王騏鑫，盧保通，王蓓蓓，王海偉，陳 晨，陶 承

（1. 東南大學電氣工程學院，江蘇省南京市 210096；2. 東南大學軟件學院，江蘇省南京市 210096；3. 國網(wǎng)安徽省電力有限公司合肥供電公司，安徽省合肥市 230000）

0 引言

為了提升以光伏、風電等為代表的可再生能源的消納比例，綠色證書（簡稱綠證）交易制度作為可再生能源配額制度的配套政策被各國接受。中國于2017 年正式施行綠證制度，市場建設尚處于初期階段［1］，從目前運行情況來看尚存在如下問題：首先，綠證交易低迷，截至2020 年，綠證仍未在配額責任主體側展現(xiàn)出有效的購買力，通過風電、光伏所產(chǎn)生的綠證的實際交易量尚未達到各自總量的0.2%、0.1%［2］；其次，綠證市場建設的滯后使得配額責任主體的配額完成情況與其實際消納量嚴重不符［3］，可能造成消納量的重復計算；最后，當前國內(nèi)綠證的有效性和唯一性沒有官方的證明渠道［4］，對綠證的所有權屬性尚缺乏有效的監(jiān)管。

因此，通過綠證交易促進可再生能源消納仍缺乏強制性考核標準［5］，且存在高昂的信任成本［6］。但是，隨著潮流追蹤算法及其理論的發(fā)展［7］，對可再生能源流向的追蹤研究成為了可能，即通過計算配額主體可再生能源消納的真實比重［8］，在市場監(jiān)管不完善的階段幫助監(jiān)察機構溯源配額主體的用能本質(zhì)，達到核實配額主體消納占比的目的。然而，通過集中式平臺構建基于上述模型的可再生能源電力追蹤平臺會造成數(shù)據(jù)核實困難，容易發(fā)生篡改消納記錄等問題［9］。作為一種分布式記賬系統(tǒng)，區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)不可篡改、智能合約自動執(zhí)行［10］的特點，借助智能合約實現(xiàn)平臺運行的業(yè)務邏輯無疑是一種合適的選擇［11］。

目前，學術界將區(qū)塊鏈技術應用于配額義務考核尚處于起步階段。文獻［12］研究了分布式光伏就地消納模式，利用區(qū)塊鏈技術保證交易有效監(jiān)管；文獻［13-14］分析了在用戶側進行超額消納量交易的機理及必要性，通過區(qū)塊鏈部署可再生能源消納存證系統(tǒng)；文獻［15］將區(qū)塊鏈技術作為底層分布式數(shù)據(jù)庫，基于以太坊構建了配售電交易平臺；文獻［16］借助區(qū)塊鏈技術管理分布式資源，分析微網(wǎng)內(nèi)進行電力交易的數(shù)學模型，構建區(qū)塊鏈交易平臺以保證交易主體決策的準確性與用電的經(jīng)濟性。然而，較少有文獻從配額責任主體用電組成成分的角度出發(fā)，結合潮流追蹤算法為配額主體的消納結果提供定量計算模型，并借助區(qū)塊鏈技術構建配額制實施初期的可再生能源溯源及消納考核平臺。

綜上所述，考慮到配額制實施初期的實際情況，首先，本文基于潮流追蹤算法得出適用于配電網(wǎng)的可再生能源溯源模型，并根據(jù)配額主體的電氣距離構建了配額指標分配模型；其次，基于區(qū)塊鏈技術的特點設計了涵蓋可再生能源（綠電）申報、消費、追蹤、消納考核的智能合約，并部署在以太坊上以搭建可再生能源電力追蹤平臺。

1 基于配額制的可再生能源電力追蹤

以配額制為驅(qū)動，可再生能源電力追蹤可對分布式可再生能源的具體流向進行量化分析。本章介紹了目前中國實行配額制的實際情況，推導了可再生能源電力追蹤的基本原理和配額義務完成情況考核方法。

