一种P2P光伏能量交易调控方法及系统

本发明涉及能源交易调控技术领域，特别是涉及一种P2P光伏能量交易调控方法及系统。

分布式发电技术、储能技术和信息通信技术快速发展，且基于分布式能源自由交易市场的产消者P2P能量交易网络为产消者参与电力市场提供了解决思路，也为产消者参与实时市场提供了有效途径，使P2P能量交易网络中的产消者主体可以在当地市场上自主的买卖电能，实现了产消者间能量交易和供需功率平衡。

但在实际的能量交易共享过程中，产消者的决策因素往往是复杂的；研究表明产消者个体的能量交易偏好呈现出差异性，即用户对能源买卖的来源或流向的偏好将会对其决策产生影响，如用户愿意以更高的价格向历史交易量大的用户进行购电或用户更倾向于与来自社交网络中匹配度更高的用户交易能源；而传统的能量交易调控方法中大多数研究都认为电具有同质性，忽略了产消者对能源的不同来源或不同流向的偏好分析，从而无法设计出贴合实际的能量交易调控方法。

本发明的目的是提供一种P2P光伏能量交易调控方法及系统，对P2P能量交易网络中各产消者设计的能量交易调控方案更贴合实际情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种P2P光伏能量交易调控方法，包括：

根据用户产电量和耗电量，确定购电用户集合和售电用户集合；所述购电用户集合中包括若干个需要购电的购电用户以及各购电用户对应的需求电量；所述售电用户集合中包括若干个能够售电的售电用户以及各售电用户对应的盈余电量；

针对任一购电用户，根据所述购电用户对各售电用户的物理-社会联合偏好值，建立所述购电用户的购电偏好列表；

针对任一购电用户，根据所述购电用户的购电偏好列表，依次向所述购电偏好列表中排名靠前且未拒绝过所述购电用户交易请求的售电用户提出交易申请，直到所述购电用户的需求电量为零；

针对任一售电用户，根据所述售电用户对各购电用户的物理-社会联合偏好值，建立所述售电用户的售电偏好列表；

针对任一售电用户，根据所述售电用户的售电偏好列表，依次同意所述售电偏好列表中排名靠前的购电用户的交易申请，直到所述售电用户的盈余电量为零或没有购电用户再向所述售电用户提出交易申请；

若所述售电用户集合中所有售电用户的盈余电量均为零或所述购电用户集合中所有购电用户的需求电量均为零，则将成功进行交易的多个用户组，作为能源交易调控方案。

可选地，所述针对任一购电用户，根据所述购电用户对各售电用户的物理 -社会联合偏好值，建立所述购电用户的购电偏好列表，具体包括：

针对任一售电用户，分别计算所述购电用户对所述售电用户的购电物理域偏好效用值以及所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值；所述购电物理域偏好效用值表示所述购电用户向所述售电用户购电的经济效益；所述购电社会域偏好效用值表示所述购电用户向所述售电用户购电的社会效益；

根据所述购电用户对所述售电用户的购电物理域偏好效用值以及所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值，确定所述购电用户对所述售电用户的物理-社会联合偏好值；

将各售电用户按照所述购电用户对各售电用户的物理-社会联合偏好值降序排序，得到所述购电用户的购电偏好列表。

可选地，根据下式计算所述购电用户对所述售电用户的购电物理域偏好效用值：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的购电物理域偏好效用值，πi表示售电用户si的电能售价，eij表示从售电用户si流向购电用户bj的能源交易量，dij表示售电用户si和购电用户bj的电气距离，eji表示从购电用户bj流向售电用户si的能源交易量，表示购入单位功率的电能后购电用户bj增加的耗电效用；由下式获得：

其中，θj表示购电用户bj的能耗参数，PVj表示购电用户bj的光伏电能输出功率，PB,J表示购电用户bj的需求电量。

可选地，根据下式计算所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的购电社会域偏好效用值，表示购电用户bj的友邻节点集合，表示售电用户si的友邻节点集合。

可选地，根据下式确定所述购电用户对所述售电用户的物理-社会联合偏好值：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的物理-社会联合偏好值，表示购电用户bj对售电用户si的购电物理域偏好效用值，表示购电用户bj对售电用户si的购电社会域偏好效用值，ζ表示权重参数。

