許 倫，王蓓蓓，李雅超，許洪華，劉少君，朱 紅

（1. 東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096；2. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 南京供電分公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

實現(xiàn)分布式能源DERs（Distributed Energy Re?sources）的有效開發(fā)是未來實現(xiàn)“雙碳”目標的重要途經(jīng)，DERs的快速發(fā)展使得傳統(tǒng)的電力用戶成為兼具發(fā)電能力的產(chǎn)銷者［1］。因此，積極開發(fā)配電系統(tǒng)電力市場，可以優(yōu)化配電系統(tǒng)內(nèi)的DERs 利用效率，緩解配電系統(tǒng)內(nèi)部DERs 的消納壓力，解決新形勢下DERs的高滲透率問題［2-3］。

事實上，由于信息和通信技術(shù)的新進展，區(qū)塊鏈以及其他分布式賬本技術(shù)的出現(xiàn)，為配電系統(tǒng)電力交易提供了一種合適的交易平臺及架構(gòu)，許多學(xué)者已將區(qū)塊鏈技術(shù)視為實現(xiàn)點對點P2P（Peer-to-Peer）交易的基礎(chǔ)。文獻［4］針對傳統(tǒng)的集中交易模型存在成本高、效率低、透明度低等問題，提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的P2P 交易機制。在此基礎(chǔ)上，文獻［5-6］分別針對P2P 市場交易模式在微電網(wǎng)、需求響應(yīng)等方面的應(yīng)用進行了進一步探索，證明了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的可行性。

然而，不同于普通商品交換，在配電系統(tǒng)中開放分散的P2P 市場缺乏統(tǒng)一調(diào)度中心協(xié)調(diào)的情況下允許用戶彼此交易能源，必然會對配電網(wǎng)的運行狀態(tài)產(chǎn)生影響甚至會危及系統(tǒng)安全運行，因此文獻［7］認為在配電網(wǎng)中進行P2P 交易需要設(shè)置配電網(wǎng)的物理約束。

目前，針對P2P 交易對配電網(wǎng)安全運行的影響，國內(nèi)學(xué)者大多采用傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)運營商DSO（Distribution System Operator）安全校驗的方法，需要在交易匹配結(jié)束后再進行集中的安全校核過程，違背了P2P 交易的初衷，降低了P2P 交易的效率。國外學(xué)者雖然針對分布式安全校驗進行了研究，但很少基于區(qū)塊鏈的運算能力進行建模分析，判斷交易安全影響的過程需要對每筆交易進行復(fù)雜的計算［8-9］，計算復(fù)雜度高，運算時間長，難以通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)。文獻［10］通過Node.js 模塊實現(xiàn)了區(qū)塊鏈平臺和數(shù)值優(yōu)化平臺的聯(lián)動，將復(fù)雜的安全判斷和交易撮合計算通過鏈下平臺實現(xiàn)，解決了區(qū)塊鏈平臺運算能力限制的問題，但帶來了隱私泄露的風險。同時，部分學(xué)者基于直流模型在配電網(wǎng)中展開研究，使計算模型轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€線性化模型，降低了運算難度，但造成了誤差［11-12］。在配電市場開展P2P 交易，由于配電網(wǎng)的輻射狀結(jié)構(gòu)，線路阻塞不再是系統(tǒng)運行的首要約束［13］，節(jié)點電壓越限成為配電網(wǎng)安全校核的主要對象，但目前的文獻主要從阻塞和網(wǎng)損角度進行考慮［14］，對電壓質(zhì)量問題考慮不足。

為此，本文設(shè)計了一種以配電網(wǎng)安全為導(dǎo)向的分布式資源P2P 交易機制，其核心思想是將配電網(wǎng)安全校核過程加入分布式資源P2P 交易撮合模型中，同時實現(xiàn)交易匹配和安全校核，保證系統(tǒng)安全運行，提高交易完成效率；同時，為了保證交易模型能夠部署在區(qū)塊鏈上，實現(xiàn)利用區(qū)塊鏈有限的運算能力完成交易過程全鏈上求解，基于配電網(wǎng)的物理和運行特征進行P2P 交易對于配電網(wǎng)安全影響的靈敏度模型推導(dǎo)，基于靈敏度模型對P2P 交易過程實現(xiàn)線性化和簡化；最后，針對本文提出的P2P 交易機制設(shè)計了相關(guān)智能合約，并在以太坊平臺上進行了仿真驗證。

