朱廷虎，劉洋，許立雄，饒萍，李振偉，吳涵

(四川大學電氣工程學院, 成都市 610065)

0 引 言

2017年10月，國家能源局發(fā)布了《關于開展分布式發(fā)電市場化交易試點的通知》，促使我國近年來持續(xù)推進分布式電源(distributed generation，DG)多主體直接電能交易試點工作[1]。微電網(wǎng)作為一種靈活自治的電網(wǎng)結構，能有效降低DG直接并網(wǎng)對配電網(wǎng)運行的影響，逐漸成為DG參與市場化交易的主要應用場景[2-3]。地域相鄰的微電網(wǎng)之間能量互動、信息互聯(lián)，形成局域微電網(wǎng)群電力市場，有利于提高微電網(wǎng)的經濟性及配電網(wǎng)的可靠性[4]。然而，微電網(wǎng)群頻繁、單筆量小的交易特性使得集中交易效率低下、維護成本高，而分布式直接電能交易模式雖能有效避免集中式運算乏力的問題，但仍難保證交易數(shù)據(jù)安全和可追溯[5]。因此，本文在微電網(wǎng)群分布式電能交易中引入?yún)^(qū)塊鏈技術。

作為一個可信的去中心化數(shù)據(jù)庫集，區(qū)塊鏈憑借其安全、高效、透明、可追溯的特點[6]可為分布式電能交易提供技術支撐。文獻[7]驗證了區(qū)塊鏈在DG交易領域的適應性。文獻[8]構建了基于區(qū)塊鏈技術的多主體利益均衡競標模型，但缺乏實際區(qū)塊鏈平臺運行的有效性驗證。文獻[5]基于連續(xù)雙向拍賣機制，設計了一種采用自適應進取性報價策略的直接電能交易模式，并分析了該策略下交易匹配效率的優(yōu)越性。文獻[9]提出基于區(qū)塊鏈的信用證明共識機制對DG違約風險進行管控，驗證了信用管理能有效維持能源市場秩序。文獻[10]構建了基于智能合約的區(qū)域能源交易基礎應用模型，并在區(qū)塊鏈平臺驗證所提模型的可行性。但上述文獻均未考慮配電網(wǎng)在分布式交易場景中過網(wǎng)費的收取問題，也未考慮過網(wǎng)費對交易撮合的公平性問題，缺乏分析計及過網(wǎng)費及DG用戶側信用值偏好等因素對電能交易匹配過程和成交結果的影響。

合理的過網(wǎng)費核算一方面能保證配電網(wǎng)收回成本，另一方面能促使微電網(wǎng)交易市場公平競爭。文獻[11]認為除國家核定基礎輸配電價外，過網(wǎng)費核算還應考慮交易雙方之間的電壓等級、電氣距離及占用電網(wǎng)資源。文獻[12]介紹了基于源流分析法和網(wǎng)絡定價法的過網(wǎng)費模型。文獻[13]通過設定基準收益率倒推過網(wǎng)費，提出適應光伏學習曲線的多階段過網(wǎng)費核算機制。上述文獻中過網(wǎng)費核算多屬于統(tǒng)一定價方式，并未充分考慮市場化環(huán)境中DG頻繁參與交易時產生的線路投資成本、線路使用成本及配電網(wǎng)的電能質量治理成本，不能根據(jù)每筆成交信息動態(tài)收取過網(wǎng)費以確保市場公平性和配電網(wǎng)運營成本回收。

綜上所述，本文提出一種基于區(qū)塊鏈技術的微電網(wǎng)群分布式電能交易模型，設計考慮過網(wǎng)費及購電用戶信用值偏好的智能合約。首先，針對傳統(tǒng)過網(wǎng)費定價方式存在的不足，綜合考慮配電網(wǎng)的運行投資成本，提出基于功率傳輸分布因子(power transfer distribution factors，PTDF)的動態(tài)過網(wǎng)費收取模型。其次，為滿足微電網(wǎng)的購電信用值偏好，保證在動態(tài)過網(wǎng)費模型下交易撮合的公平有序，構建計及信用值偏好的購電策略函數(shù)，并采用改進粒子群算法[14](improved particle swarm optimization，IPSO)對交易撮合過程進行求解。再次，為解決智能合約執(zhí)行過程中報價更新及配電網(wǎng)節(jié)點電壓偏移的問題，借助自適應進取型報價策略對每輪報價自動進行更新，采用隨交易輪次變化而動態(tài)更新的配電網(wǎng)安全校核方法。最后，通過Matlab仿真平臺及自建的以太坊電能交易平臺驗證本文所提交易模型的合理性和智能合約的有效性。