可选地，所述针对任一售电用户，根据所述售电用户对各购电用户的物理 -社会联合偏好值，建立所述售电用户的售电偏好列表，具体包括：

针对任一购电用户，分别计算所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值以及所述售电用户对所述购电用户的售电社会域偏好效用值；所述售电物理域偏好效用值表示所述售电用户向所述购电用户售电的经济效益；所述售电社会域偏好效用值表示所述售电用户向所述购电用户售电的社会效益；

根据所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值以及所述售电用户对所述购电用户的售电社会域偏好效用值，确定所述售电用户对所述购电用户的物理-社会联合偏好值；

将各购电用户按照所述售电用户对各购电用户的物理-社会联合偏好值降序排序，得到所述售电用户的售电偏好列表。

可选地，根据下式计算所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的售电物理域偏好效用值，πi表示πi表示售电用户si的电能售价，eij表示从售电用户si流向购电用户bj的能源交易量，表示售出单位功率的电能后售电用户si降低的耗电效用；由下式获得：

其中，θi表示售电用户si的能耗参数，PVi表示售电用户si的光伏电能输出功率，PS,i表示售电用户si的盈余电量。

可选地，根据下式计算所述售电用户对所述购电用户的售电社会域偏好效用值：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的售电社会域偏好效用值，Psi,bj表示售电用户si过去时间售给购电用户bj的总电量，Pbj,si表示购电用户bj过去时间售给售电用户si的总电量。

可选地，根据下式确定所述售电用户对所述购电用户的物理-社会联合偏好值：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的物理-社会联合偏好值，表示售电用户si对购电用户bj的售电物理域偏好效用值，表示售电用户 si对购电用户bj的售电社会域偏好效用值，ζ表示权重参数。

对应于前述的P2P光伏能量交易调控方法，本发明还提供了一种P2P光伏能量交易调控系统，P2P光伏能量交易调控系统在被计算机运行时，执行如前文所述的P2P光伏能量交易调控方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的一种P2P光伏能量交易调控方法及系统，本发明提供的光伏电能共享调控方法，对每个产能不足需要购电的用户计算其对其他各个有盈余电量的用户的物理-社会联合偏好值，建立购电偏好列表，对每个有盈余电量的用户计算其对各需要购电用户的物理-社会联合偏好值，建立售电偏好列表。根据购电偏好列表可以使购电用户明确按照列表中售电用户的顺序，依次对联合偏好值较大的售电用户提出交易申请；同时根据售电偏好列表可以使售电用户按照列表中购电用户的顺序，依次对联合偏好值较大的购电用户的交易申请进行审批，直到各用户均没有盈余电量或需求电量，则将成功进行交易的多个用户组，作为能量交易调控方案；通过本发明的调控方法，可以使有电量需求的购电用户和有盈余电量的售电用户在大量产消用户中，均能够在物理域和社会域两方面联合考虑下匹配到最优的产消用户进行能量交易，本发明对P2P 光伏能量交易网络中各产消者设计的能量交易调控方案更贴合实际情况，为后续对P2P光伏能量交易网络中能量交易过程进行精准分析打下基础。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种P2P光伏能量交易调控方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种P2P光伏能量交易调控系统的模块框图。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着信息物理社会系统的深度耦合，在社会域中产消者的能量共享行为具有复杂性，一方面在产消者自组织P2P能量共享中，除了受客观因素如交易环境、交易时段等影响外，产消者的决策行为还受社交网络中其它个体行为和个体间社交行为等产消者主观因素的影响，这些主观行为使得产消者P2P交易具有不确定性和随机性。但现有的产消者P2P能量共享方法主要针对物理域的信息研究产消者P2P能量共享的技术和经济问题，包括管理框架、定价机制、交易结算方式等技术问题，产消者在决策过程中遵循经济效益最大化，但没有分析产消者社会域的信息如对交易主体的偏好以及其对能源交易的影响，忽略了产消者对能源来源(流向)的异质偏好性。

针对上述难点和挑战，本发明在“电能根据其发电方式、在网络中的位置等不同而具有异质性，产消者在P2P能量共享网络中的决策会表现出对电能来源(或去向)具有异质偏好”的基础上，提出一种光伏产消者P2P能量共享调控方法，引入“偏好”的概念来表达产消者对电能的来源(或去向)的考虑，解决具有异质偏好的买卖双方P2P能量共享调控问题。建立产消者买、卖双方的偏好矩阵，并实施买-卖双方P2P能量共享匹配过程，根据匹配过程得到各产消者之间具体的共享电量和对应电价。