1 配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的P2P市場交易架構(gòu)設(shè)計

當前在配電網(wǎng)開展的電力交易涉及多種類型的市場機制，至少包含存在DSO 的集中式交易機制以及基于分布式的P2P 交易機制。考慮到P2P 市場運行初期，其交易量和規(guī)模均不大，因此配電網(wǎng)的電力交易主要由集中式市場完成，P2P 市場更多地是作為集中式交易的補充，本文聚焦于配電網(wǎng)集中式市場完成后，利用集中式市場交易結(jié)果的潮流斷面信息對配電網(wǎng)安全運行進行評估，指導(dǎo)P2P 市場展開以配電網(wǎng)安全為導(dǎo)向的市場出清過程。此時，由于集中式市場完成了配電網(wǎng)絕大多數(shù)能源交易，交易規(guī)模較小的P2P 交易在當前斷面下，配電網(wǎng)尚存的可輸送能力是一個隨P2P 交易配對路徑變化的線性系統(tǒng)［15］，通過對配電網(wǎng)執(zhí)行集中交易結(jié)果的潮流斷面信息可以推導(dǎo)出P2P 交易對電網(wǎng)影響的靈敏度模型，用以衡量P2P 交易對配電網(wǎng)網(wǎng)損以及節(jié)點電壓的影響，對應(yīng)參數(shù)分別為網(wǎng)損靈敏系數(shù)CLS和電壓靈敏系數(shù)CVS。

配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的P2P 市場交易架構(gòu)如圖1 所示，在集中式交易結(jié)果的執(zhí)行過程后，DSO利用潮流斷面信息可以計算各個節(jié)點的CVS和CLS，用戶P2P交易對電網(wǎng)的影響可以視為關(guān)于CVS和CLS的線性化模型，因此可以利用DSO 傳輸?shù)某绷鲾嗝嫘畔㈤_展以配電網(wǎng)安全為導(dǎo)向的P2P交易。

圖1 配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的P2P市場交易架構(gòu)Fig.1 P2P market transaction architecture oriented by distribution network security

在DSO 集中出清之后，用戶購、售電的剩余交易意愿可以通過區(qū)塊鏈平臺支撐的P2P 市場完成，通過在P2P交易過程中嵌入CVS和CLS，簡化了交易安全校驗過程，使得校驗過程融入P2P 撮合過程，提升了交易效率，并且支撐P2P 交易的區(qū)塊鏈平臺不再需要接入額外的優(yōu)化軟件，避免了鏈下求解的隱私泄露問題。因此下文基于以太坊Remix 平臺搭建配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的P2P 市場交易平臺，同時考慮到平臺運算能力的限制，在用戶的智能合約中嵌入CVS和CLS，設(shè)計基于區(qū)塊鏈技術(shù)的P2P交易機制。

2 P2P交易靈敏度模型推導(dǎo)

區(qū)塊鏈平臺的運算能力限制使得傳統(tǒng)的潮流計算方法難以適用。本文考慮到在P2P 交易規(guī)模較小的情況下，配電網(wǎng)尚存可輸送能力是一個線性系統(tǒng)，因此通過線性化潮流推導(dǎo)，得到評估P2P 交易安全影響的靈敏度模型，降低安全校驗難度。

2.1 電壓靈敏系數(shù)模型

本文通過DSO 傳輸?shù)某绷鲾嗝嫘畔ⅲü?jié)點注入功率、電壓）以及配電網(wǎng)公布的系統(tǒng)參數(shù)，進行CVS的推導(dǎo)，得到可以反映節(jié)點負荷功率變化對系統(tǒng)各個節(jié)點電壓影響的靈敏度模型，假設(shè)支路的首、末節(jié)點分別為i、j，支路首、末節(jié)點的電壓及其相角分別為（Vi，δi）、（Vj，δj），支路阻抗為Zij=rij+jxij。