1 基于區(qū)塊鏈的微電網(wǎng)集群電能交易框架

1.1 微電網(wǎng)集群電能交易總體框架

微電網(wǎng)內部包含風光DG、儲能裝置、居民用戶和電動汽車負荷。微電網(wǎng)在自身內部電能盈余或缺額時，不再與配電網(wǎng)直接交易，而是與臨近的其他微電網(wǎng)進行電能交易，形成局域微電網(wǎng)集群電能交易市場。與集中式交易方式不同，本文引入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡作為交易主體的信息交互通道，以實現(xiàn)安全透明、高效經濟的分布式交易，具體的電能交易框架如圖1所示。

圖1 微電網(wǎng)群分布式電能交易框架

在該框架下，各微電網(wǎng)主體和配電系統(tǒng)運營商(distribution system operator，DSO)通過智能電表接入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡成為區(qū)塊鏈節(jié)點，每個節(jié)點均能隨時追溯歷史交易信息。此時，DSO主要為微電網(wǎng)群電能交易提供輔助服務，負責對微電網(wǎng)群交易結束后仍不能平衡的電能“兜底”、監(jiān)管微電網(wǎng)群真實交易結果、核實過網(wǎng)費計算準確性等事項。

以太坊智能合約具有較為成熟的編譯和部署環(huán)境，能保證交易自動可靠地執(zhí)行并激勵各交易節(jié)點共同監(jiān)督與維護區(qū)塊數(shù)據(jù)。同時，其抗51%攻擊及擴展性強的特點與安全性要求較高的多主體分布式電能交易具有一定契合度。此外，以太坊可設置固定的挖礦難度以縮小與Hyperledger Fabric在處理效率上的差距。因此，本文采用以太坊驗證所提交易模式，具體過程為：各交易節(jié)點將自身交易報價策略上傳到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，在滿足以太坊智能合約預制條件或規(guī)則時，智能合約自動執(zhí)行交易撮合和資金結算(合約流程由1.2節(jié)詳細介紹)后由共識機制將交易結果打包成區(qū)塊，并保存在區(qū)塊鏈上。

1.2 基于智能合約的微電網(wǎng)集群電能交易流程

作為一種由事件觸發(fā)而自動運行在區(qū)塊鏈上的代碼，智能合約能夠在沒有第三方機構的情況下實現(xiàn)微電網(wǎng)群可信的電能交易，并保證交易結果可追溯且不可逆轉。本文設計了微電網(wǎng)群電能交易智能合約，如圖2所示。該合約分為市場準入核驗階段、交易信息上報階段、交易撮合階段、安全校核階段及交易執(zhí)行和結算階段。

圖2 智能合約執(zhí)行流程圖

1)市場準入核驗階段。為保證交易節(jié)點身份真實性，微電網(wǎng)需在市場監(jiān)管機構備案并獲得相應數(shù)字證書后才能在區(qū)塊鏈交易平臺進行注冊，購電微電網(wǎng)需向自身賬戶存入一定押金才能進入市場。

2)交易信息上報階段。各微電網(wǎng)由其智能電表隨機生成一加密字符串，并與其真實報價、報量及信用值偏好等信息相連，經Hash加密后密封上報到智能合約中。一輪上報時間截止時，各微電網(wǎng)需公開自身報價字符串，智能合約將驗證接收的密封報價解密后是否與該字符串一致。若一致，則進入下一階段，否則該報價無效。

