探索｜以用户为中心的新兴电力市场模式-北极星输配电网

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提要：随着可再生能源在现代能源产业中的占比不断提高，对现行电力系统和电力市场的运行机制所带来的影响也日趋明显。

通过与数字信息产业深度结合，分布式能量管理手段也处于飞速发展阶段。一种以用户为中心的新兴电力市场模式正以不同的表现形式出现在世界各地。

文章介绍了这一新兴电力市场模式，浅析了其在不同表现形式下的机理和特征。

0引言

随着以环境友好和可持续发展为目标的能源转型过程在不断推进，可再生能源已经成为了某些国家和地区能源供给侧的主要组成部分。风力发电和太阳能发电的装机容量在以中国为代表的国家中以不可思议的速度保持着持续地快速增长。在此次能源转型过程中除了电能供给侧结构巨大的转变，其他重大转变还包括图1所示的电力系统由集中趋向分布、交通电气化和电力市场自由化等一系列同样具有深远意义的技术和经济手段转型。近期，随着Facebook、google和苹果等一部分全球具有影响力的企业开始承诺在日常行为中使用100%可再生能源，对清洁能源在电力的生产、交互和消耗等环节重要性的认知也从传统的电力行业拓展到更广阔的社会和企业层面。清洁能源是未来社会可持续发展的必要元素已经获得了广泛认可。除了已获得大量关注和投入的各类技术创新，全民的积极参与和互动或将成为此次能源转型的下一核心。参考文献［2］中所定义的“能源公民”这一概念就强调了社会中的个体要在提高能源利用这一方面有所承诺。如何以更好的市场模式推动全民积极参与到这次能源革命中，并更好的为之服务成为了当下必须思考的问题。

图1电力系统从垂直集中化向分布交互式的转型

1关于以用户为中心的新兴电力市场的思路和历史背景

如果电力市场被进一步放开，电力系统的运行和管理逐步向分布式和去中心化发展，那么不难想像电力系统中具有产消等能力的各利益个体（agent）间有机会直接进行电能交易。与这一设想密切相关的是同时具备电力生产能力和用电需求的电力产消者（prosumer）这一群体在电力系统中比例的提高，和作为产消者代表技术的储能方案在家庭和社区内的推广及普及。参考文献［3］中所设想的未来电力市场的各种场景就包含了大量针对产消者这一群体的描述。产消者这一群体带给电力系统的影响是巨大的，原因在于其为电力系统的运行和管理提供了一种更加灵活的手段。这种手段不但可以服务于电力领域，还可以为交通、综合能源等其他领域带来更多的商机。此外，为了解决波动性可再生能源的消纳问题，电力系统也需要负荷侧的电力消费群体以更灵活、更主动的方式参与电力系统的运行。这一点也在很大程度上催生了一些新兴电力交易和管理模式的出现。以用户为中心的电力市场模式（consumer-centricelectricitymarket）做为一类新兴的电力市场模式，其具体表现形式为点对点（P2P）电能交易和基于社区模式（community-based）的电能交易。其主要目的在于打破现有的电力市场基于中心化管理的集中交易模式，推进电力系统中个体参与者之间基于市场行为的直接互动。

关于电力系统中各利益个体间直接交易想法的首次提出可以追溯到很久之前，但受制于高额的交易成本，即使在当前的电力市场中也只在大宗交易的前提下才会出现由交易双方直接接洽所达成的双边和约。而当前所被熟知的点对点交易（即任意个体间均可直接进行电能交易）则更是早在20年前就在电力市场中多维双边交易（multilateralbilateraltrading）这一概念下被提出和讨论过。由大量通信需求所带来的巨大信息流成为了当时这一概念的主要阻碍。当下，信息与通信技术（informationandcommunicationtechnology，ICT）的快速发展使点对点电能交易中所涉及的一系列交互、协商和结算等活动的交易成本大幅下降，从而使点对点电能交易再现生机。

2新兴电力市场模式背后的驱动力、使能手段和所面临的阻碍

无论是点对点还是基于社区的新兴电力交易模式，其背后的技术使能手段都围绕着分布式电源和现代的信息与通信技术而展开。前者的自然属性决定了物理层面电源越来越靠近终端用户，后者在信息层面促进了交易成本的快速下降，而这二者的结合在很大程度上催生了这类新兴的电力市场模式。在过去的十年间，如何利用不同的框架方案（framework）促进海量异构元素（heterogeneouscomponents）在未来电力系统中的协调运行一直是热门课题。其中，最为著名的提案包括交互能源（transactiveenergy）和能源互联网（energyinternet），这二者虽然以协调为主要目的，但均从本质上为此类新兴电力市场机制的提案做出了铺垫。

除此之外，以区块链技术（blockchain）为核心的比特币（bitcoin）的流行和基于智能合约（smartcontracts）的去中心化交易平台的发展也使其相关技术在不同领域内得到应用。以区块链技术为例，马士基（Maersk）集团将区块链技术应用于物流货柜的跟踪查询，麻省理工学院（MassachussetsInstituteofTechnology，MIT）将区块链技术应用于凭据管理和数字学位证书的颁放。区别于传统集中式的结算和归档方法，区块链技术作为去中心化的记账系统所采用的是一种全民参与记账的平行模式。理论上讲，有海量个体账簿支撑的区块链记账系统可以使得其系统管理摆脱对第三方监管的需求。文献［8］浅释了区块链技术的机理及其如何驱动各类应用的变革。还有一些学者认为区块链技术可以促进人们对自然资源（包括可再生能源在内）管理方法的再思考。正是此类技术在不同领域的快速推广和渗透推动了以用户为中心的电力市场模式的兴起。

由于去中心化的电力市场结构允许电力系统中各利益个体间直接互动，它给电力行业所带来的社会效益要远远高于其对电力系统技术层面的贡献。特别是对居民用户这一群体而言，去中心化的电力市场带给他们的更多是能量管理意识的提高和电能交易中的自主选择权，从而推动了这一群体对能源转型作出贡献。这一模式尤为适用于以社区区域为单位的能源系统。研究表明，将去中心化的电力市场模式应用于区域范围可以有效解决可再生能源的就地消纳。文献［12］指出，结合地区政策的能源发展和管理模式可以为目前惯用的自顶向下的基于大规模基础建设投资的发展模式提供良好的补充或替代，使这两种模式的发展相得益彰。

尽管目前以用户为中心的电力市场模式背后已经具有了一定的推动力，其发展仍旧面临许多阻碍。

原标题：区域能源互联网 | 以用户为中心的新兴电力市场模式

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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