1.1 配額制

配額制已在世界范圍內(nèi)成為可再生能源消納的政策激勵之一，是由監(jiān)管機構對電力用戶用電組成中的可再生能源電量占比進行約束的措施。對于未在配額校核周期內(nèi)完成配額最低指標的電力用戶進行一定的懲罰。配額制的目的是為了降低棄風、棄光率，提高可再生能源的消納量。由于電力市場起步較晚，配額制在中國經(jīng)歷了較長時間的探索。2020 年2 月29 日，《省級可再生能源電力消納保障實施方案編制大綱》［17］正式發(fā)布，為各省級能源主管部門編制本地區(qū)實施方案作為參考。

1.2 可再生能源電力追蹤

在配額制下，可再生能源電力消納量是考核配額制完成情況的重要依據(jù)［18］。

目前，在缺乏配套考核機制的初期階段，通過潮流追蹤的方式研究促進可再生能源電力接入的方法有一定的必要性?；诒壤蚕淼某绷髯粉櫡绞剑瑢⑴漕~責任主體的用電成分進行有效分解，保證負荷節(jié)點用電成分分攤的有效性與合理性，為在用戶側進行可再生能源電力消納提供依據(jù)，為配額責任主體的實際可再生能源消納量提供一種定量計算模型。可再生能源電力追蹤是配額制的重要支撐，配額制是進行可再生能源電力追蹤的實際需求。

1.2.1 可再生能源溯源模型

考慮到現(xiàn)有的潮流追蹤模型大多針對輸電網(wǎng)進行潮流分析［19］，而輸電網(wǎng)中由于電阻與電抗的比值較小，電網(wǎng)的有功損耗可以忽略不計［20］，故采用直流潮流模型可以在保證精度的前提下得到具備冷啟動能力的線性化模型。但是，考慮到配額責任主體大多通過配電網(wǎng)消納可再生能源，采用基于輸電網(wǎng)的潮流追蹤模型進行綠電溯源會造成溯源結果不精確，影響最終考核結果。因此，本文參考文獻［21］，基于線性化中低壓網(wǎng)絡潮流模型推導適用于配電網(wǎng)的可再生能源溯源模型。

式 中：Pij為 支 路ij的 有 功 潮 流；Rij和Xij分 別 為 支 路ij的電阻和電抗；Vi和Vj分別為支路ij的首、尾節(jié)點電壓模值；δij為支路ij的首尾節(jié)點相角差。

由于式（1）、式（2）采用了具有冷啟動能力的線性化模型，與適用于輸電網(wǎng)的直流潮流模型相比不會增加計算難度。同時，考慮到電阻對潮流的影響，在配電網(wǎng)中提高了潮流計算結果。

基于以上潮流模型，可以得到適用于配電網(wǎng)的可再生能源溯源模型［19］。

假定節(jié)點i的注入功率Pi為：

式中：P為節(jié)點注入功率向量；PG為節(jié)點發(fā)電機功率向量；Au為反映潮流的順流分配情況的追蹤矩陣。

其 中，矩 陣Au中 第i行、第j列 元 素Au，i，j計 算 模型為：

因此，節(jié)點k處的配額主體用能結果可以通過式（7）、式（8）進行分析。

式中：PLk為節(jié)點k處的負荷功率中的可再生能源消納量；M為可再生能源機組數(shù)目。

1.2.2 配額考核指標模型

根據(jù)可再生能源溯源結果可以計算出每個配額主體的可再生能源消納量，但潮流追蹤算法的本質(zhì)決定了可再生能源溯源結果受到可再生能源機組與配額主體間的電氣距離影響。如果按照配電網(wǎng)配額目標為每個配額主體設置相同的考核指標，無疑會造成公平性問題，使得遠離可再生能源機組的主體被頻繁罰款。因此，本文基于電氣距離設置配額指標分配模型，根據(jù)配電網(wǎng)配額目標靈活配置考核指標。

式中：R為可再生能源機組集合；Ci為節(jié)點i處的配額主體的配額系數(shù)；w為配額責任主體的數(shù)量；Dsum為所有節(jié)點的電氣距離之和。