本发明的目的是提供一种P2P光伏能量交易调控方法及系统，对P2P能量交易网络中各产消者设计的能量交易调控方案更贴合实际情况。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例提供了一种P2P光伏能量交易调控方法，如图1所示的流程图，该P2P光伏能量交易调控方法包括：

A1、根据用户产电量和耗电量，确定购电用户集合和售电用户集合；所述购电用户集合中包括若干个需要购电的购电用户以及各购电用户对应的需求电量；所述售电用户集合中包括若干个能够售电的售电用户以及各售电用户对应的盈余电量。

本实施例中，基于各用户的光伏产能和负荷确定获取用户的净负荷功率，然后根据每个用户的净负荷功率分别得到购电用户集合及售电用户集合，并分别得到每个购电用户的需求电量PB和每个售电用户的盈余电量PS。

A2、针对任一购电用户，根据所述购电用户对各售电用户的物理-社会联合偏好值，建立所述购电用户的购电偏好列表；具体包括：

A21、针对任一售电用户，分别计算所述购电用户对所述售电用户的购电物理域偏好效用值以及所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值；所述购电物理域偏好效用值表示所述购电用户向所述售电用户购电的经济效益；所述购电社会域偏好效用值表示所述购电用户向所述售电用户购电的社会效益。

本实施例中，在物理域，购电用户的偏好效用值被定义为其通过能量交易能够获得的利润收益，对于能量交易网络中的任一购电用户j∈NB，其相对于各售电用户的购电物理域偏好效用值根据下式计算得到：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的购电物理域偏好效用值，πi表示售电用户si的电能售价，eij表示从售电用户si流向购电用户bj的能源交易量，dij表示售电用户si和购电用户bj的电气距离，eji表示从购电用户bj流向售电用户si的能源交易量，需要指出的是从购电用户bj流向售电用户si的能源交易量eji应为负的，eji和eij的之间的关系表示为，eij+eji＝αijeij，αij表示功率损耗灵敏度因子，表示购入单位功率的电能后购电用户bj增加的耗电效用；由下式获得：

其中，θj表示购电用户bj的能耗参数，PVj表示购电用户bj的电能输出功率，PB,j表示购电用户bj的需求电量。

为了分配与双边交易相关的网损，本发明提出基于双边交易的功率损耗灵敏度因子概念，例如，对于一笔从售电用户si到购电用户bj的能量交易，其相关的功率损耗灵敏度因子可如下式计算：

其中，和分别为售电用户si注入单位功率和购电用户bj输出单位功率时对应的网损因子。

网损因子表征的是节点注入对网损的灵敏度，表示节点注入单位大小的功率引起的网损变化量。对于节点m，其网损因子计算公式为：

其中，为节点m注入功率，PLoss为节点m注入功率时网络中的损耗。而节点m注入单位电量的功率所产生的偏移由平衡节点平衡，即：

Pref＝Pref0+ΔPref

其中，下标ref代表是平衡节点，上标inj的代表注入功率，下标带0的含义是在节点注入单位电量前的功率值所产生的网损增量为：

将上式两端除以并取极限值得到：

本发明利用功率传输距离(Power transfer distance)，即节点i注入单位功率和节点j输出单位功率时网络中所有支路上功率增加的总量FP作为节点i 和节点j之间的电气距离，即表达如下：

其中，表示支路的集合，l表示支路的索引，FlP表示当节点i注入单位功率和节点j输出单位功率时支路l上的功率增加量，Pi＝1,Pj＝-1表示节点i注入单位功率和节点j输出单位功率的条件。这一衡量标准采用了潮流变化的绝对值，对于特定的交易而言，某些支路上的潮流会增加，而其它支路上的潮流会减少，这种计算方法考虑的是所有支路潮流总的变化量。