基于前期工作［16］，已知節(jié)點i的注入功率可拆分為只與節(jié)點電壓幅值有關(guān)的前項以及只與節(jié)點電壓相角有關(guān)的后項，因此可以寫成如下矩陣形式：

式中：P′、Q′、δ′、V′分別為不包含根節(jié)點的有功功率、無功功率、電壓相角、電壓幅值的向量；B′1、B′2分別為矩陣B1、B2去除第一行和第一列后的矩陣；Bc1、Bc2分別為矩陣B1、B2的第一列元素去除第一行后的向量；BE為由B1、B2組成的矩陣；V1、δ1分別為根節(jié)點的電壓幅值、相角。

B1、B2的元素可以表示為：

式中：NB為系統(tǒng)節(jié)點數(shù)目。

因此，當配電系統(tǒng)節(jié)點負荷發(fā)生變化時，其對配電系統(tǒng)各個節(jié)點電壓的影響可以進行量化，即CVS：

2.2 網(wǎng)損靈敏系數(shù)模型

假定線路功率的正方向為父節(jié)點流向子節(jié)點，流過支路Lk的潮流可以表示為：

同時，節(jié)點i負荷有功變化對支路Lk有功網(wǎng)損的影響可以表示為：

因此，對于DSO 傳輸?shù)某绷鲾?shù)據(jù)，通過式（4）—（6）的前推回代，可以推導(dǎo)得出節(jié)點i負荷有功變化對于系統(tǒng)網(wǎng)損的影響，即CLS：

式中：NL為系統(tǒng)支路數(shù)。

由式（3）及式（7）可以看出，對于特定的潮流斷面，各個節(jié)點負荷的單位變化對系統(tǒng)各個節(jié)點的電壓及系統(tǒng)總網(wǎng)損的影響是線性的，且靈敏系數(shù)可以通過集中式交易的潮流斷面得到。

3 基于靈敏系數(shù)的P2P市場交易機制設(shè)計

為了實現(xiàn)在去中心化的區(qū)塊鏈平臺上進行P2P交易，本文利用CVS、CLS量化P2P 交易對系統(tǒng)安全運行的影響從而調(diào)整交易的報價排序，實現(xiàn)在P2P 交易撮合過程融入交易的安全校核，使得有利于系統(tǒng)運行的交易優(yōu)先被撮合，危及系統(tǒng)安全運行的交易不被撮合。主要步驟分為：價格調(diào)整；交易匹配；出清和結(jié)算。

3.1 價格調(diào)整過程

本文交易次序的優(yōu)化體現(xiàn)在價格的調(diào)整，具體過程如下：

1）DSO 根據(jù)配電網(wǎng)物理參數(shù)以及潮流斷面數(shù)據(jù)，通過式（3）和式（7）確定參與交易的各個節(jié)點的CVS、CLS，并下傳到P2P交易區(qū)塊鏈平臺；

2）區(qū)塊鏈平臺內(nèi)嵌的智能合約依據(jù)各個購電用戶、售電商的報價和報量以及購電用戶、售電商所在節(jié)點的CVS和CLS，對報價進行調(diào)整以優(yōu)化各個交易方的優(yōu)先級。

以節(jié)點m處的售電商為例，在智能合約中的報價調(diào)整過程如下。

假設(shè)節(jié)點m處的售電商通過智能合約申報出售功率ΔPm，根據(jù)節(jié)點m的CVS可以計算得到節(jié)點m的功率變化引起節(jié)點i的電壓變化量ΔVi為：

因此，智能合約更新節(jié)點i的電壓Vi為：

式中：V為P2P交易開展前DSO公布的節(jié)點i的電壓。

若電壓越限，則記錄越限量為di，節(jié)點m處的售電商導(dǎo)致的電壓越限總量與其出售功率的比值記為電壓靈敏度因子，即：

式中：Ndv為電壓越限節(jié)點集合。

同時，智能合約通過ΔPm以及節(jié)點m的網(wǎng)損靈敏系數(shù)模型，可以計算得到節(jié)點m處的售電商出售功率引起的系統(tǒng)總網(wǎng)損變化量ΔPLoss為：