式中：Qi為節(jié)點i處的配額主體消納指標；Li為節(jié)點i處的配額主體負荷值；Tgoal為配電網(wǎng)的配額目標。

通過以上模型可以靈活監(jiān)管配額義務完成情況。在每個核查周期內(nèi)，配額義務完成主體要向可再生能源電力追蹤平臺提交自身的消納量與配額完成情況，審核機構對可再生能源的實際消納量及配額完成情況進行考核。對未完成配額要求的主體，必須根據(jù)相應政策支付懲罰金額［22］。由于配額主體的配額指標完成度是由其實際消納量計算得出的，而消納量則是根據(jù)配額主體的用電組成成分定量計算的，相比于通過綠證等方式進行配額考核的方式，可再生能源電力追蹤的方式無須擔心綠證的重復利用造成的用戶配額完成情況與實際消納情況不符合的現(xiàn)象，以達到通過配額制的手段提高可再生能源消納率的現(xiàn)實需求。

2 可再生能源電力追蹤區(qū)塊鏈平臺構建

2.1 區(qū)塊鏈技術支撐下的可再生能源追蹤過程

配額制下的可再生能源電力追蹤過程涉及配額責任主體（電力用戶）、可再生能源發(fā)電商、審核機構等多方面，其過程需要保證消納量與配額完成信息記錄情況的共識互信。另外，要實現(xiàn)配額責任主體消納電量的生命周期可追溯，以增強消納量存證屬性的可信度，并防止同一消納量的多次考核導致責任主體的配額完成情況與實際不符的現(xiàn)象。因此，借助區(qū)塊鏈技術，搭建了可再生能源電力追蹤框架，實現(xiàn)責任主體配額完成情況有源可溯、有理有據(jù)。利用區(qū)塊鏈作為分布式數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)分布式可再生能源發(fā)電商與電力用戶之間的信息互導，本文設計了區(qū)塊鏈支撐下可再生能源電力追蹤框架，如圖1所示。框架分為3 個模塊：鏈下處理器模塊、瀏覽器接口模塊和鏈上數(shù)據(jù)庫模塊，其中，鏈下處理器主要實現(xiàn)發(fā)用電信息采集，瀏覽器接口模塊可以通過調(diào)用智能合約提供的接口實現(xiàn)電力用戶與可再生能源發(fā)電商數(shù)據(jù)上報，鏈上數(shù)據(jù)庫模塊則保存整個可再生能源追蹤過程的數(shù)據(jù)信息。

圖1 基于區(qū)塊鏈的可再生能源電力追蹤框架Fig.1 Framework of blockchain-based renewable energy power tracking

2.2 智能合約設計

可再生能源電力交易的智能合約設計應滿足3 項原則：1）配電網(wǎng)主體均可自愿發(fā)布發(fā)（用）電請求；2）根據(jù)配電網(wǎng)主體提交的請求信息自動計算可再生能源電力追蹤結果及配額主體的消納量；3）智能合約執(zhí)行結果并自動運行處理。

2.2.1 發(fā)用電數(shù)據(jù)預申報及安全校核

可再生能源發(fā)電商與配額責任主體在區(qū)塊鏈平臺提交發(fā)用電請求，同時向智能合約中轉入一定代幣作為保證金，以在配額義務審核完成之后，對未完成配額要求的配額主體進行懲罰。平臺根據(jù)接收的請求信息判斷線路潮流和節(jié)點電壓是否會存在越限的情況。若安全校核不通過，則借助阻塞管理［23］的方式調(diào)整配電網(wǎng)主體提交的發(fā)用電信息，直到生成滿足安全校核的發(fā)用電請求；若安全校核通過，則智能合約將發(fā)用電信息記錄在區(qū)塊鏈中，并將結果向全網(wǎng)廣播。具體過程如下：

步驟1：市場主體通過圖1 中的智能合約所提供的接口（模塊2）上傳自身的發(fā)用電請求，并通過MetaMask 錢包轉入以太幣。 智能合約中的mapping 數(shù)據(jù)類型將市場主體的發(fā)用電信息與其賬戶地址關聯(lián)起來，并存儲于模塊3 中的鏈上數(shù)據(jù)庫中。

