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近日，黄建伟教授和普渡大学林晓俊教授的合作团队发表了一篇题为“Distribution-Level Markets under High Renewable Energy Penetration”的论文。研究成果发表于ACM e-Energy 2022国际学术会议并获得最佳论文奖（Best Paper Award）。该工作探究了可再生能源市场在配电层（distribution-level）的应用，为其建立更高效公平的市场提出了深刻的见解。

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01?会议简介

第十三届 ACM 未来能源系统国际会议 (Thirteenth ACM International Conference on Future Energy Systems，ACM e-Energy) 及其同地研讨会于 2022 年 6 月 28 日至 7 月 1 日在线举行，会议内容涵盖计算、通信、智能能源系统（包括智能电网、智能建筑和智能城市）以及节能计算和通信系统。该会议通过将研究人员聚集在一个高质量的单轨（single-track）会议上，为个人和小组互动提供重要机会，是塑造该领域未来的演讲和讨论的主要论坛。今年该会议收到了许多高质量的投稿：共计收到92篇论文投稿，其中27 篇被全文接受。

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02?研究背景

电网由输电层（transmission level）和配电层（distribution-level）组成。在输电层，可再生能源供应商通过已有的日前市场（day-ahead market）和实时市场（real-time market）进行交易。而对于配电层，可再生能源则是要么只用于本地，要么由配电公司（utility）以统一的定价收购（net-metering/feed-in-tariff）。收购定价由配电公司、政府管理人员、可再生能源供应商、消费者代表协商确定。值得注意的是，由于协定价格的各方通常有利益上的冲突，确定的收购价格并不一定十分合理，且定价的过程常常会有激烈的争执。

为了解决这一问题，方案之一是建立一个自由交易的市场。在这个配电层的电力市场上，可再生能源供应商和消费者可以直接进行交易，并有望通过市场“无形的手”，使得可再生能源的定价和交易变得更加高效和合理。

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03?研究问题

该研究以太阳能发电板为例，考虑可再生能源的不确定性和零边际成本（zero marginal-cost）对于配电层市场的影响。该研究对不同形式的市场的价格波动、社会利益的最大化、剩余分配的公平性、交易结果的可预见性等方面进行了深入的分析，并提出且研究了新的市场架构——太阳能发电板租赁市场的可行方案及其优点。

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04?研究方法

该论文考虑的配电层市场由生产者、消费者、配电公司构成。对于传统的实时市场（real-time market）用于交易太阳能板所发电量的情况，文章作者利用博弈论（game theory）和纳什均衡（Nash equilibrium）理论推导出太阳能发电特性对于实时市场交易结果的影响。除此之外，该论文还考虑了生产者为了应对市场价格的波动而人为缩减太阳能发电量的情况。通过分析实时市场的缺点，该论文进一步提出了租赁市场 （rental market）在该场景的应用，即交易的产品为太阳能发电板未来一段时间内（例如一个月）的使用权而非实时的发电量。为了研究该租赁市场的特性，文章作者对消费者的需求建立了模型并推导了太阳能板租赁的需求函数与太阳能发电不确定性的关系，从而进一步对市场的交易结果是否理想进行了分析与验证。

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05?研究结论

该文章研究了高可再生能源渗透率下不同形式的配电层能源市场。研究结论表明：由于价格剧烈波动或不公平的剩余分配，实时市场可能不是一个好的选择。相反，该文章新提出的租赁市场可以是一个更好的选择，在一定条件下，该租赁市场能消除之前提到的实时市场的弊端，并且仍然可以实现效率和公平的结果。同时，该研究的分析揭示了太阳能发电不确定性对理想市场结果的重要影响：虽然不确定性在实时市场中是一个导致价格剧烈波动或不公平的剩余分配的缺点，但在租赁市场中却变成了一个促进需求弹性和理想结果的优点。

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06?作者简介

鞠培中（论文第一作者）

鞠培中是俄亥俄州立大学的博士后研究员。他2021年于普渡大学获得博士学位，2016年于北京大学获得理学学士学位。他目前的研究方向包括机器学习、网络优化等。

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林晓俊（论文通讯作者）

林晓俊为普渡大学电子与计算机工程学院教授。他是 IEEE Fellow。他于1994年从中山大学获得了本科学位，并分别于2000和2005年从普渡大学获得了硕士和博士学位。之后，他加入普渡大学电气与计算机工程学院，任助理教授，自2017年8月起担任教授。他的研究兴趣是大型复杂网络系统的分析，控制和优化，包括通信网络和网络物理系统（例如智能电网）。

他获得了 ACM e-Energy 2022最佳论文奖, ACM MobiHoc 2021最佳论文奖, IEEE INFOCOM 2008最佳论文奖和《通信与网络杂志》2005年度最佳论文奖。他在2007年获得了 NSF（美国国家科学基金会）职业奖。他曾担任IEEE / ACM Transactions on Networking 副主编和（Elsevier）Computer Networks Journal 的分区主编，并曾担任（Elsevier）Ad Hoc Networks 期刊客座主编。

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黄建伟

黄建伟教授现任开元985棋牌最新官网（深圳）校长讲座教授，理工学院副院长，兼任深圳市人工智能与机器人研究院副院长和群体智能研究中心主任。他是深圳市鹏城特聘教授，IEEE Fellow，IEEE通信学会杰出讲者，汤森路透计算机科学领域全球高被引科学家。

黄教授长期专注于网络通信、网络经济学和群体智能交叉领域的开创性研究，其特色是通过融入经济学理论给出网络中资源分配和优化的解决方案。他已发表7部学术专著和300余篇国际一流期刊和会议论文，被谷歌学术引用超过14890 次，H-index为 61，9篇论文入选ESI高引论文，1篇文章入选ESI热点论文。他的论文10次获得国际会议和期刊的最佳论文奖，连续于2016、2017年入围科睿唯安（原汤森路透）全球高被引科学家榜（即发表的ESI高引论文数在计算机领域排名全球前1%），2021年入选斯坦福大学评选的“世界前2%顶尖科学家”，2022年入选爱思唯尔“中国高被引学者”。

黄建伟教授长期活跃于IEEE通信学会，现任IEEE Transactions on Network Science and Engineering（JCR Q1）的主编（Editor-in-Chief）。曾先后担任IEEE Open Journal of the Communications Society的副主编（Associate Editor-in-Chief），IEEE Communications Society Technology News 副主编（Associate Editor-in-Chief）。

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