基于非同质化代币的主动能量体社群点对点电能交易

       区块链为主动能量体（AEA）社群的点对点（P2P）电能交易提供了现实的技术支撑，但经典的确权和存证方案难以满足AEA社群中个性化、差异化的交易需求，为此引入非同质化代币（NFT）与P2P交易订单一一对应，将差异化的实体电能资产映射为区块链上的数字资产，并随电能交易由售电方向购电方转让。NFT是指每一枚代币都具有唯一的身份标识和所有者记录，不可分割且不可互相替代，可用于跟踪一个独一无二事物的所有权。

NFT的发行、认购、转移过程

       交易过程采用链上链下相结合的方式：在区块链下，使用基于多维意愿的竞价算法进行P2P电能交易订单的匹配；在区块链上，售电方根据交易订单发行NFT并由购电方认购，实现了实体电能资产在数字世界中的价值表示和价值转移，并可作为日后电能交付和电费结算存证。

基于区块链的主动能量体低碳社区可再生能源证书交易

       未来的配电网是由大量主动能量体（AEA）组成的点对点（P2P）社区，可再生能源证书（REC）交易是实现低碳AEA社区的有效途径。AEA之间不仅可以进行电力交易，还可以进行REC交易，以经济高效地满足可再生能源组合标准（RPS）的要求。为了降低市场参与门槛并增加市场参与者的交易利益，我们提出了一种基于区块链的可再生能源证书（BCREC），支持可分割和多次交易。

传统REC与BCREC发行管理方式对比

       传统形式上每张REC以固定数额（如1MW·h）发行且不可分割，这是对中心化管理和验证方式的妥协，通过明确的证书形式和较高的单张数额来降低管理和验证压力，但带来了较高的市场参与门槛。而我们提出的BCREC，借助可信的链上记录，以去中心化的方式维护参与者账户余额模型，对应可再生能源发电量精确发行BCREC，在降低市场参与门槛的同时，优化了对BCREC的管理和验证方式。

传统REC与BCREC交易方式对比

       出于避免重复计入环境贡献和方便核验的考虑，传统REC市场政策仅允许单次交易，REC交易即核销并计入RPS的完成情况。这使得参与者交易REC仅出于对完成PRS要求的刚需，极大影响了交易积极性和市场活力，也增加了参与者持有REC资产的风险，阻碍了用户参与。而BCREC基于准确、可追溯的链上记录，支持参与者在核销前多次交易，以更灵活的交易机制激发市场交易活力和用户参与积极性，更加适配P2P模式的交易需求，能够有效提高证书交易效率。

直观的用户交互方式

电能资产NFT及BCREC信息展示

       资产代币化为实体资产在区块链上的价值表示和价值转移提供了可行方案。考虑电能交易和可再生能源证书交易的不同需求和资产特性，我们分别使用非同质化代币和同质化代币映射电能资产与可再生能源证书资产，并基于主流代币标准实现，兼容各类主流区块链工具和软件。例如用户可以使用OpenSea平台直观查看每一枚NFT所对应的电能资产信息，使用MetaMask钱包软件管理自身账户所持有的BCREC。

链上记录查询

       用户使用Etherscan等区块链浏览器，可以查询链上记录，调用智能合约功能。公共区块链公开透明的特性消除了信息差，有效降低交易对手方风险，使用户平等地参与交易活动。

可再生能源消纳责任权重制度（Renewables Portfolio Standards，RPS）配额-火电限电约束下主动能量体（Active Energy Agent，AEA）社区需求响应

本模型将基于价格型的需求响应（Price-based Demand Response，PBDR）应用于AEA社区，考虑两个实际约束：RPS配额和火电限电，这两个约束分别规定了可再生能源最低消纳权重和火电的最高购入量。采用PBDR机制的公式矩阵刻画电力用户价格响应动态，并以24小时电价作为决策变量进行数值推导，将该问题公式化为一个约束优化问题，求得最优解使24小时利润最大化。模型的结构示意图如图1所示。

图1 RPS配额-火电限电约束下AEA社区需求响应模型结构示意图

实例研究和计算结果验证了该方法的有效性。采用该策略可以获得经济效益和环境效益：社区管理者的利润增加，可再生能源的消纳比例提升，并且总负荷削减量减少。研究结果为AEA社区在多种限制条件下的优化调度提供了模型参考和数据支持。

RPS下的两阶段混合绿证交易机制

RPS的实施在很大程度上依赖于绿证交易。考虑到点对点（Peer-to-peer，P2P）交易在电力交易中的出色表现，将P2P交易模式引入到AEA间的绿证交易是合理的。然而，多数现有研究都聚焦于能源市场，对RPS下绿证P2P交易的研究工作相当有限。并且在这些有限的研究工作中，有的研究基于非合作博弈模型，但仅适用于三五个主体间的小规模问题；有的研究开发了一个基于区块链的绿证交易平台，但没有考虑不同用户的行为差异。目前缺乏RPS下针对大规模AEA用户社区考虑用户行为差异的P2P绿证交易机制。

因此，提出了结合P2P交易和集中式交易的两阶段绿证混合交易机制。第一阶段为P2P交易，在这一阶段买卖双方自行发布交易量和交易价格等交易信息，自由选择交易对象并协商交易价格。第二阶段为集中交易，第一阶段剩余的订单将在这一阶段由社管出清。针对两阶段混合绿证交易机制的研究，设计合适的市场框架和交易机制，优化P2P交易流程，包括订单的生成、订单的匹配、订单的更新等步骤。考虑到绿证交易的整体效率，针对订单的匹配环节考虑合适的匹配策略及其并行加速优化，设计了一种基于多重意愿的匹配来促进P2P订单匹配，并对参数进行了数值优化。考虑到绿证交易中个体行为的多样性，定义了两种类型用户：价格敏感型和价格不敏感型，并定量研究了不同类型用户及其交易行为对更新报价和达成交易结果的影响。

图2 两阶段混合绿证交易模型结构示意图

图3 基于多重意愿的匹配流程图

仿真结果验证了所提出的两阶段混合交易在整体交易和P2P订单匹配方面的有效性。实验结果表明，买方和卖方都可以从参与两阶段混合绿证交易市场中受益。通过对比实验定量评估P2P和中心式调度在时间复杂度、交易的收益/效用、社群的可扩展性的差异，表明引入P2P交易模式的具有很好的必要性和可行性，能够为用户带来经济效益，提高用户的参与积极性。基于多重意愿的匹配能够提高双边交易订单的匹配效率，订单排序机制的优化不仅能够体现市场参与者的个人意愿，还能提高并行流程在匹配算法整体流程中的比例。进一步，通过探究不同类型用户参与绿证交易的偏好，计算每种用户在收益/效用、交易效率等方面的差异，总结规律性结论，能够为多样化的用户参与市场交易提供建议和指导。