能源互联网市场体系设计、交易机制和关键问题

刘　凡, 别朝红， 刘诗雨， 李更丰

(1. 西安交通大学电气工程学院， 陕西省西安市 710049； 2. 陕西省智能电网重点实验室， 西安交通大学, 陕西省西安市 710049)

0　引言

能源危机、气候变化、环境污染对传统能源系统和人类社会发展产生巨大冲击，亟须推进能源生产和消费革命来解决能源可持续供应问题，因此能源互联网应运而生。美国著名学者里夫金最早提出能源互联网的设想，并指出能源互联网应具有以可再生能源为主要一次能源、支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入、基于互联网技术实现广域能源共享以及支持交通系统的电气化四大特征[1]。能源互联网概念的提出为提高能源综合利用效率、促进可再生能源大规模利用、改善能源消费结构及实现社会的可持续发展提供了新的技术手段。

目前，能源互联网尚未形成统一、标准的定义，然而能源互联网的发展目标、基本架构及主要特征等核心理念[2-4]在学术界和工业界已达成初步共识。与传统单一的电力、天然气等能源系统相比，能源互联网在供给形式、物理网络、用户需求及信息技术等方面发生了明显的变化，主要包括以下几个方面。

1)支持多类型能源的综合供给，实现以电能为核心，包含可再生能源、化学能、热能等多种能源形式的互相转化与利用。

2)实现多能源网络的系统集成，形成以电力网络为枢纽，涵盖天然气管网、供热网络、交通网络及多类型储能设备的一体化能源耦合系统。

3)支持海量分布式设备接入，实现分布式能源供给，推动分布式可再生能源的大规模利用。

4)实现用户侧的广泛参与，具有开放、互联、共享、对等、即插即用和以用户为中心等重要特征。

5)强调信息技术的深度融合，以信息物理系统为基础，实现广域信息互动下的能源共享。

然而，在能源互联网发展过程中，由于传统电力、天然气等能源行业的封闭性、各类能源运行特性的固有差异及不可忽视的技术壁垒等原因，短时间内在物理层面上实现多类型能源系统的联合规划和运行较为困难。因此，为了推动能源革命的进程，可以首先从市场角度切入，以价格激励为手段，通过实际的供需关系来促进能源的综合利用和高效配置。

能源互联网市场并不是传统电力、天然气、区域热/冷等单一能源市场的简单叠加，而是基于能源互联网核心理念对市场模式的一种创新。本文首先提出能源互联网市场的初步定义，结合能源商品的特殊性明确能源互联网市场的建设目标，并将其与传统单一的能源市场进行对比；其次，从主体结构、客体结构、时间结构和空间结构4个层面构建能源互联网市场体系；之后，对能源互联网市场的交易方式及运行机制进行详细分析；最后，对推动能源互联网市场发展的关键问题和研究展望进行总结归纳。

1　能源互联网市场的基本概念与特点

为了更好地实现多能源互补，提高能源利用率，能源互联网提出了引入竞争、建立市场的新要求。本节首先给出能源互联网市场的初步定义，之后结合能源商品的特殊性，提出能源互联网市场的建设目标，并比较其与传统单一能源市场的异同点。

1.1　能源互联网市场的初步定义和建设目标

能源互联网的核心理念可以概括为多能互补、多网耦合、支持大规模分布式设备接入、用户侧广泛参与及信息技术的深入融合。基于能源互联网的核心理念，本文提出了能源互联网市场的初步定义：能源互联网市场是在能源互联网背景下，以信息技术为支撑，以分布式主体为主要参与者，通过市场竞争，实现电力、天然气、热/冷、可再生能源等多类型能源综合交易及优化配置的机制。

能源互联网市场建设的关键在于还原能源的商品属性。然而与一般商品相比，能源商品具有其特殊性[5]，具体表现在：①能源商品是关乎国计民生的重要战略物资，具有一定的公益性和管制性；②能源商品多属耗竭性资源，具有很强的稀缺性；③能源商品的交易依赖于管网等基础设施，具有网络经济属性以及时空连续性；④能源商品的生产和消费过程不可避免对环境造成污染和破坏，具有负外部性。