步驟2：智能合約進行阻塞管理，計算各線路潮流變化及節(jié)點電壓變化。一旦出現(xiàn)越限，則求取交易合同中各節(jié)點注入/輸出功率對阻塞的貢獻，給出各市場主體的相應懲罰因子［23］。

步驟3：各市場主體從鏈上讀取自身懲罰因子，確定新的發(fā)用電信息，并通過端對端（peer-to-peer，P2P）網(wǎng)絡擴散至全網(wǎng)，由節(jié)點打包成區(qū)塊并達成共識。

步驟4：重復步驟2 和3，直至該時刻不出現(xiàn)潮流及電壓越限。

市場參與者的信息傳遞方向及智能合約調(diào)用方式如圖1 所示。從圖中可以看出，市場主體只負責提供發(fā)用電數(shù)據(jù)，所有過程都通過智能合約來實現(xiàn)，保證了公開透明。

2.2.2 智能電表上傳發(fā)用電數(shù)據(jù)

在智能讀表階段，智能電表將可再生能源發(fā)電商的實時發(fā)電數(shù)據(jù)與電力用戶的實時用電數(shù)據(jù)上傳至智能合約中，生成新的區(qū)塊來記錄詳細情況，同時向各節(jié)點發(fā)布相應的信息。

2.2.3 可再生能源電力溯源

在潮流溯源階段，智能合約根據(jù)可再生能源電力追蹤算法自動計算出電力用戶的用電組成成分，作為判斷用戶消納量的一個標準，并與消納量計算智能合約進行交互，得出電力用戶的實際消納量，自動更新用戶在區(qū)塊鏈中存儲的消納值。t時刻溯源的具體過程如下：

2.2.4 配額義務審核

在配額義務審核階段，根據(jù)配額責任主體的實際消納量結算配額完成情況。在區(qū)塊鏈可再生能源消納憑證方面，針對配額責任主體的配額完成情況，區(qū)塊鏈生成相應的消納存證，并將其寫入各配額主體區(qū)塊鏈賬戶中，通過區(qū)塊鏈的鏈式結構實現(xiàn)消納量的可追溯管理。對于未完成配額義務的責任主體，從其向智能合約中提交的保證金中扣除相應的代幣。完成配額義務的責任主體，返還其提交的代幣。

2.3 鏈下處理

在以太坊網(wǎng)絡中，每個節(jié)點都需在各自的以太坊虛擬機（Ethereum virtual machine，EVM）中編譯執(zhí)行代碼，從而產(chǎn)生大量冗余計算，但每個節(jié)點都必須執(zhí)行該操作以驗證節(jié)點提交的事務的正確性。這種方式在犧牲計算效率的同時保證了分布式網(wǎng)絡的安全性。此外，EVM 的執(zhí)行結果必須具有嚴格的唯一性，即所有節(jié)點針對某項事務必須得到相同的運行結果。正是這種特性使得智能合約和EVM 在實際運用中存在一定的局限性。盡管區(qū)塊鏈技術帶來了效率低、算力大等不便性，但本文對配額制責任主體的消納考核是在事后進行的，并不強調(diào)計算的時效性，而是更側重于事后的核查和計算。因此，對計算效率要求并不十分嚴格，并且本文機制執(zhí)行過程可以通過鏈上-鏈下相結合的方式提高計算效率，即通過智能合約的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上鏈與本地讀取，并由鏈下處理器進行復雜的運算與邏輯判斷，如圖1所示。對于可再生能源電力溯源過程中涉及的復雜矩陣運算的步驟，如綠電追蹤、綠電消納考核等過程可以借助鏈下處理器計算，并將最終的計算結果通過智能合約提供的接口在瀏覽器頁面提交至鏈上。而對于簡單的數(shù)據(jù)上報步驟，如綠電預申報、綠電追蹤等，則直接調(diào)用智能合約中的接口，然后通過MetaMask 錢包管理插件將數(shù)據(jù)上鏈。以太坊網(wǎng)絡中的礦工收到鏈下計算的數(shù)據(jù)后將其封裝成區(qū)塊，存儲在鏈上分布式數(shù)據(jù)庫中。這樣不僅減少了執(zhí)行智能合約所需的gas 值消耗，而且提高了計算的速度。

