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分散型マイクログリッドエネルギー取引のための公平性制約付きポテンシャルゲームメカニズム

A Fairness-Constrained Potential Game Mechanism for Decentralized Microgrid Energy Trading (原題)

Zhang J, Luo G, Wang X, Liu X

Research Squareプレプリント2026-08-28#エネルギー転換対象セクター: power
DOI: 10.21203/rs.3.rs-10560087/v1
原典: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10560087/v1

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、マイクログリッド内のP2Pエネルギー取引において、小規模プロシューマーの利益を保護する公平性制約付きポテンシャルゲームを提案する。公平性正則化項を効用関数に組み込み、有限戦略集合上で正確なポテンシャル構造を維持し、純戦略ナッシュ均衡の存在と有限ステップ収束を保証する。数値実験により、中程度の公平性重みが低容量プロシューマーの利益を向上させ、効率と公平性のトレードオフを調整可能であることを示す。

English

This paper proposes a fairness-constrained potential game for peer-to-peer energy trading in microgrids, embedding a capacity-weighted fairness regularization into prosumer utility functions. It preserves an exact potential structure over finite strategy sets, guaranteeing pure-strategy Nash equilibrium and finite-step convergence. Numerical experiments show moderate fairness weights improve low-capacity prosumer benefits and provide an adjustable efficiency-fairness tradeoff.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本の再生可能エネルギー導入拡大に伴い、マイクログリッドやP2P取引の設計は重要。本提案は小規模プロシューマーの参加促進に寄与し、地域エネルギー管理やカーボンニュートラル政策と関連する。

In the global GX context

As distributed renewables grow globally, P2P trading mechanisms that ensure fairness can support energy transition and community resilience. This work contributes to the design of decentralized energy markets, relevant to global efforts in renewable integration and grid modernization.

👥 読者別の含意

🔬研究者:ゲーム理論と公平性を組み合わせたP2P取引メカニズムの設計に有用。

🏢実務担当者:マイクログリッド運用者やエネルギーコミュニティの設計に参考になる。

🏛政策担当者:分散型エネルギー市場の公平性確保に関する政策設計に示唆を与える。

📄 Abstract（原文）

<title>Abstract</title> <p>With the increasing penetration of distributed renewable energy resources, user-side storage, and flexible loads, conventional electricity consumers in microgrids are evolving into prosumers with both consumption and production capabilities. Peer-to-peer energy trading can promote local energy sharing and reduce dependence on centralized dispatch. However, purely self-interested trading may compress the benefits of small-capacity or disadvantaged prosumers, thereby weakening their long-term participation incentives. To address this issue, this paper proposes a fairness-constrained potential game mechanism for decentralized microgrid energy trading. The proposed mechanism embeds a capacity-weighted fairness regularization term into each prosumer's utility function and constructs a fairness-aware trading game under fixed fairness reference signals. Theoretical analysis shows that, over a finite trading strategy set, the proposed fairness-regularized game preserves an exact potential structure. This guarantees the existence of a pure-strategy Nash equilibrium and supports finite-step convergence of best-response dynamics and a checked asynchronous variant. Numerical experiments validate the proposed mechanism in terms of potential-function consistency, convergence behavior, efficiency--fairness tradeoff, protection of disadvantaged prosumers, and asynchronous robustness under communication delay and dropout. The results show that a moderate fairness weight can significantly improve the benefits of low-capacity prosumers and provides an adjustable efficiency--fairness tradeoff.</p>

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。