对于能量交易网络中的任一购电用户bj∈NB，其在能源交易中的关注点集中在如何识别可靠和值得信赖的潜在售电用户，以及避免恶意卖方。根据社会科学的同质性，当两个人有更多的朋友在一起时，他们之间会存在更密切的社会关系，这意味着他们会表现出更值得信任的关系。本发明采用朋友之友 (friend-of-friend，FOF)的概念定义购电用户bj相对于售电用户si的社会域偏好效用值。具体到本实施例中，根据下式计算所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的购电社会域偏好效用值，表示购电用户bj的友邻节点集合，表示售电用户si的友邻节点集合。

A22、根据所述购电用户对所述售电用户的购电物理域偏好效用值以及所述购电用户对所述售电用户的购电社会域偏好效用值，确定所述购电用户对所述售电用户的物理-社会联合偏好值。

本实施例中，根据下式确定所述购电用户对所述售电用户的物理-社会联合偏好值：

其中，表示购电用户bj对售电用户si的物理-社会联合偏好值，表示购电用户bj对售电用户si的购电物理域偏好效用值，表示购电用户bj对售电用户si的购电社会域偏好效用值，ζ表示权重参数。

A23、将各售电用户按照所述购电用户对各售电用户的物理-社会联合偏好值降序排序，得到所述购电用户的购电偏好列表。

对于购电用户bj来说，其偏好排序关系定义为：

该式表明购电用户bj相比于售电用户si’更偏好于售电用户si，即购电用户 bj与售电用户si交易所获得的物理-社会联合偏好值大于与卖方si’交易所获得的物理-社会联合偏好值因此，通过售电用户之间的两两对比，基于上述偏好关系和物理-社会联合偏好值，每个购电用户可以通过递减顺序排列所有售电用户来形成自己的偏好列表Lbj。

本实施例中，对于任一购电用户来说，可以对其他各售电用户根据该购电用户对各售电用户的物理-社会联合偏好值进行降序排序，若有NS个售电用户，则可以得到一个大小为NS的偏好列表，也就是该购电用户的购电偏好列表LB。

A3、针对任一售电用户，根据所述售电用户对各购电用户的物理-社会联合偏好值，建立所述售电用户的售电偏好列表；具体包括：

A31、针对任一购电用户，分别计算所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值以及所述售电用户对所述购电用户的售电社会域偏好效用值；所述售电物理域偏好效用值表示所述售电用户向所述购电用户售电的经济效益；所述售电社会域偏好效用值表示所述售电用户向所述购电用户售电的社会效益；

本实施例中，根据下式计算所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的售电物理域偏好效用值，πi表示πi表示售电用户si的电能售价，eij表示从售电用户si流向购电用户bj的能源交易量，表示售出单位功率的电能后售电用户si降低的耗电效用；由下式获得：

其中，θi表示售电用户si的能耗参数，PVi表示售电用户si的光伏电能输出功率，PS,i表示售电用户si的盈余电量。

对于能量交易网络中的任一售电用户si∈NS，他在社会域层面关注的是如何报答将过去成功出售能源给他们的用户，换句话说，有效地促进与过去能源贡献者的合作。因此，根据社会学中的补偿心理学，你从一个购买者那里获得的能量越多，你就越有向其出售能量的意愿，为此，社会域中售电用户si相对于购电用户bj的售电社会域偏好效用值根据下式计算：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的售电社会域偏好效用值，表示售电用户si过去时间售给购电用户bj的总电量，表示购电用户 bj过去时间售给售电用户si的总电量。

A32、根据所述售电用户对所述购电用户的售电物理域偏好效用值以及所述售电用户对所述购电用户的售电社会域偏好效用值，确定所述售电用户对所述购电用户的物理-社会联合偏好值；

本实施例中，根据下式确定所述售电用户对所述购电用户的物理-社会联合偏好值：

其中，表示售电用户si对购电用户bj的物理-社会联合偏好值，表示售电用户si对购电用户bj的售电物理域偏好效用值，表示售电用户si对购电用户bj的售电社会域偏好效用值，ζ表示权重参数。

A33、将各购电用户按照所述售电用户对各购电用户的物理-社会联合偏好值降序排序，得到所述售电用户的售电偏好列表。

对于售电用户si来说，其偏好排序关系定义为：

该式表明售电用户si相比于购电用户bj’更偏好于购电用户bj，即售电用户 si与购电用户bj交易所获得的物理-社会联合偏好值大于与购电用户bj’交易所获得的物理-社会联合偏好值因此，每个售电用户可以利用这种偏好关系对所有购电用户以严格的降序排列，以基于物理-社会联合偏好值获得针对所有购电用户的售电偏好列表Lsi。