節(jié)點m處的售電商導(dǎo)致的網(wǎng)損增量與其出售功率的比值記為網(wǎng)損靈敏度因子，即：

為了對所有參與P2P 交易的交易方的優(yōu)先級進行調(diào)整，智能合約對各靈敏度因子進行標準化計算，即：

3.2 交易匹配過程

由于智能合約調(diào)整后的報價包含了配電網(wǎng)安全約束部分，因此通過報價的高低匹配可以同時表示交易的撮合過程和安全校驗過程。本文假定P2P 交易匹配的目標設(shè)置為調(diào)整后價格的社會福利最大化，即：

通過平衡約束將最優(yōu)匹配的尋優(yōu)過程等效為將購電用戶調(diào)整后的報價按從高到低進行排序，將售電商調(diào)整后的報價按從低到高進行排序，并尋找相交點（出清點）的過程，簡化了交易的復(fù)雜程度。

3.3 出清和結(jié)算過程

考慮到P2P 市場中各個購電用戶、售電商的交易意愿，以及現(xiàn)有的Uplift 成本分攤機制［17］，在出清過程中智能合約按照匹配結(jié)果中各個購電用戶、售電商的初始報價進行出清，在結(jié)算過程中智能合約按照Uplift機制進行網(wǎng)絡(luò)維護成本的分攤。

由于在交易匹配過程是考慮配電網(wǎng)安全物理約束后的匹配結(jié)果，而實際出清過程中按原有的報價進行出清，可能會出現(xiàn)社會福利的損失，如圖2 所示。圖中、分別為出清點附近的購電用戶、售電商報價。

圖2 P2P出清機制Fig.2 Clearing mechanism for P2P transaction

因此，智能合約需要對如下2種情形進行判斷。

1）情形1：負成本，即所有的P2P 交易對電網(wǎng)的影響都是正面的，社會福利反而得到增大。出清結(jié)果如圖2（a）所示，此時智能合約按照邊際購電商報價的平均值進行市場出清和結(jié)算。

2）情形2：正成本，即存在部分交易對電網(wǎng)的影響是負面的。出清結(jié)果如圖2（b）所示，此區(qū)域的售電投標價格已經(jīng)高于購電投標價格，執(zhí)行此區(qū)域交易無疑會增加交易的經(jīng)濟成本，因此規(guī)定P2P 市場按出清點進行出清，同時智能合約需要判斷補償區(qū)的結(jié)算成本是否滿足小于執(zhí)行補償區(qū)匹配交易后網(wǎng)損及電壓優(yōu)化的經(jīng)濟收益，若滿足，則按照Uplift 機制，智能合約向全網(wǎng)購電用戶收取系統(tǒng)維護成本，并執(zhí)行補償區(qū)的匹配結(jié)果。

式中：CUp為需要各個購電用戶承擔的維護成本；Eco為執(zhí)行補償區(qū)匹配交易后配電網(wǎng)網(wǎng)損及節(jié)點電壓優(yōu)化得到的經(jīng)濟收益。

4 基于以太坊智能合約的交易機制設(shè)計

4.1 智能合約設(shè)計

通過式（3）和式（7）得到的CVS、CLS，可以在P2P交易撮合機制中考慮配電網(wǎng)的安全校驗過程，依據(jù)第3 節(jié)的機制設(shè)計，實現(xiàn)利用區(qū)塊鏈有限的運算能力完成交易過程全鏈上求解，規(guī)避區(qū)塊鏈平臺無法實現(xiàn)高復(fù)雜度的計算的難題［18-19］。本文設(shè)計了以下智能合約以支撐配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的P2P交易。

