DOI: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2025.108967
تاريخ النشر: 2026-01-06
المؤلف: João Tabanêz Patrício وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة متعددة الوكلاء والتفاوض
نظرة عامة
تتناول الورقة التحديات المتعلقة بإدارة إنتاج الطاقة واستهلاكها ومشاركتها داخل مجتمعات الطاقة المتجددة (RECs) من خلال تطوير نظام إدارة الطاقة المجتمعية القائم على الأنظمة متعددة الوكلاء (CEMS). تم تنفيذ هذا النظام في مجتمع طاقة متجددة حقيقي في البرتغال، مما يمثل ابتعادًا عن الدراسات السابقة التي اعتمدت على المحاكاة. قام نظام CEMS بالتحكم بفعالية في مرونة الطاقة التي توفرها البطاريات ذات العمر الثاني، مما عزز من الاستهلاك الذاتي المحلي وحقق تحسينًا في مشاركة الطاقة. أظهرت النتائج أن الاستهلاك الذاتي الجماعي مع معاملات مشاركة ديناميكية أدى إلى توفير كبير في التكاليف، حيث تم تقليل فواتير الطاقة بنسبة 25-28% مقارنةً بسيناريوهات الاستهلاك الذاتي الفردي.
تسلط الدراسة الضوء على الفجوات الموجودة في إدارة مجتمعات الطاقة المتجددة، مشيرةً إلى أن أنظمة CEMS الحالية لا تتوافق تمامًا مع التشريعات، وتفتقر إلى التطبيق العملي، ومحدودة بأنماط فردية دون استيعاب معاملات مشاركة الطاقة المتنوعة. تم تصميم نظام CEMS القائم على MAS للعمل بشكل مستقل، داعمًا تكوينات مختلفة لمجتمعات الطاقة المتجددة وتنفيذ إدارة البطاريات في الوقت الحقيقي كل خمس دقائق. تشير النتائج إلى أن تكوينات الاستهلاك الذاتي المجتمعي (CSC) توفر فوائد أكبر من تكوينات الاستهلاك الذاتي الفردي (ISC)، ويرجع ذلك أساسًا إلى توزيع الطاقة الأفضل بين الأعضاء. تشمل اتجاهات البحث المستقبلية توسيع نظام CEMS ليشمل مجتمعات أكبر، وتعزيز الإطار بواجهة رسومية، ودمج أطر MAS متعددة لمشاركة الطاقة بين المجتمعات.
مقدمة
ت outlines المقدمة ضرورة وجود نظام إدارة طاقة مجتمعي (CEMS) مخصص يتناسب مع الخصائص الفريدة لمجتمعات الطاقة المتجددة (RECs)، كما تقتضي التشريعات الحالية (المفوضية الأوروبية، 2018؛ حكومة البرتغال، 2021، 2022). الهدف الرئيسي من RECs هو تسهيل الإنتاج والاستهلاك الجماعي للطاقة المتجددة، مما يضمن بقاء الفوائد داخل المجتمع. يتحمل نظام CEMS مسؤولية إدارة الطاقة المنتجة من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية أو الرياح أو الكتلة الحيوية بشكل مستقل، مع إعطاء الأولوية للمعاملات الداخلية للحفاظ على القيمة الاقتصادية والاجتماعية داخل المجتمع.
تحدد الورقة خمسة أنواع متميزة من RECs بناءً على أنماط استهلاك الطاقة ووجود الأعضاء الفرديين والجماعيين. تتراوح هذه الأنواع من المجتمعات التي يتم توزيع الطاقة فيها فقط بين المستهلكين إلى تلك التي تضم آليات مشاركة فردية وجماعية. بالإضافة إلى ذلك، يختلف توزيع الطاقة الفائضة وفقًا لمعاملات مشاركة الطاقة (ESC)، والتي يمكن تحديدها من قبل المجتمع وتتراوح من 0 إلى 1. يجب أن يكون نظام CEMS قابلاً للتكيف لاستيعاب هذه الأنماط المتنوعة وESCs، مما يسمح للمجتمعات بتعديل أنظمة إدارتها دون الحاجة إلى تغييرات جذرية، وبالتالي تعزيز الحوكمة الديمقراطية والشاملة والشفافة.
النتائج
في قسم النتائج، تفحص الدراسة ثلاثة سيناريوهات لشهادات الطاقة المتجددة (RECs) كما هو مصنف في القسم 2.1. يركز التحليل على عملية الفوترة، حيث يتم تنفيذ التعريفات والطاقة المتعاقد عليها وفقًا للوائح المحددة في المراجع (SUEletricidade، 2024) و(LuzeGas، 2024). يوفر هذا الإطار نهجًا منظمًا لفهم الآثار المالية لمختلف سيناريوهات RECs ضمن السياق التنظيمي.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على الحاجة الملحة للاتحاد الأوروبي (EU) للانتقال من مصادر الطاقة غير المتجددة إلى المصادر المتجددة لمكافحة تغير المناخ بشكل فعال. على الرغم من توليد حوالي 25% من الكهرباء من مصادر متجددة، فإن اعتماد الاتحاد الأوروبي على الوقود الأحفوري يتطلب تحولًا أسرع نحو أنظمة الطاقة اللامركزية. تهدف التوجيهات المعدلة للطاقة المتجددة (EU) 2018/2001 إلى تسهيل هذا الانتقال من خلال تعزيز مجتمعات الطاقة المتجددة (RECs)، التي تسمح للمواطنين والسلطات المحلية بإنتاج واستهلاك ومشاركة الطاقة المتجددة بشكل تعاوني. ومع ذلك، فإن إدارة إنتاج الطاقة واستهلاكها داخل هذه المجتمعات تطرح تحديات، خاصة في تحقيق التوازن بين الاحتياجات الفردية والجماعية.