3)交易撮合階段。首先，以一輪雙向拍賣的出清方式對交易主體進行初篩，確定本輪購售電主體數(shù)量并排序。其次，基于本文第2節(jié)構建的動態(tài)過網(wǎng)費模型，并結合DSO節(jié)點向智能合約提供的配電網(wǎng)結構、線路參數(shù)及監(jiān)測到的各微電網(wǎng)電能質量級別等信息，智能合約可執(zhí)行3.3節(jié)構建的交易撮合函數(shù)進行交易配對。最后，針對未撮合成功的交易節(jié)點，其需調整交易策略后進入下一輪交易。

4)安全校核階段。本文假設配電網(wǎng)線路容量足夠大，微電網(wǎng)群交易不會造成潮流越限，僅考慮配電網(wǎng)節(jié)點電壓偏移的問題。在校核時，智能合約依據(jù)步驟3)的撮合結果調用3.5節(jié)中的滾動約束校核函數(shù)，并判斷配電網(wǎng)節(jié)點電壓偏移幅值是否在允許范圍內。對符合要求的交易對，記錄為有效交易并簽約；反之，則解除該交易匹配。

5)交易執(zhí)行和結算階段。當所有微電網(wǎng)群均滿足購、售電能需求或達到交易輪次上限時，智能電表根據(jù)有效簽約訂單完成電能傳輸，并將實際傳輸電量數(shù)據(jù)上傳智能合約進行成交費及過網(wǎng)費結算(本文設過網(wǎng)費由購電方上繳給DSO節(jié)點)。部分微電網(wǎng)由于預測偏差或信用值偏好等因素導致其電能仍不能平衡，則這部分電量可按分時電價出售給配電網(wǎng)或向配電網(wǎng)備用機組購買。

2 基于PTDF的動態(tài)過網(wǎng)費模型

現(xiàn)行過網(wǎng)費收取辦法暫為按電壓等級和輸電及電力消納范圍分級確定的統(tǒng)一定價模式[13]。而各微電網(wǎng)節(jié)點在交易中具有交易頻次高、數(shù)量小、傳輸距離不一等特點，若仍采取統(tǒng)一定價模式會導致交易主體之間出現(xiàn)不公平、不對等現(xiàn)象。因此，本文提出一種動態(tài)過網(wǎng)費模型，該模型下的過網(wǎng)費收取能跟隨交易主體的交易量、交易時間、電氣距離、占用線路情況、電能質量級別等因素的不同而動態(tài)調整。

當購電方i與售電方j達成交易功率Pij時，動態(tài)過網(wǎng)費Cdnf的具體計算方法如下：

(1)

1)線路長期增量成本Zl。

從配電網(wǎng)設備投資層面看，配電網(wǎng)各節(jié)點的負荷容量變化會影響其線路投資成本，有必要明確節(jié)點容量變化與配電網(wǎng)投資成本的關系[15]。本文采用長期增量成本法對線路長期投資成本建模為：

(2)

(3)

(4)

(5)

ΔPl=kptdf,ij,lPij

(6)

2)線路使用成本Dl。

線路使用成本Dl主要包含因輸電網(wǎng)損及占用電網(wǎng)資產而對配電網(wǎng)支付的補償費用，該成本模型考慮了節(jié)點間的電氣距離、網(wǎng)損率、成交量及配電網(wǎng)的營收效益。

Dl=γ(1+ηD)dijΔPl

(7)

(8)

式中：γ是單位電氣距離傳輸單位電能價格；ηD是配電網(wǎng)收益率，本文取為折現(xiàn)率；dij是節(jié)點i與j的電氣距離；ηl,loss是網(wǎng)損率；Lij是節(jié)點i與j功率交互所經過的配電網(wǎng)支路數(shù)。

用戶側對購入的電能質量要求越高，則配電網(wǎng)在電能治理方面投入的運營成本、設備成本和維護成本也相應越高。本文采取基于熵權法的Topsis模型對各售電主體電能質量進行綜合評估并劃分為4個等級[17]。建立電能治理成本模型[18]如下：

(9)

3 計及動態(tài)過網(wǎng)費并考慮購電側信用值偏好的交易過程分析

一般而言，配電網(wǎng)負責傳輸各交易主體電能時，物理層面上各售電方的電能已被同質化[19]，但電力市場消費者仍可對售電方的合同履約程度、電能質量等方面提出要求。