1）申報合約：各交易方需要在區(qū)塊鏈平臺上提交報價、報量信息以及節(jié)點地址。

2）匹配合約：根據(jù)申報合約上傳至鏈上的信息以及交易節(jié)點對應(yīng)的CVS、CLS信息，考慮配電網(wǎng)安全物理約束的成本，對報價進行調(diào)整，確定交易的優(yōu)先級，同時依據(jù)式（16）得到優(yōu)化求解結(jié)果，將允許交易的各個交易方以及匹配交易量上傳至鏈上。

3）出清合約：根據(jù)匹配合約上傳至鏈上的信息，按各個交易方的真實報價進行出清，同時根據(jù)圖2確定具體的出清策略。

4）結(jié)算合約：根據(jù)出清合約上傳的信息，依據(jù)不同的出清策略執(zhí)行不同的結(jié)算方式。

5）執(zhí)行合約：執(zhí)行市場結(jié)算結(jié)果。

4.2 交易流程

依據(jù)上文提出的交易模型以及制定的智能合約，可以在以太坊平臺按照如圖3 所示的交易流程部署配電網(wǎng)P2P交易平臺。

圖3 基于以太坊的P2P交易流程圖Fig.3 Flowchart of P2P transaction based on Ethereum

5 算例分析

本文在如圖4 所示的IEEE 33 節(jié)點系統(tǒng)中進行仿真，假設(shè)系統(tǒng)包括8 個購電用戶和8 個售電商，其申報信息如附錄A表A1、A2所示。

圖4 IEEE 33節(jié)點系統(tǒng)拓撲Fig.4 Topology of IEEE 33-bus system

5.1 系統(tǒng)運行結(jié)果

將第4 節(jié)設(shè)計的智能合約發(fā)布至以太坊Remix平臺上，以驗證考慮系統(tǒng)運行狀態(tài)的P2P 市場交易機制的有效性，各個智能合約在Remix 平臺的輸出結(jié)果如附錄B 表B1—B3 所示。本文以購電用戶B1為例，分析各個智能合約的執(zhí)行效果，結(jié)果見圖5。

圖5 智能合約執(zhí)行結(jié)果Fig.5 Execution result of intelligent contract

由于Remix 平臺不支持浮點數(shù)計算，因此本文將各個數(shù)據(jù)放大10000倍，可以看出，各個智能合約通過合約地址實現(xiàn)了交互數(shù)據(jù)，由虛擬匹配合約和出清合約的計算結(jié)果可以看出B1（節(jié)點2）得到了出清，由執(zhí)行合約可以得到，B1（節(jié)點2）的出清量為0.074 MW，出清價格為350 元／MW，補償成本總量為0.095元。

同時為了進行對比分析，本文在同樣的環(huán)境下驗證了高低價匹配的撮合結(jié)果，具體如表1、圖6 所示（圖中電壓為標幺值）。

表1 P2P交易后系統(tǒng)運行狀態(tài)Table 1 Operation status of system after P2P transaction

圖6 系統(tǒng)運行結(jié)果Fig.6 Operation result of system

通過表1、圖6 中的對比可以發(fā)現(xiàn)，相比本文提出的配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的模型，以高低價匹配的方式進行P2P 市場的出清，對系統(tǒng)網(wǎng)損和節(jié)點電壓偏移有很大的負面影響，節(jié)點12 出現(xiàn)了嚴重電壓越限（0.9232 p.u.），系統(tǒng)網(wǎng)損增加了10.664 kW。

5.2 P2P交易優(yōu)先級調(diào)整

為了進一步分析P2P 交易結(jié)果對系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響，本文計算各個購、售電節(jié)點單位功率變化對配電網(wǎng)運行成本的影響，并與各個交易節(jié)點的初始報價進行對比，如圖7所示。