لمعالجة هذه التحديات، تستكشف الورقة تنفيذ أنظمة إدارة الطاقة المجتمعية (CEMS) القائمة على الأنظمة متعددة الوكلاء (MAS). بينما قامت الأدبيات الحالية بدراسة مجموعة متنوعة من أنظمة CEMS، لم يتوافق أي منها تمامًا مع تشريعات RECs الخاصة بالاتحاد الأوروبي أو استخدم دراسات حالة من العالم الحقيقي. يحدد المؤلفون فجوات بحثية كبيرة، بما في ذلك نقص أنظمة CEMS القابلة للتكيف القادرة على العمل تحت أنماط متعددة ومعاملات مشاركة الطاقة. يهدف نظام CEMS القائم على MAS المقترح إلى سد هذه الفجوات من خلال إدارة تبادل الطاقة في الوقت الحقيقي داخل REC، وضمان الامتثال للوائح الاتحاد الأوروبي، واستخدام البطاريات ذات العمر الثاني لتخزين الطاقة. لا يعزز هذا النهج المبتكر كفاءة الطاقة فحسب، بل يعزز أيضًا مشاركة المواطنين في انتقال الطاقة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2025.108967
Publication Date: 2026-01-06
Author(s): João Tabanêz Patrício et al.
Primary Topic: Multi-Agent Systems and Negotiation
Overview
The paper addresses the challenges of managing energy production, consumption, and sharing within Renewable Energy Communities (RECs) through the development of a Multi-Agent System-based Community Energy Management System (CEMS). This system was implemented in a real-world REC in Portugal, marking a departure from previous studies that relied on simulations. The CEMS effectively controlled energy flexibility provided by second-life batteries, enhancing local self-consumption and optimizing energy sharing. Results indicated that collective self-consumption with dynamic sharing coefficients led to significant cost savings, reducing energy bills by 25-28% compared to individual self-consumption scenarios.
The study highlights existing gaps in REC management, noting that current CEMS do not fully comply with legislation, lack real-world application, and are limited to single typologies without accommodating varying energy sharing coefficients. The proposed MAS-based CEMS is designed to operate autonomously, supporting various REC configurations and executing real-time battery management every five minutes. The findings suggest that community self-consumption configurations (CSC) provide greater benefits than individual self-consumption configurations (ISC), primarily due to better energy distribution among members. Future research directions include expanding the CEMS to larger communities, enhancing the framework with a graphical interface, and integrating multiple MAS frameworks for inter-community energy sharing.
Introduction
The introduction outlines the necessity for a dedicated Community Energy Management System (CEMS) tailored to the unique characteristics of Renewable Energy Communities (RECs), as mandated by current legislation (European Commission, 2018; Governo de Portugal, 2021, 2022). The primary aim of RECs is to facilitate collective production and consumption of renewable energy, ensuring that the benefits remain within the community. The CEMS is responsible for autonomously managing energy produced from renewable sources such as solar, wind, or biomass, while prioritizing internal transactions to maintain economic and social value within the community.
The paper identifies five distinct types of RECs based on energy consumption patterns and the presence of individual and collective members. These types range from communities where energy is distributed solely among consumers to those that incorporate both individual and collective sharing mechanisms. Additionally, the distribution of surplus energy varies according to energy-sharing coefficients (ESC), which can be defined by the community and range from 0 to 1. The CEMS must be adaptable to accommodate these varying typologies and ESCs, allowing communities to modify their management systems without complete overhauls, thus promoting democratic, inclusive, and transparent governance.
Results
In the results section, the study examines three scenarios of Renewable Energy Certificates (RECs) as categorized in section 2.1. The analysis focuses on the billing process, where tariffs and contracted power are implemented in compliance with the regulations specified in the references (SUEletricidade, 2024) and (LuzeGas, 2024). This framework provides a structured approach to understanding the financial implications of different REC scenarios within the regulatory context.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the urgent need for the European Union (EU) to transition from non-renewable energy sources to renewable ones to combat climate change effectively. Despite generating approximately 25% of electricity from renewable sources, the EU’s reliance on fossil fuels necessitates a faster shift towards decentralized energy systems. The Revised Renewable Energy Directive (EU) 2018/2001 aims to facilitate this transition by promoting Renewable Energy Communities (RECs), which allow citizens and local authorities to collaboratively produce, consume, and share renewable energy. However, managing energy production and consumption within these communities poses challenges, particularly in balancing individual and collective needs.
To address these challenges, the paper explores the implementation of Community Energy Management Systems (CEMS) based on Multi-Agent Systems (MAS). While existing literature has examined various CEMS, none have fully aligned with the EU’s REC legislation or utilized real-world case studies. The authors identify significant research gaps, including the lack of adaptable CEMS capable of operating under multiple typologies and energy sharing coefficients. The proposed MAS-based CEMS aims to fill these gaps by effectively managing real-time energy exchanges within a REC, ensuring compliance with EU regulations, and utilizing second-life batteries for energy storage. This innovative approach not only enhances energy efficiency but also promotes citizen engagement in the energy transition.