[論文レビュー] Towards a Peer-to-Peer Energy Market: an Overview

Luca Mazzola, Alexander Denzler+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 7被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、現在の電力配電の階層的構造と、プロシューマー主導のエネルギー生成の分散型・自己組織的性質を調和させるため、マルチレイヤー型ピアツーピア（P2P）エネルギー市場アーキテクチャを提案する。スマートコントラクトとマイクログリッド統合を用いた地域的エネルギー取引のフレームワークを提示し、グリッド安定性とインcentiveモデルに重点を置き、より公平で持続可能な電力市場の実現に向けて、今後の研究とコミュニティ連携を導くための参考モデルを提示する。

ABSTRACT

This work focuses on the electric power market, comparing the status quo with the recent trend towards the increase in distributed self-generation capabilities by prosumers. Starting from the existing tension between the intrinsically hierarchical current structure of the electricity distribution network and the substantially distributed and self-organising nature of the self-generation, we explore the limitations imposed by the current conditions. Initially, we introduce a potential multi-layered architecture for a Peer-to-Peer (P2P) energy market, discussing thefundamental aspects of local production and local consumption as part of a microgrid. Secondly, we analyse the consequent changes for the different users' roles, also in connection withsome incentive models connected with the decentralisation of the power production. To give a full picture to the reader, we also scrutinise relevant elements of energy trading, such as Smart Contract and grid stability. Thirdly, we present an example of a typical P2P settlement, showcasing the role of all the previously analysed aspects. To conclude, we performed a review of relevant activities in this domain, to showcase where existing projects are going and what are the most important themes covered. Being this a work in progress, many open questions are still on the table and will be addressed in the next stages of the research. Eventually, by providing a reference model as base for further discussions and improvements, we would like to engage ourselves in a dialog with the different users and the broad community, oriented towards a more fair and ecological-friendly solution for the electricity market of the future.

研究の動機と目的

• 現在の電力配電網の中央集権的構造と、分散型・プロシューマー主導のエネルギー生成の増加による乖離を是正すること。
• 地域マイクログリッド内でのピアツーピアエネルギー取引を可能にするマルチレイヤー型アーキテクチャフレームワークを設計すること。
• 分散型エネルギー生産および取引の下で、ユーザーの役割とインcentiveメカニズムの変化を分析すること。
• P2Pエネルギー市場におけるスマートコントラクトやグリッド安定性といった主要な促進要因を評価すること。
• 今後の研究およびコミュニティ主導の持続可能なエネルギー市場開発を支援するための参考モデルを提供すること。

提案手法

• 地域の生産・消費・取引をマイクログリッド内に統合する、P2Pエネルギー市場のマルチレイヤー型アーキテクチャを提案する。
• 分散型エネルギーモデル下でのユーザー役割の変化（受動的消費者から能動的プロシューマーへのシフト）を分析する。
• 分散型エネルギー生成および取引における参加促進と公平性を高めるためのインcentiveモデルを統合する。
• 自動的で信頼性の高い取引を可能にする技術的促進要因としてのスマートコントラクトを検討する。
• 増加する地域的エネルギー取引および分散型制御によるグリッド安定性への影響を評価する。
• アーキテクチャ、役割、インcentive、技術の統合を実証するためのP2Pエネルギー決済の具体的な事例を提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プロシューマーの分散型・自己組織的性質を反映できるP2Pエネルギー市場アーキテクチャは、どのように設計できるか？
• RQ2 エネルギー生産が中央集権的から分散型モデルに移行する場合、ユーザーの役割とインcentive構造にどのような影響が生じるか？
• RQ3 スマートコントラクトとグリッド安定性メカニズムは、信頼性の高いスケーラブルなP2Pエネルギー取引をどのように支援するか？
• RQ4 階層的電力配電から分散型エネルギー市場への移行における主な技術的および制度的課題は何か？
• RQ5 今後の研究およびコミュニティ連携を支援するP2Pエネルギー市場における参考モデルをどのように確立できるか？

主な発見

• 現代のエネルギー生成の分散型性質に適合させるために、マルチレイヤー型P2Pエネルギー市場アーキテクチャは実現可能であり、不可欠である。
• 移行により、能動的なプロシューマーの役割が可能となり、ピアツーピア取引を通じて参加が促進され、地域的エネルギー効率が向上する。
• 中央機関を介さずに自動的で透明かつ安全なエネルギー取引を可能にするために、スマートコントラクトは不可欠である。
• グリッド安定性は依然として重要な懸念事項であり、分散型システムにおいては技術的・運用的対策が不可欠である。
• インcentiveモデルは、地域エネルギー市場における採用促進と公平な参加を促すために不可欠である。
• 提示された参考モデルは、持続可能で公平なエネルギー市場の進化に向けて、継続的な研究とコミュニティ参加の基盤を提供する。