈。以上科学发现为配电系统运行和市场化改革奠定了信任基础。