圖7 交易方初始報價Fig.7 Initial quotation of transaction party

通過圖7 中節(jié)點的各個購、售電節(jié)點單位功率變化對配電網(wǎng)運行成本的影響以及與各個購、售電節(jié)點的初始報價的對比可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點12 處的負荷增加對系統(tǒng)的負面影響最大，但節(jié)點12 處的購電用戶報價要高于節(jié)點6、26 處的購電用戶報價，可以通過高于節(jié)點6、26 的優(yōu)先級進行成交，使系統(tǒng)為了維持運行付出更高的成本；同理，節(jié)點10 處的分布式電源出力對系統(tǒng)運行的積極影響僅低于節(jié)點16，但節(jié)點10 處的售電商報價最高，優(yōu)先級最低，在P2P市場中容易因為較高的報價流標。這表明單純以高低價匹配進行交易而忽略配電網(wǎng)安全的物理約束，會使得配電網(wǎng)為了維持安全運行付出高昂的運行成本，甚至威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

針對以上情況，本文通過線性化推導(dǎo)得到反映P2P 交易對系統(tǒng)安全運行影響的靈敏系數(shù)，即CVS和CLS。在匹配合約中，通過式（8）—（15）對各個交易方的報價進行調(diào)整，優(yōu)化各個交易的優(yōu)先次序，結(jié)果如圖8所示。

圖8（a）中，對比節(jié)點12 與節(jié)點24 可以發(fā)現(xiàn)，由于節(jié)點12 處的負荷增加會顯著增加系統(tǒng)的網(wǎng)損和節(jié)點電壓越限的趨勢，因此CVS、CLS調(diào)整部分都對節(jié)點12 處購電用戶的報價進行了下調(diào)，降低了交易的優(yōu)先級，同時，由于節(jié)點24 負荷增加對系統(tǒng)網(wǎng)損和節(jié)點電壓的影響較小，CVS、CLS調(diào)整部分上調(diào)節(jié)點24的報價以提高交易優(yōu)先級。圖8（b）中，對比節(jié)點16與節(jié)點19 可以發(fā)現(xiàn)，由于本文售電商出力對配電網(wǎng)節(jié)點電壓主要起到支撐作用，因此CVS調(diào)整部分都下調(diào)了節(jié)點16 與節(jié)點19 處售電商的報價以增加交易優(yōu)先級，但節(jié)點16 處售電商的出力可以有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損，CLS調(diào)整部分通過降低其報價以提高交易優(yōu)先級，節(jié)點19 處售電商的出力對系統(tǒng)網(wǎng)損降低的作用很小，CLS調(diào)整部分通過提高其報價來降低交易優(yōu)先級，最終通過報價的調(diào)整，節(jié)點16 處售電商的交易優(yōu)先級要高于節(jié)點19。

圖8 價格調(diào)整過程Fig.8 Price adjustment process

5.3 P2P交易出清結(jié)算

按照第3 節(jié)設(shè)計的交易機制，在匹配階段得到交易方的匹配結(jié)果和出清量，通過出清合約和結(jié)算合約對匹配結(jié)果按照各個交易方的實際報價進行出清結(jié)算，可得結(jié)算過程的出清點為［0.336 MW，350 元／MW］，結(jié)算過程存在的補償成本Csumup為5.705 元，由于交易次序的優(yōu)化使得系統(tǒng)網(wǎng)損下降10.664 kW，節(jié)點12 電壓越限被消除，按照購電用戶平均購電價格對網(wǎng)損優(yōu)化進行計算，按照越限負荷成本為0.07元／kW 對電壓優(yōu)化進行計算，經(jīng)濟收益Eco為9.22 元，因此對補償區(qū)匹配的交易進行出清，且補償成本由全網(wǎng)購電用戶共同承擔，Cup為0.952元，各個購電用戶、售電商的中標情況分別如附錄C表C1、C2所示。

同時，為了分析出清結(jié)果的優(yōu)化情況，對高低價匹配的出清結(jié)果以及本文配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的出清結(jié)果進行仿真，結(jié)果如圖9所示。

由圖9 可知，通過本文模型對P2P 交易優(yōu)先級的調(diào)整，節(jié)點12 處購電用戶的中標量由節(jié)點6 處購電用戶取代，節(jié)點19 處售電商的部分中標量由節(jié)點30 處的售電商取代，同時由圖7 可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點12處的負荷對系統(tǒng)運行的單位成本高于節(jié)點6，節(jié)點30 處的分布式電源出力對系統(tǒng)運行的單位收益高于節(jié)點19。這證明了本文模型對P2P交易匹配的調(diào)整符合配電網(wǎng)安全運行導(dǎo)向。