本实施例中，对于任一售电用户来说，可以对其他各购电用户根据该售电用户对各购电用户的物理-社会联合偏好值进行降序排序，若有NB个购电用户，则可以得到一个大小为NB的偏好列表，也就是该售电用户的售电偏好列表LS。

A4、针对任一购电用户，根据所述购电用户的购电偏好列表，依次向所述购电偏好列表中排名靠前且未拒绝过所述购电用户交易请求的售电用户提出交易申请，直到所述购电用户的需求电量为零；本实施例中，对于任一个仍有能源需求的购电用户bj，即满足D(bj)>0的买家，都需要选择当前购电偏好列表中未拒绝过他的售电用户中他最为偏好的售电用户，并向其提出自己当前的能源需求D(bj)。

A5、针对任一售电用户，根据所述售电用户的售电偏好列表，依次同意所述售电偏好列表中排名靠前的购电用户的交易申请，直到所述售电用户的盈余电量为零或没有购电用户再向所述售电用户提出交易申请；对于系统中的每一个售电用户，他根据其售电偏好列表LS中购电用户的顺序依次接受其最偏好的购电用户的交易申请，直到自身的盈余电量为零(即R(si)＝0)或者所有向其提出的交易申请均被满足，当为前者(自身的盈余电量为零)时则拒绝售电偏好列表中偏好顺序靠后的购电用户的交易申请。

A6、判断所述售电用户集合中所有售电用户的盈余电量均为零或所述购电用户集合中所有购电用户的需求电量均为零，则执行步骤A7，否则的话，跳转到步骤A4。

A7、将成功进行交易的多个用户组，作为能源交易调控方案。

本实施例中，需要判断是否同时满足以下两个条件：(1)是否存在有购电需要的购电用户，即(2)是否存在有盈余电量的售电用户，即如果这两个条件同时成立，则证明交易匹配还没有结束，重新执行新一轮迭代；如果这两个条件不同时成立，则证明匹配过程已经结束，然后输出成功进行交易的多个用户组，作为能源交易调控方案。

实施例2：

本发明实施例1的方法也可以借助于图2所示的P2P光伏能量交易调控系统的架构来实现。该P2P光伏能量交易调控系统可以包括购电用户集合确定模块、售电用户集合确定模块、购电偏好列表确定模块、售电偏好列表确定模块、交易申请提出模块、交易申请审批模块、结束匹配判断模块和调控方案确定模块；一些模块还可以有用于实现其功能的子单元，例如在购电偏好列表确定模块中还包括第一社会域偏好确定单元、第一物理域偏好确定单元和第一物理- 社会联合偏好确定单元；在售电偏好列表确定模块中还包括第二社会域偏好确定单元、第二物理域偏好确定单元和第二物理-社会联合偏好确定单元。当然，图2所示的架构只是示例性的，在实现不同的功能时，根据实际需要，可以省略图2示出的系统中的一个或至少两个组件。

技术中的程序部分可以被认为是以可执行的代码和/或相关数据的形式而存在的“产品”或“制品”，通过计算机可读的介质所参与或实现的。有形的、永久的储存介质可以包括任何计算机、处理器、或类似设备或相关的模块所用到的内存或存储器。例如，各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器或者类似任何能够为软件提供存储功能的设备。

所有软件或其中的一部分有时可能会通过网络进行通信，如互联网或其他通信网络。此类通信可以将软件从一个计算机设备或处理器加载到另一个。例如：从视频目标检测设备的一个服务器或主机计算机加载至一个计算机环境的硬件平台，或其他实现系统的计算机环境，或与提供目标检测所需要的信息相关的类似功能的系统。因此，另一种能够传递软件元素的介质也可以被用作局部设备之间的物理连接，例如光波、电波、电磁波等，通过电缆、光缆或者空气等实现传播。用来载波的物理介质如电缆、无线连接或光缆等类似设备，也可以被认为是承载软件的介质。在这里的用法除非限制了有形的“储存”介质，其他表示计算机或机器“可读介质”的术语都表示在处理器执行任何指令的过程中参与的介质。

本文中应用了具体个例，但以上描述仅是对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；本领域的技术人员应该理解，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。