3.1 信用評估指標

本文交易模式下，購電方需提前向智能合約存入大于自身報量和報價乘積的資金，每筆交易按簽約金額足額支付，暫不考慮其違約問題。對于售電方，若其發(fā)電量大于簽約電量，則不影響合約執(zhí)行；反之，則影響與之匹配的購電方的用能平衡，其違約行為會造成購電方額外的經濟損失。

為此，基于售電方合約完成率并結合歷史成交電量數(shù)據(jù)，構建其信用值指標如下：

(10)

3.2 計及用戶購電信用值偏好的購電目標函數(shù)

連續(xù)雙向拍賣機制以簡單有序的優(yōu)點廣泛用于分布式電能出清，但在動態(tài)過網(wǎng)費模型下計及用戶的購電信用偏好時，僅采用單次雙向拍賣匹配交易，不能很好地滿足購電側需求。如圖3所示，買方1在扣除過網(wǎng)費后的報價會比買方2更低，仍將買方1優(yōu)先于買方2進行交易撮合易形成不公平的市場環(huán)境。此外，買方3的最低信用值要求大于賣方3的實際信用值，仍單純按連續(xù)雙向拍賣機制進行匹配不能保證其信用值偏好。因此，本文提出一種計及購電偏好的購電策略函數(shù)。

圖3 交易撮合過程示意圖

以一輪交易匹配過程為例，在滿足自身信用偏好的情況下，購電方希望其交易支出費用最小，則購電方i的購電策略函數(shù)可表示為：

(11)

(12)

3.3 基于IPSO的撮合過程求解

撮合機制的主要任務是在滿足如線路校核及購電偏好等約束時盡量匹配更多交易對。以一輪交易為例，設Nb和Ns分別為購、售電微電網(wǎng)數(shù)量，Pb,i和Ps,j分別為購、售電微電網(wǎng)i和j的申報電量。以一輪雙向拍賣對交易主體進行初篩，具體為：

(13)

需要說明的是，每執(zhí)行一次雙向拍賣函數(shù)后，將購電方以報價遞減的順序編號為1,2,…,i-1,i,…,Ni，智能合約按照該編號依次執(zhí)行相應的購電策略函數(shù)Si，直至最后一個購電方Ni執(zhí)行后結束本輪交易撮合，未滿足其期望成交額的購售方可調整自身報價策略以進入下一輪匹配競爭中。整個撮合過程實質上是一種多購電主體依次進行的非線性尋優(yōu)過程，其不等式約束上下界會隨著尋優(yōu)次序動態(tài)調整。傳統(tǒng)求解方法往往要求目標函數(shù)連續(xù)可導，通常難以處理具有多約束、離散和連續(xù)變量并存的優(yōu)化模型。而較為前沿的強化學習方法在處理本文模型時難以構建適用的獎懲函數(shù)，訓練樣本可能無法覆蓋所有決策情況。因此，本文采用模型簡單、收斂較快且全局尋優(yōu)能力強的IPSO算法對該過程進行求解，IPSO粒子更新過程參考文獻[14]。

3.4 自適應報價更新策略

為規(guī)范交易市場環(huán)境并保證各交易主體報價時效性，智能電表內部嵌套有報價策略和報價更新計算程序[20]。參與電能交易的微電網(wǎng)按照自身實際電能需求參考報價策略對每次交易進行首輪報價，若該輪交易不成功則智能電表將根據(jù)其偏好自動更新報價進入下一輪交易，直到本次交易結束。微電網(wǎng)具體策略詳述于后。

1)首輪報價策略。

若微電網(wǎng)為售電方，則其首輪報價策略為：

(14)

若微電網(wǎng)為購電方，則其首輪報價策略為：

(15)

式中：μ∈(0,1)，表征購電用戶偏好，本文取0.5。

2)報價更新策略。

本文交易模式下多微電網(wǎng)主體之間屬于完全競爭性交易范疇，各主體不能通過自身單方面左右市場，最終成交均價會基于供需關系而趨于競爭性均衡。均衡價格可通過近期的M筆成交價格加權后進行估計，即：

(16)