2.4 gas 值

作為區(qū)塊鏈1.0 的比特幣，其創(chuàng)新之一就是引入了激勵機制，通過獎勵礦工的方式，使得去中心化網(wǎng)絡能夠穩(wěn)定地達成共識。相較于比特幣，以太坊對礦工的獎勵除了成功挖礦的基礎獎勵之外，還包括執(zhí)行智能合約代碼所消耗的gas 值。而gas 值的設定主要起到如下作用：

1）防止惡意節(jié)點攻擊：不同于比特幣的腳本引擎，EVM 是圖靈完備的，即可以實現(xiàn)循環(huán)語句，功能更加完善，但這一優(yōu)勢也給惡意節(jié)點提供了死循環(huán)攻擊的可能性，使得礦工的EVM 面臨宕機的風險。gas 值的引入使得每執(zhí)行智能合約中的一行代碼都需消耗gas 值，如果gas 值消耗完而程序還未執(zhí)行完畢，則整個交易結果會回滾到程序執(zhí)行之間的狀態(tài)，以防止惡意節(jié)點的攻擊。

2）補償?shù)V工算力消耗：礦工執(zhí)行智能合約中的代碼需消耗自身的算力，因此，gas 值作為對礦工的一種額外獎勵，可以提升礦工挖礦的積極性，從而增大網(wǎng)絡的整體算力，降低惡意攻擊的概率，穩(wěn)定去中心網(wǎng)絡的交易秩序。

3 算例分析

3.1 可再生能源溯源結果分析

為驗證本文模型的有效性，通過以太坊部署支撐可再生能源溯源及核查的智能合約。場景設置以14 節(jié)點配電網(wǎng)為例，配額責任主體L1、L2，配電網(wǎng)儲能系統(tǒng)ESS 以及分布式光伏PV0、PV1、PV2 節(jié)點位置如附錄A 圖A1 所示，相關功率信息如圖A2所示。

配額主體L2 是產(chǎn)銷者，配備有一定容量大小的光伏。在平臺的智能讀表階段，配額主體與可再生能源機組通過智能合約自動將實時發(fā)用電數(shù)據(jù)更新至區(qū)塊鏈鏈上保存，以防止篡改。

區(qū)塊鏈通過溯源智能合約進行鏈上計算得到配額主體的電能成分，并將其映射至用戶地址對應的數(shù)組中，并用Event（地址、時間、用能成分）記錄，以防止篡改。圖2 顯示了L1、L2 每小時的用電組成成分，表明通過溯源智能合約可以清晰地計算出各時段配額主體可再生能源消納的實際情況。以太坊通過智能合約之間的通道，將Event 數(shù)據(jù)傳輸至消納量結算智能合約進行消納量計算。

圖2 電力用戶的用電組成成分Fig.2 Electricity consumption components of power users in a day

通過式（9）—式（12）可以得到，L1 到各個可再生能源機組的綜合電氣距離為4，L2 到各個可再生能源機組的綜合電氣距離為2。因此，假定配電網(wǎng)配額目標為全網(wǎng)負荷的25%，則各配額主體的配額目標如表1 所示。

表1 25%消納目標下的配額主體配額目標Table 1 Quota target of quota subjects under accommodation target of 25%

通過智能合約計算可以得到L1 的實際消納量為3 843 kW·h，消納比為21.64%，L2 的實際消納量為5 404 kW·h，消納比為35.04%。附錄B 圖B1 展現(xiàn)了智能合約輸出結果。

