考虑产消者协同行为的城市虚拟电厂P2P电-碳联合交易模型研究

首页今日动态人才市场新技术专栏中国科学人云展台
BioHot
云讲堂直播会展中心特价专栏技术快讯免费试用

生物通官微
陪你抓住生命科技
跳动的脉搏

生物通首页 > 今日动态 > 正文

【字体：大中小】 时间：2025年06月20日 来源：Renewable Energy 9.0

编辑推荐：

　　为解决城市虚拟电厂(VPP)中产消者(prosumers)电-碳交易需求多样、协同行为复杂导致的交易效率低下问题，研究人员提出一种基于协同行为的P2P电-碳联合交易模型。通过建立交易联盟划分方法、非合作博弈模型及剩余均衡机制，实验证明该模型可降低交易成本与碳排放，促进可再生能源消纳。该研究为VPP多能协同交易提供了创新解决方案。

随着全球能源转型加速，城市虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP)作为聚合分布式能源的关键载体，正面临电-碳市场协同优化的重大挑战。产消者(Prosumers)在参与电力交易的同时，其碳减排行为呈现高度异质性——有的家庭光伏用户渴望出售绿色证书，而高耗能企业则需购买碳配额。传统集中式交易模式不仅存在供需失衡风险，更难以兼顾经济性与环保目标。荷兰Zuidbroek社区的实践表明，现有P2P(Peer-to-Peer)交易机制对协同行为的忽视，导致30%的可再生能源未能就地消纳。

针对这一痛点，上海交通大学的研究团队在《Renewable Energy》发表创新成果，提出首个考虑产消者协同行为的城市VPP电-碳联合交易模型。该研究通过三阶段技术路线：首先基于绿色潜力值划分交易联盟，继而构建嵌入环境外部性的非合作博弈模型，最后开发实时剩余均衡机制。采用ADMM(交替方向乘子法)算法求解分布式优化问题，并集成连续双向拍卖(CDA)机制，成功将交易成本降低19.8%，碳排放减少12.3%。

关键技术方法
研究以荷兰Zuidbroek社区45节点电网为实验场景，整合IEEE欧洲低压测试馈线数据。通过GIS系统划分产消者集群，采集光伏出力与负荷数据建立基线模型。采用改进Shapley值算法量化协同收益，在非合作博弈框架中引入绿色证书交易变量，利用ADMM加速收敛机制处理分布式计算。最终通过CDA匹配后的剩余电-碳量，由VPP实施实时再平衡。

交易联盟划分方法
通过定义产消者的绿色潜力指数(Green Potential Index, GPI)，将电-碳需求相似的参与者动态聚类。实验显示，该方法使联盟内交易匹配率提升至92%，较随机分组提高37%。

非合作博弈模型
构建包含经济收益与碳成本的双目标函数，引入拉格朗日乘子协调个体理性与集体最优。ADMM算法在150次迭代内收敛，较传统方法提速60%。

剩余均衡机制
针对CDA后8.7%的未匹配量，VPP通过动态定价再分配，使系统净剩余量降至1.2%以下，显著优于传统余量上网方案。

结论与意义
该研究开创性地将协同行为量化引入电-碳联合交易，其创新点体现在：1）首次提出GPI驱动的联盟划分范式，破解了产消者异质性难题；2）通过环境外部性内部化，使碳排放成为博弈策略的内生变量；3）剩余均衡机制为VPP参与市场调节提供了新工具。实际应用中，该模型可使社区级VPP年收益增加€15.6万，同时减少CO₂排放412吨。未来研究可拓展至跨区域VPP协同，并探索区块链技术在交易验证中的应用。

热点排行

新闻专题

联系信箱：

粤ICP备09063491号