双链式区块链架构设计及其点对点交易优化决策实现

在开放的售电侧市场中,具有电能生产和消费双重特性的产消者开展灵活对等的点对点交易.针对单链式区块链无法同时满足产消者交易的网络安全校核与去中心化问题,提出一种交易链和电能链耦合运行的双链式区块链及其点对点交易决策模型.其中交易链(公有链)实现产消者自主博弈的点对点交易,以市场方式最大化各产消者之间的经济利益;电能链(联盟链)以网络潮流为约束,实现市场交易方案的安全校核和调整.基于以太坊区块链开发平台,搭建IEEE 14节点配电系统点对点交易仿真场景.仿真结果表明,所设计的双链式区块链比单链式具有更高的交易处理效率和性能,能实现产消者点对点自主交易,保证了交易方案的安全自动执行.     

微电网中基于区块链的电能交易方法

随着微电网内部分布式电源技术日益成熟、渗透率不断增加,大量电能产消者的加入给微电网的电能交易带来了新的机遇和挑战。在新形式下,传统的集中式电能交易方法存在交易效率低、维护成本大、隐私性低、信息安全系数低、信息透明度低等问题。为此,提出了基于区块链技术的微电网电能交易方法。首先,利用基于区块链系统的微电网电能所有权和代币交换方法,保障交易双方信息隐私及交易数据的安全。在区块链信息系统中,产消者与消费者进行电能所有权、代币的交易,使用智能合约保障交易双方的权益。然后,提出了基于信用的共识机制,将信用值作为微电网节点的基础属性,以信用值影响节点获得挖矿奖励的概率,约束微电网内节点的行为。最后,提出基于拍卖机制的微电网电能匹配方法和消费者出价策略。微电网中产消者出售多余电量,消费者根据自身需求发起对产消者电量的竞拍。使用拍卖机制和估价策略激励消费者理性竞价,提升微电网的内部消费,维持微电网内部的供需平衡。算例结果表明,所提微电网电能交易方法可进行多边竞价交易,有效提高微电网内部的自我消费,确保微电网的经济效益,保障交易的安全运行。     

基于智能合约的区域能源交易模型与实验测试

区域能源交易主要通过集中式的交易服务平台提供买卖交易合同,配合电网进行电力供应与输送,存在服务成本高、交易效率低、用户隐私缺乏安全保障等问题。通过分析区域能源交易的特点,以区块链的智能合约、分布式记账、点对点交易等技术为基础,构建了基于区块链的区域能源交易基础应用结构。给出基于智能合约的区域能源交易模型,区域内部的产消者可以通过区块链网络发送交易请求,通过双向拍卖定价机制得出清算价格,回应交易请求,触发状态机执行合约,完成交易。给出了基于智能合约的区域能源交易流程,使用以太坊和超级账本等区块链网络搭建实验环境,模拟多个电能产消者参与的区域能源交易,验证上述方法的可行性。     

基于私有区块链的去中心化点对点多能源交易系统研制

传统能源采用中心化的集中交易模式,存在维护成本高、缺乏公开透明等诸多问题,因此限制了交易主体进入市场的意愿。为此,提出并研制一种去中心化的多能源交易系统和相应的智能合约。首先,基于区块链分布式防篡改的去中心化技术,在以太坊私有链平台将配售能源交易机制编写成智能合约,设计一种根据市场供需关系与能源网互动的多次背包交易撮合模型;并提出管理员区块节点,能够对交易能源特性进行修改,但交易过程不加干涉。其次,在管理员节点设计客户端数据库,实现用户实时交易与信息查询,利用ether.js接口将以太坊私有链与客户端数据库进行联动,实现整套系统可视化效果。最后,在阿里云开发去中心化区块链多能源交易平台,实际算例验证了平台功能的正确性和可靠性,该开放平台可为区块链技术在能源领域的落地应用提供新模式和新思路。     

基于BaaS平台的微网用户端对端电能交易方式研究

随着电力市场化改革的推进,微电网或拥有分布式发电的用户作为售电主体,被允许参与电能市场交易。但现有条件下的电能交易面临着缺乏信任和中心化的问题,区块链技术作为一种全新的分布式加密方式,对实现用户之间公平、点对点、实时、去信任的能量交易具有重要意义。文章首先介绍已有的区块链电能交易项目,分析对比了可供开发者使用的区块链即服务（blockchain as a service,BaaS）平台;然后对应用区块链技术的端对端电能交易网络和交易算法进行设计,分析了区块链即服务平台的应用过程;最后以一园区3个分布式光伏用户的运行实例,说明区块链技术下微网电能交易去中心化、透明化、难以篡改的特点,及其在促进微电网安全高效运行,社会利益最大化的有效性。     