式中：κi為第i筆交易價格pi在均衡價格pe中所占的權重值，可采用序關系分析法解得[21]。

基于自適應進取型策略，購、售電雙方可根據(jù)均衡價格和上一輪最優(yōu)成交價格進行如下報價更新：

(17)

(18)

3.5 基于VSCs的多輪滾動約束校核

節(jié)點電壓敏感度系數(shù)(voltage sensitivity coefficients，VSCs)常用來反映交易節(jié)點功率注入對其電壓幅值的影響[23]，本文采用一種基于復合導納矩陣的解析法計算VSCs[24]。因本文只涉及有功功率交易，故僅考慮有功對配電網(wǎng)節(jié)點電壓的影響。具體計算公式為：

(19)

式中：Vi為節(jié)點i電壓幅值標幺值；?Vi/?Pl表示節(jié)點i的VSCs值；V″i與Vi互為共軛；Y=(Yij)為節(jié)點導納矩陣；D和F分別代表PQ節(jié)點和平衡節(jié)點集合。根據(jù)上述求得的VSCs值，進而可計算配電網(wǎng)節(jié)點電壓偏移幅值ΔVj：

(20)

(21)

在單筆交易過程中，根據(jù)每輪交易功率ΔPl滾動求取電壓偏移量ΔVj。若ΔVj超過閾值(本文設為 ±0.02 pu[22])，則取消本輪交易撮合，各交易主體重新報價以進入下一輪交易。每輪交易重復上述校驗過程，以確保整筆交易結束后各節(jié)點電壓均處于正常幅值。

4 算例分析

本文在Windows10 64 bit操作系統(tǒng)中，通過Matlab平臺和自行搭建的以太坊交易平臺進行仿真實驗。如圖4所示，在IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)下，設置10個購電微網(wǎng)(B1至B10)，分別部署在4、6、10、14、18、20、21、25、28、31號節(jié)點；設置10個售電微網(wǎng)(S1至S10)，分別部署在1、5、9、12、15、16、22、23、30、33號節(jié)點。其中，線路折現(xiàn)率設置為0.1，負荷增長率為0.03，單位電氣距離傳輸單位電能的價格為0.02元/[km·(kW·h)]。各售、購電微電網(wǎng)意愿交易電量見附錄A圖A1、A2，電能質量等級、售電微電網(wǎng)信用值、購電微電網(wǎng)信用值偏好閾值分別見附錄A圖A3—A5。配電網(wǎng)分時電價見附錄A表A1。IEEE 33節(jié)點系統(tǒng)線路信息、線路阻抗信息分別見附錄A表A2—A3。

圖4 IEEE 33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)

需要說明的是，本文基于IPSO的尋優(yōu)過程以及安全校核的潮流計算在Matlab中完成，并在每輪交易中將其計算結果以常數(shù)的形式部署在智能合約中。通過以太坊客戶端Ganache新建私有鏈，并配合Metamask錢包可查看部署在該私有鏈上的智能合約執(zhí)行結果。其中，在私有鏈交易中設置1單位人民幣與1單位以太幣等值，以太幣僅反映智能合約執(zhí)行后交易結果的賬本信息，不具有市場價值，實際交易結算方式依然采用人民幣。

4.1 微電網(wǎng)群電能交易結果分析

圖5中的柱狀圖為交易結束后在微電網(wǎng)之間達成的總成交電量；在計及本文提出的過網(wǎng)費模型下，藍、黑曲線分別表示采取本文優(yōu)化策略和傳統(tǒng)連續(xù)雙向拍賣策略時過網(wǎng)費占總交易費用的比率。