在一個審核周期內(nèi)，審核機構可以調(diào)用配額義務審核智能合約進行審核，輸入量為待考核用戶的賬戶地址，當用戶的配額完成度不符合要求時進行懲罰。由于靈活的配額指標模型的設計，L1 與L2不再按照統(tǒng)一的25%目標進行考核，L1 由于距離可再生能源機組電氣距離較遠，消納目標僅需要15.57%，而L2 由于距離可再生能源機組電氣距離較近，消納目標需要35.86%。因此，在新的考核指標下，L2 需要受到懲罰，智能合約執(zhí)行結果如附錄B 圖B2 所 示。

3.2 潮流算法對可再生能源溯源結果的影響

輸電網(wǎng)中由于電阻與電抗的比值較小，電網(wǎng)的有功功率損耗僅占傳輸功率的6%以下。因此，基于直流潮流的潮流追蹤結果的精度可以得到保證。但是，本文可再生能源溯源模型針對的是配電網(wǎng)，考慮到配電網(wǎng)電阻與電抗的比值較大的特點，設計了基于線性潮流模型的可再生能源溯源方法，并比較了其與直流潮流算法、精確潮流算法對于溯源結果的影響，結果如圖3 所示。

圖3 不同潮流算法下的可再生能源溯源結果Fig.3 Renewable energy traceability results with different power flow algorithms

從圖3 可以發(fā)現(xiàn)，由于潮流算法的精度影響，會使得可再生能源溯源結果產(chǎn)生差異，從而影響到考核目標完成情況的分析。通過分析一整天的電力用戶的消納情況并進行對比可知，在精確潮流算法下，L1 的實際消納量為3 805 kW·h，消納比為21.53%，L2 的實際消納量為5 350 kW·h，消納比為34.98%。

表2 給出了不同潮流算法下電力用戶的消納情況對比?？梢钥闯觯啾扔谥绷鞒绷魉惴?，線性潮流算法的結果更加接近精確潮流算法。而精確潮流算法一般需要經(jīng)過迭代計算得出結果，在分布式的場景下計算效率及算力明顯不如集中式算法。因此，線性潮流算法對傳統(tǒng)算法進行了改進，在保證高計算精度的同時減少了算法的復雜度，適合在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中使用，以減少對鏈上資源的占用。

表2 不同潮流算法下的電力用戶可再生能源消納Table 2 Renewable energy accommodation of power users with different power flow algorithms

3.3 算例對比分析

針對配額制下促進可再生能源消納的問題，文獻［6］通過引入綠證的方式進行解決，將可再生能源電力與綠證解捆，設計了綠證雙邊交易機制，搭建了綠證交易平臺。證電分離的措施是為了保證綠證的真實環(huán)境價值和確保綠證在流通過程中的可靠性和有效性，但配額審核的流程會變得更加復雜且審核周期也相應延長。本文在附錄A 圖A1 所示的配電網(wǎng)中對電力用戶進行配額義務考核，以推動配電網(wǎng)范圍內(nèi)配額制的發(fā)展。為了進行合理、有效的對比分析，首先借助區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)文獻［6］所提出的綠證流通全生命周期，包括綠證核發(fā)、綠證交易、綠證核查，涉及的主體有電力用戶（配額義務承擔主體）、可再生能源發(fā)電商、交易平臺、監(jiān)審機構。其中，可再生能源發(fā)電商資質(zhì)審核、可再生能源上網(wǎng)電量、綠證掛牌交易等17 個流程在區(qū)塊鏈中的執(zhí)行過程如附錄C 圖C1、圖C2、圖C3 所示。

考慮到審核流程的復雜性，在測試區(qū)塊鏈上要完成綠證全生命周期的追蹤需要經(jīng)過248 430 個區(qū)塊的確認，審核周期過長。此外，由于判斷邏輯的增加，使得執(zhí)行智能合約所消耗的gas 值也達到了4 373 503。而本文根據(jù)圖1 搭建的基于區(qū)塊鏈的可再生能源電力追蹤平臺，完成可再生能源電力追蹤以及消納量考核的流程只需經(jīng)過89 692 個區(qū)塊確認，執(zhí)行智能合約所消耗的gas 值也減少了50%以上?？稍偕茉措娏λ菰匆约芭漕~義務考核在區(qū)塊鏈上的執(zhí)行過程如附錄C 圖C4 所示。表3 對比了兩種區(qū)塊鏈平臺在實際執(zhí)行過程中所需的確認區(qū)塊數(shù)與所消耗的gas 值之間的差別。