因此，从能源商品的特殊性出发，结合能源互联网的核心理念，能源互联网市场的建设目标可以总结归纳为：①打破传统单一能源市场的壁垒和惯性，促进以电能为核心的多能源广泛共享和综合利用；②实现能源供需动态平衡，提供安全、可靠、优质、经济的能源产品；③利用互联网思维，打造多元化、分散化能源供给和灵活化、个性化能源消费的市场格局；④激励新能源技术引入市场以及能源企业的自我革新，实现低碳经济和社会可持续发展。

1.2　传统单一能源市场与能源互联网市场

近年来，能源市场逐步解除管制，尤其是电力、天然气市场发生了结构性的调整以及重组[6]。不同于电力、天然气的大规模集中供应，热/冷市场广泛存在分散供应和区域集中供应两种形式。其中，分散供应通过自备的锅炉、热泵、蓄冷器等设备满足自身用热/冷需求；区域集中供应通过热力管网实现某一地区的供暖/制冷，其对应的区域热/冷市场为本节主要讨论对象。与传统单一的电力、天然气、区域热/冷市场相比，能源互联网市场在建设目标、市场类型、影响因素等方面具有明显的相同点，具体表现为以下几个方面。

1)传统能源市场和能源互联网市场的基本建设目标都是打破垄断、引入竞争，通过还原能源的商品属性实现资源的优化配置，提高能源利用效率。

2)由于能源商品固有的公益性、管制性及稀缺性，完全竞争很难实现，因此传统能源市场和能源互联网市场都属于非完全竞争市场。

3)实现能源商品的正常流通是传统能源市场和能源互联网市场的根本任务，因此能源的传输与储存特性是市场建设的重要影响因素。

然而，与传统单一的电力、天然气、区域热/冷市场相比，能源互联网市场还有很多不同之处，如表1所示，其特殊性可以总结为以下4个方面。

表1　传统单一能源市场与能源互联网市场对比Table 1　Comparison between traditional single energy market and Energy Internet market

1)支撑多类型能源的综合交易

实现多能源的综合交易是能源互联网市场的重要目标，而电、气、热等多能源耦合使得市场主体与交易对象更加多元化，并催生了新的种类。

2)实现大规模分布式主体的市场参与

分布式风电、光伏、储能及天然气分布式能源等分布式设备的大量接入对能源互联网市场提出了无差别对待市场参与主体、实现其对等互联与能源共享的要求[7]。因此，与传统能源市场的寡头垄断属性相比，能源互联网市场进一步开放，竞争性显著增强，形成了垄断竞争市场。随之而来，能源互联网市场不再有交易规模限制，进出市场更容易，博弈程度也更复杂，博弈将延伸到小型分散化市场主体。

3)支持灵活、智能的能源消费

用户侧市场参与度显著提高，主要体现在购买能源的自主选择权增加、参与需求侧响应的积极性增强以及用户分布式能源共享成为可能。因此，用户的用能需求出现较大差异，催生了个性化、定制化的能源服务，促进了能源消费向灵活性、智能化方向发展。

4)信息技术依赖程度提高

能源互联网市场对信息技术的依赖程度进一步提高。信息的采集、传输、计算、分析和共享技术为市场运行提供决策支持，而信息安全也成为交易可靠性的重要保障。

2　能源互联网市场体系设计

借鉴一般商品的市场体系，本节按照主体结构、客体结构、时间结构和空间结构4个层次对能源互联网市场体系进行设计。

2.1　主体结构

能源互联网是包含电、气、热等多类型能源的复杂耦合系统，数量众多、种类丰富的元件导致了多元化的市场主体。能源互联网可以按照能源的生产环节(源)—能源的传输环节(网)—能源的消费环节(荷)进行划分[8]，各环节催生的市场主体见表2。