圖5 購電微電網(wǎng)的成交電量圖

在02:00、18：00、21:00、22:00這4個時刻，所有購電微電網(wǎng)節(jié)點均能與符合其信用值偏好的售電微電網(wǎng)達成交易，買到自身預期電量。在09:00—14：00，售電微電網(wǎng)出售總電量處于低谷，購電微電網(wǎng)的購電需求增加，導致整個市場電能供不應求，且部分售電主體由于信用值不滿足市場閾值，購電微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交互總電量有所增加。在其他時刻，盡管售電微電網(wǎng)總售電量大于購電微電網(wǎng)總購電量，但由于部分購電微電網(wǎng)對售電方信用值要求較高，配電網(wǎng)將承擔微電網(wǎng)之間由于信用值未成交的電量。以05:00為例，市場中售電節(jié)點總申報量為6.197 MW·h，購電節(jié)點總申報量為5.171 MW·h，整個交易過程持續(xù)3輪，最終各購售節(jié)點間總成交電量為4.647 MW·h，購電節(jié)點向配網(wǎng)買入0.491 MW·h，售電節(jié)點向配電網(wǎng)賣出1.518 MW·h。由于售電節(jié)點9、12、33的信用值分別為75、72、78，處于競爭劣勢；而購電節(jié)點4在購電報價低于其他節(jié)點的情況下，仍保留最低信用值為80的購電偏好，導致其在分布式市場中只能在節(jié)點16購得0.184 MW·h，需向配電網(wǎng)購買0.491 MW·h。與不考慮用戶購電信用值偏好相比，盡管考慮購電用戶信用值偏好會使得市場整體成交額減少，但購電用戶能夠從違約率更低的售電方購買電能，能有效減小因違約問題而向輔助服務市場購電的支付成本；此外，市場中售電方的響應不確定性整體有所降低，使得配電網(wǎng)運行波動性更小。

由圖5中的曲線圖可知，與傳統(tǒng)的連續(xù)雙向拍賣方式相比，采用本文所提優(yōu)化策略時的過網(wǎng)費比率總體偏低。在整體成交電量相差不多的情況下，本文優(yōu)化策略會根據(jù)購、售雙方實際線路使用成本、線路投資成本及電能質量治理成本動態(tài)更新交易配對，購電方在每輪交易中以價格高低的優(yōu)先級次序匹配該輪售電方的方式能夠直接有效地保證其總體成交費用最小，進而間接促使整個交易市場總體過網(wǎng)費占比較小，有助于提高市場中購電微電網(wǎng)的整體收益。

4.2 動態(tài)過網(wǎng)費對交易結果的影響分析

為驗證本文所提過網(wǎng)費模型的有效性與合理性，選取03：00時的初始上報信息作為基礎數(shù)據(jù)。保留4.1節(jié)參數(shù)設置的情況下，購電微電網(wǎng)各自的交易對象及相應的交易電量信息如圖6所示。

圖6 03:00時購電節(jié)點成交電量

具體而言，在執(zhí)行3輪交易匹配過程后，購電微電網(wǎng)共達成19筆交易，最終各購電微電網(wǎng)具體成交電量為：0.311、0.072、0.085 MW·h；0.051、0.212、0.574 MW·h；0.229 MW·h；0.233 MW·h；0.624 MW·h；0.468 MW·h；0.579、0.014 MW·h；0.239、0.021、0.013、0.336、0.005 MW·h；0.67；0.309 MW·h(分別對應購電節(jié)點B1—B10的購電量，其中兩筆交易與DSO達成)。經分析，購電節(jié)點4在市場中未購得其預期電量，仍需向配電網(wǎng)購入0.085 MW·h；而購電節(jié)點31直至交易結束都未達成一筆交易，全部預期電量0.309 MW·h均從配電網(wǎng)處購得。

進一步，將負荷增長率調整為0.04，單位電氣距離傳輸單位電能的價格調整為0.025元/[km·(kW·h)]，各購電微電網(wǎng)的成交結果如圖7所示。與圖6成交結果對比可知，不同參數(shù)設置下的過網(wǎng)費模型對交易匹配結果有重大影響。

圖7 過網(wǎng)費參數(shù)調整后03:00時購電節(jié)點成交電量

4.3 平均成交價格和報價策略分析

圖8展示的是微電網(wǎng)群在一天24個時刻內分別采取本文優(yōu)化方案與傳統(tǒng)雙向拍賣方案時的平均成交價格。由圖8可知，本文方案的整體平均成交價格較傳統(tǒng)的雙向拍賣方案的平均成交價格低。其主要原因在于本文優(yōu)化方案以購電微電網(wǎng)為優(yōu)化主體，優(yōu)化目標是在每輪交易中最小化其自身成交費用，這有益于購電微電網(wǎng)更傾向于選擇線路長期投資成本更低、電氣節(jié)點距離更近及電能質量等級更高的售電微電網(wǎng)進行交易，進而促使整個交易市場總體過網(wǎng)費相較于傳統(tǒng)雙向拍賣方案更低。因此，本文優(yōu)化方案更能提高購電微電網(wǎng)參與市場交易的積極性，同時也能對配電網(wǎng)實際投資與運行成本進行分擔，保障配電網(wǎng)的合理收益。

