MATLAB实现P2P能源交易的分布式优化与过网费用分摊

1. 项目背景与核心挑战

在智能电网和分布式能源系统快速发展的今天，产消者（Prosumer）之间的点对点（P2P）能源交易已成为学术界和工业界的热门研究方向。这种模式允许拥有分布式发电设备（如屋顶光伏）的用户既消费又生产电能，并通过本地市场直接交易剩余能源。

我最近在MATLAB环境下实现了一个多产消者P2P能源交易的分布式优化模型，特别解决了过网费用（Network Usage Charge）分摊这个业内公认的难点问题。传统集中式优化方法存在隐私泄露和单点故障风险，而完全去中心化的方案又难以公平处理电网基础设施的使用成本分摊。

2. 系统建模与问题表述

2.1 产消者基础模型

每个产消者i的优化问题可表述为：

matlab复制function [p_opt, cost] = prosumer_optimization(p_demand, p_generation, price)
    % p_demand: 用电需求预测
    % p_generation: 发电能力预测
    % price: 外部电网电价
    
    cvx_begin
        variable p_buy(n)  % 向电网购电量
        variable p_sell(n) % 向电网售电量
        variable p_peer(n) % P2P交易量
        
        minimize( price'*p_buy - price'*p_sell + transaction_cost(p_peer) )
        subject to
            p_demand == p_generation + p_buy - p_sell + sum(p_peer);
            p_generation <= p_max;
            ......
    cvx_end
end

2.2 过网费用分摊机制设计

过网费用的公平分摊是P2P交易中的关键问题。我们采用基于Shapley值的合作博弈方法，考虑各交易对电网线路的实际占用情况：

matlab复制function fee = calculate_congestion_fee(transac