表2　能源互联网各环节包含的元件与市场主体Table 2　Components and market players of different subsystems in Energy Internet

基于能源互联网“源—网—荷”的整体架构，市场主体应包括能源供应商、能源传输商及能源用户。此外，为了保证能源交易的正常有序进行，能源零售商和市场管理者同样不可缺少。因此，能源互联网市场主体结构可以划分为“供—输—售—用—管”5个部分。

1)“供”。能源供应商主要生产或提供电、气、热等能源商品，有集中式和分布式两种，包括供电商、供气商、供热商以及提供多能源的综合供应商等。

2)“输”。能源传输商为各类能源商品的流通提供强有力的物质基础，包括输配电网运营商、天然气管道运营商以及供热网络运营商等。

3)“售”。能源零售商主要从批发市场购买能源商品并销售给终端用户，包括电、气、热等单一零售商以及综合能源零售商等。除此之外，大量分布式能源生产、转换和储存设备的出现，催生了能源服务商这一新型市场主体[9]。能源服务商用于管理和经营各类分布式能源或者为用户提供各种增值服务，包括能源微网运营商，分布式风电、光伏、储能装置、电动汽车/充电桩、天然气分布式能源等灵活性资源运营商以及能源咨询、管理、信息服务公司。例如：随着电、气、热等储能技术的发展，将会新兴一批储能公司利用能源价差套利或者为用户提供储能租赁业务。

4)“用”。在能源互联网模式下，用户积极参与需求侧管理，增加了需求侧资源的可控性。此外，用户不再是单纯的能源消费者，也可以生产和出售能源，形成了新的“产消型能源用户”[3]。例如：带有自备热电厂的工业用户可以将多余的发电量和热量卖给其他用户；拥有屋顶光伏的居民用户可以在用电高峰时期为其他用户提供电能，缓解用电压力。产消型能源用户的出现有利于增强能源消费的需求弹性，极大地提高了需求侧的市场参与度。

5)“管”。能源互联网市场安全有效运行需要完善的技术和政策支持。由于电力、管道天然气等能源商品对于时空连续性具有很强的要求，因此必须建立多级能源调度机构从而实现能源供需的实时平衡，保证能源质量，维护能源输送的安全性。除此之外，有必要成立多类型交易中心确保不同能源交易的顺利完成，并建立市场监管部门制定和规范市场行为活动，促进市场的健康有序发展。

值得注意的是，能源互联网市场是在现有能源市场基础上建立和发展的，因此存在兼具不同主体性质的市场参与者，例如具有配电网运营业务的电力零售商、拥有储气租赁服务的天然气管道运营商、可同时提供能源商品和增值服务的能源零售商等。

2.2　客体结构

市场客体即用于市场交换活动的各种交易对象，能源互联网市场中商品种类丰富多样。

1)基本能源商品。电、气、热等多类型能源商品是能源互联网市场中最核心的交易对象。电商品为不计发电形式的电量和容量，热商品同样为不计产热形式的热量。天然气商品为气量，可以分为管道天然气、液化天然气(LNG)及压缩天然气。其中管道天然气的流通依赖于天然气网络的建设和运营，是能源互联网市场的关注重点。能源消费本质是获取生产和生活所需的光、热以及动力，电、气、热等商品只是能源的外在形式，在一定程度上可以相互转化或替代。因此，用户能源需求可以用“一体化能源商品”来描述，即将电、气、热需求用Btu等单位统一化，从而催生更为自由灵活的能源交易。

2)辅助服务商品。为了完成能源商品输送、保证能源商品质量以及维护系统安全运行所采取的一切辅助措施都属于辅助服务。多能耦合导致能源互联网市场的辅助服务商品更加多元化，主要包括电、气、热等各类型备用，电压和气压支撑，可中断或可控制负荷以及黑启动等。