圖8 平均成交價格對比圖

此外，兩種方案的平均成交價格均在配電網(wǎng)的購、售電價區(qū)間范圍內，與“定價上網(wǎng)，余電并網(wǎng)”的交易模式相比，基于本文報價策略的交易模式能促使購、售電能雙方均獲得更大的利潤空間。

4.4 安全校核有效性分析

本文設置節(jié)點電壓幅值約束上下限分別為1.02 pu和0.98 pu，圖9展示了考慮電壓偏移安全約束校核后的節(jié)點電壓幅值波動范圍。

圖9 節(jié)點電壓幅值分布范圍

從圖9中節(jié)點電壓幅值散點分布可知，一天內多數(shù)節(jié)點的電壓幅值分布在1.0 pu附近，節(jié)點27—33在時段08:00—20:00的電壓幅值接近下限值0.98 pu，節(jié)點9—18在時段24:00—01:00的電壓幅值接近上限值1.02 pu。但在全時段內，所有節(jié)點的電壓幅值均保持在約束區(qū)間范圍內，說明本文設計的節(jié)點電壓偏移校核方法具有一定的有效性。

4.5 智能合約執(zhí)行結果

本文采用Solidity語言編寫智能合約后，并借助Remix編譯器將編寫完成的智能合約部署在自建的私有鏈上，通過Metamask錢包查閱交易信息。設所有購、售電微電網(wǎng)的賬戶初始金額均為1 000.00元，表1展示了購電微電網(wǎng)在03:00的交易信息，智能合約交易記錄如附錄A圖A6所示。分析表1可知，節(jié)點4和節(jié)點31向DSO購入0.085 MW·h和0.309 MW·h的電量后，分別向DSO賬戶轉入55.25元和200.85元，最終DSO賬戶結余為1 256.10元，能夠與實際交易金額相對應。此處智能合約交易記錄信息可驗證智能合約在交易結算后轉賬無誤，以結果為導向確認了智能合約的有效執(zhí)行。

表1 購電節(jié)點交易信息

5 結 論

針對集中式交易模式存在信息安全風險大、運行成本高等弊端，并考慮到統(tǒng)一定價的過網(wǎng)費收取存在的不足，本文基于區(qū)塊鏈技術提出一種考慮動態(tài)過網(wǎng)費及購電偏好的微電網(wǎng)群分布式電能交易模型，并設計相應的智能合約。得到如下結論：

1)本文所提優(yōu)化策略模型能有效撮合計及購電偏好的微電網(wǎng)群交易，與傳統(tǒng)的連續(xù)雙向拍賣撮合方式相比，本文所提方案能優(yōu)化整體過網(wǎng)費占總交易費用的占比，有益于節(jié)省購電主體成本。

2)所提動態(tài)過網(wǎng)費模型能夠根據(jù)電氣節(jié)點距離、線路使用成本及電能質量治理成本等因素動態(tài)調整，驗證了動態(tài)過網(wǎng)費對交易結果的影響。

3)與傳統(tǒng)集中式的交易模式相比，本文的交易模式能促進購售電雙方市場參與積極性。VSCs安全校核法能有效避免配電網(wǎng)節(jié)點電壓偏移越限，交易結果驗證了所設計智能合約的合理有效性。

在未來的工作中將進一步完善計及過網(wǎng)費并考慮用戶側多類別購電需求的電能交易模式，優(yōu)化交易主體報價策略及簡化尋優(yōu)模型，探索強化學習在非線性模型優(yōu)化領域的應用并改進智能合約共識機制，以期構建實時分布式電能交易系統(tǒng)。