基于区块链的虚拟电厂参与碳市场交易研究及平台实现.pdfVIP

摘要

摘要

随着风电、光伏等分布式新能源渗透率的提升，规模化分布式电源的接入对电网

的安全、稳定及经济运行会产生重大影响，分布式电源的波动性会加剧电网运行的安

全风险。因此，充分利用用户侧源、储、荷泛在资源，实现用户侧分布式能源的高效

聚合，是提升电网对可再生能源的消纳水平的必然需求。虚拟电厂(VirtualPower

Plant,VPP)技术将风机、光伏、电动汽车等分布式资源聚合，作为整体参与电力调度和

市场交易，丰富了新型电力系统中的可控资源，促进了新能源消纳并提升了分布式资

源投资收益。同时，为了响应全社会节能降碳的需求，碳交易市场也在快速发展，VPP

通过参与碳交易能够量化其消纳可再生资源的环境效益，并促使VPP获得更多的经济

效益。此外，由于VPP聚合多主体参与碳市场和电能量市场，同时存在内部的协调和

与上级市场的交易，多主体之间数据的安全性和可信性是VPP运行的基础。区块链技

术提供了一种去中心化、兼顾透明性和公平的组网方式，可以促进VPP的安全交易、

高效管理和稳定运行。本文研究了VPP参与电能量市场和碳市场的多资源协调优化运

行策略，面向多资源主体间的可信交易问题，研究了基于区块链的VPP参与碳市场交

易管理方法。

首先，介绍了当前的碳市场运作机制，在此基础上，对VPP参与碳市场的获利空间

进行了分析。进一步分析了VPP中典型分布式资源的出力和碳排放特性。最后针对风光

出力的波动性，结合蒙特卡罗抽样和场景生成法，对虚拟电厂中风光资源的不确定性进

行了定量分析。

其次，建立了计及电动汽车的VPP参与碳市场的优化模型。首先分析了VPP聚合

管理电动汽车有序充电的方案，并对电动汽车的碳排放特性进行了分析。然后，针对电

动汽车车主难以单独参与碳市场的问题，设计了虚拟电厂代理电动汽车参与碳市场的方

案。接着建立了虚拟电厂中多资源参与电能量市场和碳市场的优化模型。最后通过算例

验证了VPP参与碳交易市场可以在减小传统火电机组的出力的同时提升VPP的收益。

最后，针对VPP中多资源的分布式管理和调控、交易过程中的数据信任问题，结合

区块链技术数据防篡改、交易透明可追溯的特点，设计了基于区块链的VPP参与碳市场

的数据管理系统。首先分析了VPP的多资源数据管理需求和区块链的适用性。然后从区

块链系统的底层技术、数据结构、智能合约、共识机制四个方面，结合VPP的的调度及

数据流动需求，进行了区块链运行框架的设计。最后通过算例对系统的可用性进行了验

证。

关键词：区块链，虚拟电厂，碳市场，电能量市场，电动汽车，核证减排，智能合约，数据结构，

共识机制

I

东南大学硕士学位论文

II

Abstract

Abstract

Withtheincreasingpenetrationrateofdistributednewenergysourcessuchaswindpower

andphotovoltaic,theintegrationoflarge-scaledistributedpowersourceswillhaveasignificant

impactonthesafety,stability,andeconomicoperationofthepowergrid.Thevolatilityof

distributedpowersourceswillexacerbatethesafetyrisksofpowergridoperation.Therefore,

fullyutilizingtheubiquitousresourcesofusersidesources,storage,and