3)增值服务商品。随着能源互联网中产消型能源用户的增多以及市场参与意识、节能环保意识的加强，用户不再单纯局限于能源消费，而是出现了对增值服务的新需求。各类负荷和新能源的准确预测、不同类型用户的用能行为分析以及用能方案的定制化咨询管理等增值服务商品都将为客户带来可观的经济效益以及别致的用能体验。而信息技术与能源系统的深度融合也为基于数据分析的各种增值服务商品提供了有力的技术支持。

4)金融衍生商品。能源互联网市场化程度越高，能源的金融属性越凸显。为了进一步增加交易的流动性、降低市场风险，开发合理的金融衍生商品不可或缺。例如：电、气、热等能源期货和期权，电、气、热等能源输送权以及碳排放权等环境权益类金融衍生商品对于促进能源互联网市场的稳定繁荣以及实现全社会的节能减排起到重要的作用。

2.3　时间结构

按照交易时间尺度的不同，能源互联网市场可以分为短期、中期和长期市场。短期市场为现货市场，根据交易商品的不同，对应的时间范围也不尽相同。对于电力交易，由于电能不能大规模储存，其生产、输送、分配以及使用必须同时完成，因此电力现货市场一般由日前、日内以及实时市场组成[10]。与电力相比，天然气具有易于大规模储存的特点，目前主要有管道储气、LNG储气及地下储气三种方式[11]。因此，天然气现货交易一般指30 d以内(最长不超过3个月)的短期交易[12]。考虑到电、气、热等能源商品传输和储存特性的差异，将短期市场继续分为实时、日前以及数天三个阶段。为了有效规避现货市场中普遍存在的价格风险，需要在能源互联网市场中建立远期市场及期货市场。远期和期货市场都属于中长期市场，区别主要在于交易合约是否标准化。

能源互联网中不同时间尺度市场涉及的商品类型，即市场客体结构与时间结构的对应关系，如表3所示。作为最核心的交易对象，电、气、热等基本能源商品的交易普遍存在于短期、中期和长期市场。辅助服务商品种类繁多，借鉴电力辅助服务市场的经验[13]，对于需求量变化不大、供应量主要由设备特性决定的辅助服务商品，主要建立中长期市场，例如:可中断/控制负荷以及黑启动服务等。而对于短时间内需求变化很大、市场交易受供应量变化影响较大的辅助服务商品，一般建立短期现货市场。例如:目前电力备用的交易主要在日前和实时市场中开展，且备用和能量联合出清模式得到了广泛的应用[14-15]。此外，各类型增值服务商品主要在短期市场中交易，而金融衍生商品适用于中长期市场。

表3　能源互联网市场客体结构与时间结构对应关系Table 3　Correspondence of object structure and temporal structure in Energy Internet market

2.4　空间结构

按照市场范围、交易规模、参与主体及能源类型的不同，能源互联网市场的空间结构可以划分为“中央集中市场—区域分布市场”两个层级。中央集中市场负责广域能源互联网中的大规模能源交易，类似于能源批发市场，参与主体需要达到一定的规模，例如集中式能源供应商、能源大用户等，市场准入困难。区域分布市场负责区域能源互联网中的自由对等交易，类似于能源零售市场，参与主体无规模限制，例如分布式能源供应商等，市场准入容易。中央集中市场和区域分布市场的参与者，即市场主体结构与空间结构的对应关系，如图1所示。与电力、天然气相比，热力最大的不同点在于不能远距离传输，因此热/冷交易全部在区域分布市场中开展，中央集中市场只涉及电力、天然气的大规模交易。

图1　能源互联网市场主体结构与空间结构对应关系Fig.1　Correspondence of subject structure and spatial structure in Energy Internet market

综上所述，本文构建了以“供—输—售—用—管”主体结构、“基本能源—辅助服务—增值服务—金融衍生商品”客体结构、“短期—中期—长期市场”时间结构和“中央集中—区域分布市场”空间结构为核心的能源互联网市场体系。

