We develop an axiomatic theory for Automated Market Makers (AMMs) in local energy sharing markets and analyze the Markov Perfect Equilibrium of the resulting economy with a Mean-Field Game. In this game, heterogeneous prosumers solve a Bellman equation to optimize energy consumption, storage, and exchanges. Our axioms identify a class of mechanisms with linear, Lipschitz continuous payment functions, where prices decrease with the aggregate supply-to-demand ratio of energy. We prove that implementing batch execution and concentrated liquidity allows standard design conditions from decentralized finance-quasi-concavity, monotonicity, and homotheticity-to construct AMMs that satisfy our axioms. The resulting AMMs are budget-balanced and achieve ex-ante efficiency, contrasting with the strategy-proof, expost optimal VCG mechanism. Since the AMM implements a Potential Game, we solve its equilibrium by first computing the social planner's optimum and then decentralizing the allocation. Numerical experiments using data from the Paris administrative region suggest that the prosumer community can achieve gains from trade up to 40% relative to the grid-only benchmark.


翻译:我们为本地能源共享市场中的自动化做市商(AMMs)建立了一套公理化理论,并利用平均场博弈分析了所形成经济的马尔可夫完美均衡。在该博弈中,异质产消者通过求解贝尔曼方程来优化能源消费、存储与交换行为。我们的公理体系识别出一类具有线性、利普希茨连续支付函数的机制,其价格随能源总供给-需求比的增加而递减。我们证明,通过实施批量执行与集中流动性设计,可借助去中心化金融中的标准设计条件——拟凹性、单调性与齐次性——构建满足公理的自动化做市商。所得自动化做市商具备预算平衡特性并能实现事前效率,这与策略证明、事后最优的VCG机制形成对比。由于该自动化做市商实现了势博弈,我们通过先计算社会规划者最优解再分散化配置的方式求解均衡。基于巴黎行政区数据的数值实验表明,产消者社区相较于纯电网基准可实现高达40%的交易收益。

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