圖9 P2P交易出清結(jié)果Fig.9 Clearing result of P2P transaction

5.4 效益分析

為了說明P2P 交易模型對配電系統(tǒng)運行的影響，設(shè)置如式（20）—（22）所示的3 個指標，得到P2P交易對系統(tǒng)節(jié)點電壓的影響、P2P 交易中購電節(jié)點對交易量的有效消納、系統(tǒng)對P2P 出清量的有效消納，同時將本文模型與高低價匹配的P2P 模型進行對比。

1）累計電壓偏移量。

式中：ΔU為配電系統(tǒng)節(jié)點電壓的累計偏移量；Ui為節(jié)點i的電壓；Uspec為節(jié)點期望電壓；N為除松弛節(jié)點以外的節(jié)點個數(shù)。

2）購電節(jié)點最低有效消納率。

3）系統(tǒng)等效消納率。

表2 給出了P2P 交易效益分析?？梢钥闯?，高低價匹配的P2P 交易撮合模型中購電用戶的盈余要高于本文模型，但是由此帶來的對配電系統(tǒng)的負面影響十分顯著，與無P2P 交易時的情況相比，網(wǎng)損增加了41.3%，累計電壓偏移增加了1.11%，并出現(xiàn)了節(jié)點電壓越限，購電節(jié)點的最低有效消納率只有85.9%，系統(tǒng)對出清電量的等效消納率為97.36%。相比之下，本文配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的交易撮合模型考慮了P2P 交易對系統(tǒng)安全運行的影響，可以利用P2P 交易正面效益促進配電系統(tǒng)經(jīng)濟、安全運行，系統(tǒng)網(wǎng)損與無P2P 交易時的情況相比下降了0.75%，累計電壓偏移下降了3.93%，同時消除了節(jié)點電壓越限；與高低價匹配的P2P 交易模型對比，購電節(jié)點的最低有效消納率從85.9%上升到91.5%，配電系統(tǒng)對出清電量的等效消納率從97.36% 上升到100.05%。這表明了本文模型對出清電量具備高效消納的能力。

表2 P2P交易效益分析Table 2 Benefit analysis of P2P transaction

6 結(jié)論

考慮到“雙碳”目標下未來配電系統(tǒng)的發(fā)展，本文提出一種配電網(wǎng)安全導(dǎo)向的分布式資源P2P 交易機制，通過將配電網(wǎng)安全運行約束加入P2P 交易撮合模型中，在配電網(wǎng)進行P2P 交易的過程中保證了系統(tǒng)運行的安全性；同時通過區(qū)塊鏈平臺部署本文交易機制，以降低P2P 交易的執(zhí)行成本，考慮到區(qū)塊鏈平臺運算能力的限制，本文設(shè)計了具有簡單計算特性的P2P 交易智能合約，通過配電網(wǎng)潮流斷面的線性化推導(dǎo)出靈敏度模型，用以衡量P2P 交易對配電網(wǎng)網(wǎng)損和節(jié)點電壓的影響，在此基礎(chǔ)上通過匹配階段的價格調(diào)整實現(xiàn)了P2P交易撮合的優(yōu)化調(diào)整。

本文模型適用于P2P 交易初期、交易規(guī)模較小的場景，隨著交易規(guī)模的增大，局部的配電網(wǎng)安全線性化約束將被打破，后續(xù)擬針對交易規(guī)模較大的場景展開研究，考慮較大規(guī)模的P2P 交易情景下，針對配電網(wǎng)物理安全約束的非線性化場景，引入線路容量、節(jié)點電壓偏移裕度的極限水平的概念，尋找非線性場景的邊界變化條件，對邊際條件外的約束進行分步線性化，同時在較大規(guī)模的P2P 交易場景中通過博弈理論分析交易主體報價策略對交易結(jié)果的影響，得到考慮交易主體報價行為和配電網(wǎng)安全約束的撮合模型。

附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版（http：//www.epae.cn）。