3　能源互联网市场交易机制

为了保证市场的公平、公开，需要依据能源互联网市场体系，制定合理的交易机制。根据第1节中能源互联网市场的初步定义，能源互联网市场交易机制主要研究适用于电、气、热等多类型能源综合交易的交易方式以及运行机制。

3.1　能源互联网市场的交易方式

市场交易方式主要有双边交易和集中交易两种，以多类型能源综合交易为研究对象，能源互联网市场交易方式应以双边交易为主，并设置必要的集中交易环节。该交易方式适用于电、气、热等不同类型能源的单独交易以及组合交易。

双边交易是指交易双方自主协商签订合同，约定在未来的某一确定时间、按照事先商定的价格、以预先确定的方式买卖一定数量的某种标的物[13]。因此，双边合同的要素主要包括交易标的(例如电/气/热等能量、辅助服务、增值服务或金融商品)、交易数量、交割时间、交割价格以及交割方式(例如物理或金融合同)等。双边交易是能源互联网市场的基本交易方式，普遍适用于非实时的短期市场以及中长期市场。

由于能源互联网负荷预测的不准确性、设备故障停运的随机性以及网络传输容量的有限性等因素，双边合同规定的交易量与实际需求量间往往存在不平衡。为了保证能源供需的实时平衡，在短期市场尤其是实时市场必须设置集中交易环节。集中交易是指市场参与者根据报价规则向市场组织者，如交易中心报价，交易中心按照竞价规则统一进行市场出清，并确定每个市场参与者的中标量和中标价格[13]。因此，集中交易的关键在于制定合理的报价规则和竞价规则。考虑到天然气、热力具有较大惯性，能源互联网实时市场针对不同类型能源的出清周期有所差异，例如：天然气、热力的集中交易可以每1 h进行一次出清，电力集中交易可以参考美国中西部电力系统运营商(MISO)电力实时市场交易机制[16]，出清结果每5 min滚动一次。

能源互联网不同时间尺度市场适宜采用的交易方式如表4所示。随着能源互联网市场的不断成熟，为了进一步还原能源的商品属性，除实时市场以外，其余市场集中交易的成分将逐渐降低。

表4　能源互联网市场适宜采用的交易方式Table 4　Suitable transaction mode of Energy Internet market

双边交易与集中交易广泛存在于能源互联网市场，图2和图3展示了典型的交易方式。根据“中央集中—区域分布市场”的空间结构，能源互联网市场的多能源综合交易呈现出分层级分区域的特点。

图2　能源互联网中央集中市场的典型交易方式Fig.2　Typical transaction mode of Energy Internet centralized market

图3　能源互联网区域分布市场的典型交易方式Fig.3　Typical transaction mode of Energy Internet decentralized market

对于能源互联网中央集中市场而言，准入的市场主体包括能源供应商、能源零售商以及能源大用户等，有一定的规模限制。中央集中市场中双边交易与集中交易并存。双边交易除了“供应商—零售商/大用户”模式，还可以按照“供应商—供应商”以及“零售商/大用户—零售商/大用户”模式开展。例如：传统火电厂从新能源电厂购买一定的碳排放权，而新能源电厂从传统火电厂购买电能来弥补预测误差导致的发电缺额。为了满足能源供需动态平衡以及网络安全约束，能源供应商、零售商和大用户都需要参与中央集中市场的集中竞价交易。

