[论文解读] LCOE-based Pricing for DLT-enabled Local Energy Trading Platforms

Marthe Fogstad Dynge, Ugur Halden+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2022

Smart Grid Energy Management被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于平准化电力成本（LCOE）的定价机制，用于去中心化本地能源市场（LEMs），以替代正在下降的上网电价（FiT）机制。通过根据生产者-消费者（prosumers）的LCOE设定本地交易价格，该机制在保障生产者-消费者盈利的同时降低了消费者成本。结果表明，与FiT和拍卖机制相比，消费者成本显著降低，且在公平性和透明度方面表现更优，提升了去中心化能源交易的效率。

ABSTRACT

Support schemes like the Feed-in-Tariff (FiT) have for many years been an important driver for the deployment of distributed energy resources, and the transition from consumerism to prosumerism. This democratization and decarbonization of the energy system has led to both challenges and opportunities for the system operators, paving the way for emerging concepts like local energy markets. The FiT approach has often been assumed as the lower economic bound for a prosumer's willingness to participate in such markets but is now being phased out in several countries. In this paper, a new pricing mechanism based on the Levelized Cost of Electricity is proposed, with the intention of securing profitability for the prosumers, as well as creating a transparent and fair price for all market participants. The mechanism is designed to function on a Distributed Ledger Technology-based platform and is further set up from a holistic perspective, defining the market framework as interactions in a Cyber-Physical-Social-System. Schemes based on both fixed and variable contracts with the wholesale supplier are analyzed and compared with both the conventional FiT and to its proposed replacement options. The results show a cost reduction for the consumers and a slight loss in revenue for the prosumers compared to the FiT scheme. Comparing it to the actual suggested replacements to the FiT, however, it is clear that the pricing mechanism proposed in this study provides a substantial increase of benefits for both prosumers and consumers.

研究动机与目标

• 为解决过去支持生产者-消费者参与能源市场的上网电价（FiT）机制逐步退出的问题。
• 设计一种透明、公平且盈利的本地能源市场（LEMs）定价机制，以替代FiT机制。
• 通过综合的网络-物理-社会系统（Cyber-Physical-Social-System）框架，确保生产者-消费者盈利和消费者成本降低。
• 从经济效率和市场参与度角度，评估基于LCOE的机制与FiT及拍卖机制的对比表现。
• 展示将分布式账本技术（DLT）与基于LCOE的定价机制相结合的可行性与优势，实现安全、可追溯且用户友好的LEMs运行。

提出的方法

• 基于LCOE的定价机制根据生产者-消费者的分布式能源资源（DERs）的平均LCOE设定本地能源交易价格，确保成本回收与盈利。
• 该机制在基于DLT的平台上实现，以确保在综合网络-物理-社会系统框架下，交易记录的安全性、透明性和可审计性。
• 该模型分析了生产者-消费者与批发供应商之间的固定与可变合同，比较了在不同市场饱和度水平下的结果。
• 通过供需比（SDR）和动态市场出清机制，根据社区内实时的电力平衡情况确定价格调整。
• 该方法将生产者-消费者视为价格接受者，根据其实际能源贡献分配成本与收益，从而提升公平性。
• 通过模拟不同生产者-消费者数量的住宅社区，评估该方法，测量年均消费者成本与生产者-消费者收入。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同市场饱和度下，基于LCOE的定价机制与FiT在消费者成本和生产者-消费者收入方面相比如何？
• RQ2 用基于LCOE的定价机制替代FiT对生产者-消费者在本地能源市场中的投资经济可行性有何影响？
• RQ3 在社会福利和市场公平性方面，基于LCOE的机制相较于拍卖机制及其他成本分摊定价方案表现如何？
• RQ4 基于LCOE的机制在多大程度上提升了DLT支持的本地能源交易平台的透明度与信任度？
• RQ5 在所提出的定价模型下，储能系统的引入如何影响LCOE值及市场参与者的策略行为？

主要发现

• 消费者在基于LCOE的定价机制下经历显著的成本降低，无论市场饱和度如何，均实现了最低净成本。
• 与FiT机制相比，生产者-消费者收入略有下降，但与拍卖机制相比，其整体收益优势显著。
• 在整体市场效率和公平性方面，基于LCOE的机制优于FiT和拍卖机制，尤其在高比例生产者-消费者渗透的场景中表现更优。
• 当社区内有六名或以上生产者-消费者时，市场达到饱和，导致频繁向电网出售过剩电力，表明市场已达到均衡点。
• 该机制提升了本地自用率，所有情景下52%的光伏（PV）发电量实现本地消纳，表明能源效率提高且对电网依赖减少。
• 储能系统的整合可延缓市场饱和，增强生产者-消费者的激励，恢复成熟LEMs中投资的吸引力。