表3 兩種區(qū)塊鏈的確認區(qū)塊數(shù)和消耗的gas 值比較Table 3 Comparison of number of confirmed blocks and consumed gas between two kinds of blockchains

從對比分析可以看出，通過可再生能源電力追蹤的方式搭建區(qū)塊鏈平臺，可以避免證電分離帶來的綠證核發(fā)、交易等諸多中間狀態(tài)，在達成配額義務考核目的的情況下，減少了考核的流程。同時，執(zhí)行智能合約所消耗的gas 值也有所減少，降低了交易成本，適合在配額制實施初期各項制度還不完善的情況下應用。另外，借助可再生能源電力追蹤的方式來實現(xiàn)配額義務的考核，可以避免證電分離之后，綠電和綠證在不同市場交易所造成的同樣的環(huán)境屬性定價的差異性，在源頭上制止了綠電和綠證重復計算的情況。

此外，圖4 展示了在區(qū)塊鏈上通過文獻［6］所提出的方式進行配額義務審核時，單位交易電量所消耗的gas 值與交易電量的關系?？梢钥闯?，在配電網(wǎng)中交易電量較少時，單位交易電量所消耗的gas值較多，成本較大。因此，在配電網(wǎng)范圍內(nèi)進行配額義務審核時，不適合使用綠證交易的方式。

圖4 單位交易電量成本與交易電量之間的關系Fig.4 Relationship between cost of unit transaction quantity and transaction quantity

3.4 更大規(guī)模的算例應用

為驗證本文方法在多節(jié)點網(wǎng)絡中的有效性，在IEEE 300 節(jié)點網(wǎng)絡中進行了可再生能源電力追蹤，分析了25 個電力用戶的消納量及配額完成情況，結果如表4 所示。表中，“單位用電量消納可再生能源電量”表示電力用戶每使用1 kW·h 電量所消納的可再生能源的發(fā)電量。

表4 IEEE 300 節(jié)點網(wǎng)絡中25 個電力用戶配額完成情況Table 4 Status of 25 power user quotas in IEEE 300-bus network

4 結語

本文考慮到配額制在中國實施初期，綠證等金融手段在促進可再生能源消納方面表現(xiàn)乏力，研究了基于區(qū)塊鏈技術的可再生能源電力追蹤方法，對于分布式可再生能源電力的具體流向以及電力用戶的用電組成成分進行了定量的分析，通過智能合約自動計算用戶的實際消納量與配額完成情況。在以太坊上搭建可再生能源電力追蹤平臺，利用區(qū)塊鏈去中心化的方式維護數(shù)據(jù)的一致性與不可篡改性。通過算例比較可以看出，配額制實施初期階段，在配電網(wǎng)范圍內(nèi)，借助綠證等金融手段進行考核存在審核流程復雜和交易成本較大等問題，而可再生能源電力追蹤的方式則是從配額制的本質(zhì)出發(fā)，不涉及額外的交易標的物，簡化了配額考核的流程，在保證配額制實施合理的前提下，有效降低了交易過程中所消耗的gas 值，可以促進配額制由初期階段到成熟階段的過渡。

本文所構建的可再生能源溯源方法可以在用戶側實現(xiàn)對可再生能源的消納，適用于配額制初期市場制度尚不完善的階段在配電網(wǎng)小范圍內(nèi)實施。然而，隨著配額制的進一步發(fā)展與成熟，需要研究可再生能源跨省跨區(qū)消納，后續(xù)的研究可以借助聯(lián)盟鏈技術設計考慮綠電市場及分布式可再生能源跨區(qū)交易的市場機制。在進行跨區(qū)交易后，配電網(wǎng)之間可以實現(xiàn)供需互補，降低配電網(wǎng)消納可再生能源的成本。

本文得到國網(wǎng)合肥供電公司項目“多站融合區(qū)塊鏈技術應用研究”的資助，特此感謝！

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