而能源互联网区域分布市场为小型分散化市场成员灵活自由的交易提供平台支撑，准入的市场主体规模不再受限制，是扁平、去中心化的可交易能源系统[17]的拓展。区域分布市场以双边交易为主，双边交易不再局限于单一的“零售商—用户”模式，分布式设备的接入以及产消型用户的出现使得需求侧点对点的分布式能源交易成为可能。例如：分布式风电、光伏等分布式能源运营商与用户之间签订用能合同，向用户提供更为清洁廉价的能源商品；分布式能源运营商还可以与储能运营商之间签订储能合同，从而在价格低谷时储能、在价格高峰时供能以实现套利。考虑到“就近消纳、就地平衡”的原则，区域分布市场可以按照能源配送系统的地理位置、调度范围等划分为多个市场，分属不同区域的市场主体优先区内交易、允许跨区交易。交易的自由化使得各区域分布市场的能量流由单一方向变为不定向，运行复杂性显著增加。能量的实时平衡以及交易的有效执行，很大程度上依赖于区域分布市场交易中心实时、真实的信息公开，以及与中央集中市场的信息互动。

3.2　能源互联网市场的运行机制

运行机制是能源互联网市场实现资源优化配置的根本保证，由价格、供求、竞争、结算和激励等机制构成。其中，价格机制处于核心地位。

1)价格机制。价格机制是实现市场调节作用的集中体现，与交易方式以及能源类型有关。对于双边交易，主要为交易双方协商定价；对于集中交易，可以根据能源类型选择采用撮合价格、系统边际价格、分区边际价格及节点边际价格等不同的定价机制。目前，在电力市场中普遍承认节点边际电价在价格引导和阻塞管理等方面具有优越性[18]；边际成本定价方法在瑞典、芬兰等自由度较高的区域热力市场有所应用[19]。考虑到能源互联网市场的网络经济属性，辅助服务及输配费用的定价机制必不可少。国际上现行输配电价主要以“成本+收益”的定价方法为主，还出现了最高上限以及基于成果的激励性管制办法[20]；天然气管输价格的确定方法主要有服务成本定价法、价格帽定价法等[21]。

2)供求机制。在传统能源市场中一般认为能源需求是刚性的，对能源价格变化不敏感。而能源互联网中多能互补系统的形成、大量分布式设备的接入以及产消型用户的出现，促进了能源替代和共享，增加了需求侧的灵活性。此外，随着市场观念和节能意识的加强，用户会主动根据市场价格改变用能类型和用能时间并积极参与需求侧响应，从而进一步增强了能源需求弹性，有利于市场供求平衡。

3)竞争机制。竞争机制是能源互联网市场优胜劣汰的手段并产生极大的社会价值。例如：美国各区域性电力市场通过引入电力零售服务竞争机制，使得零售价格有效降低，从而为用户节省了总额巨大的开支[22]。因此，能源零售商为了提高自身竞争力，需要增加用户的能源选择权，例如提供电、气、热等能源的不同组合产品，同时开展个性化的增值服务以增强用户黏性。能源互联网环境下大数据处理、分析和挖掘能力将成为市场主体的核心竞争力之一。

4)结算机制。能源商品的交易达成时间与实际交割时间不同，且大规模分布式交易的出现导致双向的能量传输，因此建立合理的结算机制对于维护市场主体利益、规范市场交易行为起到重要的作用。例如，美国PJM电力市场通过建立日前市场和实时市场的双结算机制，有效规范结算工作、提高结算效率并降低结算风险[23]，具有很好的参考价值。

5)激励机制。为了调动市场积极性，促进社会节能减排，需要制定相应的激励机制。例如：合理的用户侧补贴政策可以刺激用户自主安装分布式新能源、使用电动汽车及参与中央空调集中控制等需求侧管理；可再生能源的大规模利用依赖于激励政策的出台与实施，美国、挪威、瑞典等国家通过采用可再生能源配额制与绿色证书交易相结合的方式保证了可再生能源发电的市场份额[24]。

此外，政府和市场监管部门还需要制定相应的制度政策来明确主体义务、规范交易行为。例如：制定能源供给及消费偏差考核制度，从而加强市场交易的专业性；规定能源传输商必须提供同等质量、公平开放的输配服务，杜绝不正当竞争；设置市场报价上下限，防止新能源厂商因边际成本低而恶意报低价等。

