1、研究背景
在多元化的市场结构中，大规模具有灵活充放电特性的电动汽车将成为建设智能电网的有机组成部分。由于电动汽车负荷资源分散、不确定性高，需通过代理商入网，二者之间可签订灵活的交易合同来确保利益平衡。相应地，代理商通过电力调度中心与电网公司之间也需签订相应的交易合同。然而，传统集中配置资源的方式下，用户和代理商、代理商和电力调度中心之间存在很大程度上的数据篡改、信息不对称、交易成本高等问题。区块链技术具有分布式账本和智能化合约体系，已成为记录分布式能源交易的有效解决方案。因此，可以在电动汽车入网机制中引入区块链的智能合约技术，实现分布式去中心化的调度，满足各市场主体对可信任、公平、隐私等方面的要求。
（来源：微信公众号“电网技术” ID：dwjs1957 作者：编辑部）
2、研究内容
智能合约多采用自动化脚本语言嵌入交易逻辑中，在处理电力系统中大规模复杂优化问题时存在不足，故为充分发挥智能合约的优势，本文将区块链的链上分布式交易与链下集中调度相结合，其整体框架如图1所示。
图1 智能合约下电动汽车竞价交易框架
参与到链上交易机制的市场主体包括电动汽车用户、代理商和电力调度中心，分别构成区块链中独立节点层，进而再由各节点层组成点对点的分布式交易网络。每个市场主体基于含IP地址、公钥和私钥等加密信息的节点根据自身利益需求向区块链网络交易池中发布请求。
整体上，在各市场主体与链上链下层次结构之间嵌入含电动汽车充放电量的优化调度负荷，以电动汽车充放电电价为经济调度杠杆，相互达成含充放电合约电量和电价信息的智能合约，自动执行相应的充放电资源交易，并记录在底层区块链分布式账本中，形成相互共识、不可篡改、安全透明的区块数据结构。自上而下，实现整个竞价机制的供求动态平衡与安全信任保障。
各市场主体间智能合约设计：1）用户层与代理商层在考量电池损耗、行驶需求、放电补偿等请求后，以用户购电成本最小、代理商充放电套利最大为目标，达成智能合约。2）代理商层与电力调度中心层在考量电网公司购售电利益、机组状况等请求信息后，以电网负荷方差最小、电力经济调度成本最小为目标，达成智能合约。
结合粒子群和遗传算法的内外寻优关系求解智能合约模型，优化制定电动汽车充放电电价，实现电动汽车充放电资源的合理分配，如图2所示。
图2 各市场主体每时段达成的合约电量与电价
基于电价结果，代理商对电动汽车进行优化调度后的电网负荷曲线如图3所示。相比于无序充电与有序充电，本文调度下的充放电策略实现更好的电网负荷削峰填谷效果。
图3 电网总负荷
不同调度策略下各市场主体的最优利益如表1所示。有效地实现了用户、代理商和电力调度中心的三方经济共赢。
表1 各市场主体最优利益
后续研究方向
智能合约的部署与应用大多基于以太坊、超级账本等区块链开发平台实现。区块链技术作为分布式账本数据架构封装于平台底层，以支持各种逻辑多样的智能合约的嵌入。本文后续工作中，可进一步研究区块链以太坊环境下含电动汽车V2G的竞价交易机制。
参 文 格 式
刘维扬，王冰，王敏，等.智能合约技术下电动汽车入网竞价机制研究[J].电网技术，2019，43(12)：4344-4352．
Liu Weiyang, Wang Bing, Wang Min,et al. Research on electric vehicles participating in bidding mechanism of power grid based on smart contract technology [J]．Power System Technology，2019，43(12)：4344-4352 (in Chinese)．
相关文献
宫鑫，林涛，苏秉华．电动汽车代理在电力市场的最优竞标策略[J]．电网技术，2016，40(9)：2596-2602．
平健，陈思捷，张宁，等．基于智能合约的配电网去中心化交易机制[J]．中国电机工程学报，2017，37(13)：3682-3690．
潘樟惠，高赐威，刘顺桂．基于需求侧放电竞价的电动汽车充放电调度研究[J]．电网技术，2016，40(4)：1140-1146．
团队介绍
河海大学网络化研究与智能控制研究室成立于2009年9月，在河海大学教授、硕士生导师王冰老师的带领下，经过数年来艰苦的奋斗和不懈的努力，在光伏和风力发电系统控制技术以及非线性系统控制研究等方面取得了显著的成绩。数年来，研究组主持或承担了包括国家自然科学基金、国家电网科技项目在内的10多项科研项目，取得了丰富的科研成果。
作者介绍
刘维扬，硕士研究生，主要研究方向为区块链技术在能源互联网中的应用、电动汽车入网优化调度，E-mail：
[email protected]。
王冰，博士，教授，硕士生导师。长期从事网络化非线性系统控制理论研究、可再生能源发电控制技术研究、人工智能应用研究等。主持国家自然科学基金面上项目与青年项目2项，参与包括“十一五”支撑计划、国家自然科学基金、国网公司科技课题等10余项项目；发表学术论文70余篇，其中SCI/EI检索论文30余篇，第一作者出版学术著作2部；获得专利授权10余项。现担任江苏省自动化学会理事、中国自动化学会青年工作委员会常务委员、中国电工技术学会高级会员、中国电机工程学会会员、中国控制会议（CCC）程序委员会委员等职务。E-mail：icekingking@ hhu.edu.cn。
王敏，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为电力市场、人工智能在电网中的应用等，E-mail：
[email protected]。
陈桂儒，硕士研究生，主要研究方向为电动汽车入网规划调度、风力发电功率预测，E-mail：
[email protected]。
