引言

能源互联网的不断发展和海量分布式能源主体的接入，给当前电力市场交易系统带来了新的挑战。交易数量的大规模增长对交易系统的运行成本和计算时间提出了新的要求，传统集中式电力交易系统属于中心化交易系统，中心节点计算能力有限，导致其计算延时过大，无法适应大规模分布式能源的交易需求，不利于能源的高效配置，同时单一中心节点易受网络攻击，不利于交易系统的整体安全。

1基于区块链的微电网电力市场架构

1.1区块链技术

区块链本质上是一个又一个区块按照时间次序形成的链式数据结构，它们按照时间顺序组成链条，每个区块由区块头与区块体组成。区块头存储当前区块父区块的哈希值，用于区块与区块之间链接。区块体与区块头之间通过默克尔根联系，默克尔根将会保存所有电力交易历史数据，可保证交易数据的无法篡改与可追溯性，每个叶子节点都存储了一个交易数据块的哈希值，非叶子节点存储两个节点的Hash值，最终形成默克尔根。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样性的分布式电源并网问题。区块链与微电网具有相似的分布式拓扑结构，区块链的去中性化与微电网中电力交易用户分散分布特点相契合。

1.2系统总架构

物理层即由智能电表、分布式电源、通信设备等组成，主要确保P2P用户之间能够高效、安全地完成电能的传输以及实时对电量、电费等数据进行采集计量，并将数据传输给数据层进行下一步的分析处理。网络层主要由P2P网络、传播机制等构成，保证各个节点都是对等的，无任何特殊中心化节点，为实现微电网交易系统提供信息实时共享的技术支持。数据层存放着整个电力交易市场的信息。应用层则是用户与区块链网络的接口，利用智能合约的不可更改、强制执行等特点对市场机制以及电力交易给予实现。

2现货市场交易运营支撑技术面临的挑战

2.1大规模异质化市场主体接入难题

市场主体在接入方面具有了新特征，主要体现在负荷侧市场主体和新能源发电厂的高比例接入，因此，不仅需要考虑负荷侧的用电响应需求变化，还需要关注发电侧的出力波动。负荷侧接入市场的主体更加多元、异质，包括电动汽车、储能、可控负荷、虚拟电厂、分布式电源及微电网等各类新型负荷，负荷主体存在运行差异大、角色可变的特征，难以准确掌握负荷主体行为及运行特性。如何通过技术手段准确得到各种复杂环境下负荷侧新型主体的物理运行特性及经济运行特性是其参与电力现货市场的主要挑战。

2.2多交易品种、多元市场主体联合出清难题

电力现货市场交易品种正在不断丰富，在目前以电能量、调频和备用为主体的市场交易品种的基础上，增加快速爬坡、转动惯量等新的交易品种。不同交易品种之间存在物理耦合，多交易品种联合运行将产生整体最优的结果，但也引入更多的变量和约束，多交易品种联合出清极大增加了出清模型的复杂度。与此同时，考虑电力现货市场主体更加多元化的发展需求，多元、异质的市场主体运行特性带来了发用双侧可调资源离散变量多、部分约束模型描述复杂且时段耦合紧密的问题，进一步增加了出清复杂度。

3现货市场运营关键技术

3.1分布式能源共识机制

共识机制是区块链的核心，是保障区块链分布式数据库可靠性、可验性的关键，其需要在尽可能短的时间内经过所有参与节点从而实现对交易的验证和确认，目的是保证区块链数据的一致性和准确性。共识机制所面临的主要问题包括抵抗恶意节点以及共识算法对算力等资源的消耗，对于文中所提云边协同系统中的两层区块链，在交易中需要进行两层的区块链共识，共识的效率直接决定了云边协同系统中电力交易的效率。

3.2多层级市场与电网全过程闭环协同控制技术

现货市场是在短时序上建立与电力系统运行紧密结合的市场组织形式，采用集中出清的交易形式，产生分时价格信号，并形成满足安全约束、可实际下达执行的电力调度计划指令。现货市场运行难点在于需要统筹全天连续可靠出清与电网实时运行安全控制要求，避免实时市场异常或不合理的出清结果传递至电网运行控制环节。未来，电力现货市场参与主体多、不确定性强，多层级市场及调度间联系密切、流程长、环节多，对技术系统的可靠性、计算结果的合理性、故障恢复的时效性、实时市场与AGC闭环协调等提出了更高的要求。

3.4分布式能源交易机制

分布式能源参与电网调节的时间尺度较小，其对应电力市场的交易要求快速可靠，能够适应高频率小时间尺度的调度和交易需求。区块链技术通过去中心化共同建立和维护交易数据库，实现双向安全体系，克服了中心化交易系统中存在的信息不对称、可靠性低的问题。交易竞价撮合可以通过区块链中的智能合约来实现，基于智能合约的分布式能源交易。面向具备分布式发电和用电的所有交易主体，以电力系统日前、日内和实时调度曲线为基础，以新能源优先消纳为原则，通过竞价进行撮合，针对存在的预测功率误差，对差额功率进行补偿清算。

结语

通过研究适应新型电力系统下的电力现货市场交易运营技术，为电力现货市场健康运营提供支撑，进一步保障了新型电力系统可靠运行。后续，基于国产化求解引擎的安全约束机组组合高效求解技术、电-碳-绿证等多市场联合仿真技术、基于人工智能的市场风险识别技术等还需要进一步开展深入研究，尤其是结合电网及市场最新发展趋势，不断进行技术迭代升级、完善，构建适合中国电力现货市场运营的交易运营技术体系。

参考文献

[1]沈泽宇，陈思捷，严正，等．基于区块链的分布式能源交易技术［J］．中国电机工程学报，2021，41(11):3841-3851．

[2]傅宏，杨剑蓝，李靖，等.基于区块链的去中心化电力交易与访问控制系统[J].计算机应用与软件，2023，40（2）：118-123；137.