4　能源互联网市场关键问题及研究展望

目前，能源互联网市场尚处于起步阶段，需要借鉴现有电力、天然气、区域冷/热等市场的研究成果，在市场模型、主体行为及高效算法等各方面开展新的研究。此外，能源互联网已从电—气耦合、电—热耦合、电—气—热耦合等多种能源互联形式出发，在潮流计算[25-27]、最优潮流[28-29]、经济调度[30]及机组组合[31-32]等方面开展了大量研究，为能源互联网市场提供了良好的物理基础。能源互联网市场发展过程中遇到的关键问题及研究展望总结归纳如下。

4.1　实现多能源综合交易的能源互联网市场模型

基于多能耦合的能源互联网基本特征，实现多类型能源的综合交易是能源互联网市场的核心目标。鉴于不同类型能源在传输速度和储存能力上存在明显差异，需要研究不同能源系统的时间常数对于市场交易的影响，从而建立含多类型能源、多时间尺度的能源互联网市场模型。例如：电、气、热等能源不同的物理特性导致集中交易环节出清时间粒度不同，因此如何在日前和实时市场上实现多能源的联合出清成为一大难点。

目前，单一电力或单一天然气市场模型[6,33-34]已经较为成熟，多能源市场模型的研究也逐步展开。文献[35-36]以联合循环燃气轮机为研究对象，将天然气供给合约及天然气网络阻塞引入中期电力市场均衡模型中。文献[37]在实时以及日前层面上建立了电—气联合市场的均衡模型，并提出了一种特殊的对角化算法。文献[38]在考虑风电不确定性的基础上，建立了电—气联合日前市场的出清框架，并提出了天然气备用容量这一新产品。文献[39-40]考虑需求侧灵活性、节点边际价格等因素对电—热联合系统进行了市场均衡分析。现有研究以市场出清和市场均衡模型为主，大多集中于电—气联合以及电—热联合市场，不同类型能源、不同时间尺度市场之间的相互影响需要进一步明确。此外，可以考虑电转气设备等新型市场参与者、可再生能源等随机性因素、复杂耦合网络的精确模型及高效求解算法对多能源市场模型开展更为深入的研究。

4.2　面向大规模分布式主体的行为分析及市场机制

在能源互联网中，分布式电源、储能、电动汽车、天然气分布式能源等灵活性资源的大量接入以及用户主动性的增加，导致了市场成员的多样化以及交易模式的灵活化。为了使小型分散化主体参与市场成为可能，有必要面向大规模分布式主体进行策略行为分析，并提出相适应的市场机制。能源互联网市场是一个多方互动、动态博弈的过程，如何基于非合作博弈论研究分布式市场主体之间的复杂博弈行为是实现市场均衡、提高市场竞争力的关键。

考虑到需求侧灵活性资源参与市场的需求，文献[41-42]提出一种新的日前电力联营市场机制，并对电动汽车和热泵系统的行为进行了建模。文献[43-44]提出“能源细胞”的概念用于管理高渗透率的分布式新能源、储能设备及产消型用户，并建立了电力零售市场的出清模型。文献[45]将需求侧资源聚合为多能源运营商这一新型产消者，并分析了其策略性行为。此外，分布式能源可以通过微虚拟电厂[46]、用户可以通过负荷聚合商[39]等方式进行统一管理，以便积极参与能源市场。目前，随着电力零售市场的开放及大量分布式发电的接入，关于分布式主体的市场研究主要集中于电力市场层面，后续可以结合气、热等分布式主体的特点，将电力零售市场的研究成果推广到能源互联网区域分布市场。

4.3　能源互联网市场分布式交易支撑技术

能源互联网市场中，能源生产者和消费者的界限逐渐消失，市场准入规模不再受限，形成自由、对等、双向、灵活的交易模式，海量的分布式市场主体以及高随机性的交易行为催生了研究分布式交易支撑技术的需求。为了保证大规模分布式交易的可行性，需要研究和开发适用于能源互联网市场的分布式存储、分布式计算以及分布式优化等技术。

