[논문 리뷰] Towards a Peer-to-Peer Energy Market: an Overview

Luca Mazzola, Alexander Denzler외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 03. 26.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 7인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 현재의 전력 배전 구조의 계층적 구조와 프로슈머 기반 에너지 생성의 탈중앙화되고 자율조직적인 성격을 조율하기 위해 다층 구조의 피어 투 피어(P2P) 에너지 시장 아키텍처를 제안한다. 스마트 계약과 마이크로그리드 통합을 활용한 지역 에너지 거래 프레임워크를 제시하며, 전력망 안정성과 인cent라이브 모델에 중점을 두고 있으며, 공정하고 지속 가능한 전기 시장으로 향하는 향후 연구 및 공동 협력 방향을 안내하기 위한 기준 모델을 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 현재 전력 배전 네트워크의 중심집중 구조와 프로슈머 기반 에너지 생성의 증가 추세 사이의 점점 커지는 괴리 문제를 해결하기 위해.
• 지역 마이크로그리드 내에서 피어 투 피어 에너지 거래를 가능하게 하는 다층 아키텍처 프레임워크를 설계하기 위해.
• 탈중앙화된 에너지 생산 및 거래 환경에서 사용자 역할과 인센티브 메커니즘의 변화를 분석하기 위해.
• P2P 에너지 시장에서 스마트 계약과 전력망 안정성 등의 핵심 구현 요소를 평가하기 위해.
• 지속 가능한 에너지 시장의 향후 연구 및 공동 개발을 위한 기준 모델을 제공하기 위해.

제안 방법

• 지역 생산, 소비, 거래를 마이크로그리드 내에서 통합하는 다층 아키텍처를 제안하여 P2P 에너지 시장의 설계를 수행한다.
• 탈중앙화된 에너지 모델 하에서 사용자 역할의 변화—수동 소비자에서 능동적인 프로슈머로의 전환—를 분석한다.
• 탈중앙화된 에너지 생성 및 거래에서의 참여와 공정성 향상을 위해 인센티브 모델을 통합한다.
• 자동화되고 신뢰할 수 있으며 중앙 집중형 중개자가 없는 에너지 거래를 가능하게 하는 기술적 수단으로 스마트 계약을 검토한다.
• 지역 에너지 거래 증가와 탈중앙화된 제어로 인한 전력망 안정성 영향을 평가한다.
• 아키텍처, 역할, 인센티브, 기술의 통합을 보여주기 위해 P2P 에너지 정산의 구체적 사례를 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프로슈머의 탈중앙화되고 자율조직적인 성격을 수용할 수 있는 P2P 에너지 시장 아키텍처는 어떻게 설계될 수 있는가?
• RQ2 에너지 생산이 중심집중형에서 분산형 모델로 이행될 경우 사용자 역할과 인센티브 체계에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 스마트 계약과 전력망 안정성 메커니즘이 신뢰성 있고 확장 가능한 P2P 에너지 거래를 어떻게 지원하는가?
• RQ4 계층적 전력 배전에서 탈중앙화된 에너지 시장으로의 전환 과정에서의 주요 기술적 및 제도적 과제는 무엇인가?
• RQ5 향후 연구 및 공동 협력의 기반을 제공하기 위해 P2P 에너지 시장에서 기준 모델을 어떻게 수립할 수 있는가?

주요 결과

• 현대 에너지 생성의 탈중앙화 성격과 부합하기 위해 다층 구조의 P2P 에너지 시장 아키텍처는 실현 가능하며 필수적이다.
• 전환 과정은 능동적인 프로슈머 역할을 가능하게 하여 피어 투 피어 거래를 통해 지역 에너지 효율성을 높인다.
• 중앙 집중형 중개자가 없는 자동화되고 투명하며 안전한 에너지 거래를 가능하게 하기 위해 스마트 계약은 필수적이다.
• 전력망 안정성은 여전히 핵심적인 고려사항이며, 탈중앙화된 시스템에서 기술적 및 운영적 보호 조치를 통해 해결되어야 한다.
• 지역 에너지 시장에서의 채택과 공정한 참여를 장려하기 위해 인센티브 모델은 매우 중요하다.
• 제안된 기준 모델은 지속 가능하고 공정한 에너지 시장의 진화를 위한 지속적인 연구와 공동 참여의 기초를 제공한다.