多代理系统作为一种高度并行的分布式处理系统，具有自主性、社会能力以及主动性等特点[47]，可以为以分布式能源运营商和产消型用户为核心的分布式市场模拟仿真及决策支持提供有效的技术手段。区块链技术是一种互联网分布式数据库技术，其去中心化、开放性、透明性、自治性等特点与能源互联网理念相吻合[48]，在能源互联网分布式交易领域具有广阔的应用前景。交替方向乘子法是一种求解大规模分布式凸优化问题的计算框架，目前已经应用于电—气耦合系统的最优潮流[28]、优化调度[49]等问题中。如何在平衡各主体自身利益的同时实现整体最优，如何克服各分布式主体之间的信息保密困难，以及在通信共识时如何消除随机因素干扰、考虑网络随机特性等均是分布式交易算法的研究关键与热点。

4.4　能源互联网市场中多元化辅助服务交易机制

能源互联网市场的重要任务是实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模交易和共享。为了解决高比例可再生能源接入带来的不确定性，亟须建立合理的辅助服务市场。随着各种储能技术、能源转化技术的发展，灵活性资源成为活跃的市场主体，为辅助服务的多元化提供新的契机。如何结合灵活性资源的自身特点，因地制宜地开发辅助服务商品及相应的交易机制是能源互联网市场的关注重点。

文献[50]分析了热电联产机组参与以频率控制为主的电力备用市场的可行性，并指出热电联产机组将从中获取更高的收益。电动汽车通过合理的充放电控制和调度可以为能源系统提供分布式的辅助服务，文献[51]证明了在电力市场环境下电动汽车通过代理机构提供调频和旋转备用服务在经济上是可行的。抽水蓄能[52]、大容量储热[53]等大容量储能技术的应用有效提高能源互联网运行的灵活性、促进大规模可再生能源的消纳，是一种具有广阔前景的辅助服务手段。

4.5　能源互联网市场信息披露与互动体系设计

能源互联网市场中信息量大幅增加，信息互动更加频繁，市场交易对于信息技术的依赖程度显著提高。构建及时、详细的信息披露体系，有助于向市场传递清晰有效的信号，为市场成员的决策提供充分的信息支撑，促进能源的优化配置[54]。与此同时，多元化的市场主体和自由化的市场交易催生了建立信息互动机制的新需求，多类型能量的双向流动对于信息的采集、分析及传递提出了新的挑战。

为了满足能源互联网市场对于信息及时性、有效性、安全性及隐私性的更高要求，需要研究适用的数据分析方法、通信网络技术及网络标准和协议等。信息技术的快速发展与深度融合将极大地推动能源互联网市场建设，促进多能源市场供需两侧的扁平化，进一步实现能源共享与替代。

5　结语

能源互联网是大规模利用可再生能源、推动能源生产和消费革命的重要手段，为了更好地实现能源的优化配置，提出了建立能源互联网市场的新需求。与传统电力、天然气、区域热/冷等单一能源市场相比，能源互联网市场具有明显的差别，主要体现在支撑多类型能源的综合交易，实现大规模分布式主体的市场参与，支持灵活、智能的能源消费，以及信息技术依赖程度提高4个方面。本文提出了能源互联网市场的初步定义和建设目标，对市场的体系设计和交易机制进行分析讨论，并在此基础上，总结归纳了能源互联网市场的关键问题及研究展望。

新型预测技术、能源储存和转化技术、分布式技术、信息技术等的进步及能源互联网协同规划与运行技术的发展有助于推动能源互联网市场的建设。除此之外，更需要市场设计者及相关研究人员利用互联网思维实现能源互联网市场模式的创新，打造全新的多元化市场格局。目前，能源互联网市场的相关研究刚起步，希望本文研究工作可以为能源互联网市场基础理论的发展提供一些思路和参考。