基于区块链技术的智能配售电交易平台架构设计

为提高用户侧分布式能源市场运行效率,降低交易安全风险,提出了基于区块链技术的智能配售电交易平台架构。首先设计了一种基于双向拍卖机制的配电网全电量竞争的市场交易机制,提高了点对点的撮合效率并兼顾对产消者市场行为的约束。然后采用基于以太坊平台的区块链技术,建立了面向实时交易请求与数据采集的层级化智能配售电交易平台体系架构,实现了能量流与信息流高度耦合下的数据安全交互。最后,算例与应用分析表明智能配售电交易平台具有高效性、可追溯性及实时性。     

基于区块链的配电侧多微电网电能去中心化交易模型

配电侧多微电网小量、频繁的电能交易使得传统集中交易模式的运行成本增高、效率降低、安全风险增大。为此,基于区块链技术,提出去中心化的配电侧多微电网电能交易模型。首先,精细阐述了配电侧多微电网电能交易与区块链技术的契合度,并给出搭建交易平台和部署合约的具体方法。其次,为保证参与主体的利益,同时提高交易匹配效率,在智能合约中嵌入双向拍卖定价机制,并提出能够根据市场变化及时调整的自适应进取值方法。再次,为维护配电网的安全运行,针对潮流约束和电压偏移问题设计了适用于智能合约的动态约束法。最后,通过以太坊网络Ganache客户端搭建了一个实际可运行的电能交易平台,算例与分析表明所提交易具有可行性和有效性。     

利用区块链技术的配电侧分布式微电能交易初探

为实现分布式微电能的智能化交易,文章从区块链技术的结构、特点以及应用出发,分析布鲁克林案例在电能产消者之间进行电能交易的一般流程;提出应用区块链技术的电能产消者之间电能交易的信息和物理流程并在区块链私有链上建立了三节点模拟了电能交易的信息匹配、认证和价值转移;对区块链技术在微电能交易中存在的问题和优势进行了分析和总结。     

利用区块链技术的配电侧分布式微电能交易初探

为实现分布式微电能的智能化交易,文章从区块链技术的结构、特点以及应用出发,分析布鲁克林案例在电能产消者之间进行电能交易的一般流程;提出应用区块链技术的电能产消者之间电能交易的信息和物理流程并在区块链私有链上建立了三节点模拟了电能交易的信息匹配、认证和价值转移;对区块链技术在微电能交易中存在的问题和优势进行了分析和总结。     

基于区块链技术的产消者P2P电能智能交易合约

随着分布式资源比例在配电网中不断提高,如何为拥有源荷二重属性的产消者提供低信任成本交易平台和经济性高的智能合约是一个重要的问题。具有分布式特点和工作量证明(proof of work,PoW)安全机理的区块链技术被认为是目前最为适合分布式能源交易的工具之一。针对多产消者电能交易问题提出了区块链技术支撑的P2P智能合约。首先,建立了产消者的资源量化模型;其次,提出了基于P2P思路的产消者日前合约制定方法,产消者通过拉格朗日解耦原理和次梯度法对电能计划函数进行求解,期间根据价格更新函数在辅助区块链上实现信息交互,充分保护了用户的隐私安全,最终日前交易结果将存入内容可追溯的区块链账单中;在实时环节,全体产消者基于满足激励相容理论的VCG(vickrey-clarke-groves)规则对可能存在的功率偏差进行P2P电能交易,并将达成共识后的交易结果计入账单,在保证满足实时交易时限的同时提供了结算方便的区块链代币;最后通过算例验证了所提智能合约的有效性。     

利用区块链技术的配电侧分布式微电能交易初探

为实现分布式微电能的智能化交易,文章从区块链技术的结构、特点以及应用出发,分析布鲁克林案例在电能产消者之间进行电能交易的一般流程;提出应用区块链技术的电能产消者之间电能交易的信息和物理流程并在区块链私有链上建立了三节点模拟了电能交易的信息匹配、认证和价值转移;对区块链技术在微电能交易中存在的问题和优势进行了分析和总结。     

基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法

随着国家对电力市场改革的不断推进和售电市场的开放,以分布式电源为主体的电能产消者进入市场。传统的集中式电能交易不利于提高电能产消者的交易积极性,同时存在交易效率低、目标大易受攻击、数据丢失找回难度大、交易信息不透明等问题。基于上述问题,提出基于区块链技术和改进型拍卖算法的微电网交易方法。首先,提出利用双链结构完成微电网电能安全交易,利用信息链完成交易双方的认证及准入,利用交易链完成交易双方代币及电能的交换,交易双方通过签署智能合约完成无第三方信任机构的交易结算,避免坏账的产生;然后,提出利用改进型拍卖算法完成电能消费订单与产消者之间的匹配,以距离、时间及经济等因素共同影响最终的匹配结果,保障电能合理分配。算例结果表明,基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法可以完成微电网内部的直接交易,订单与产消者得到了合理的匹配,保障了微电网电能交易的公平性、高效性、安全性。     

支持现货市场的分布式电力交易机制设计与实现

伴随电力体制改革的不断深入和分布式能源的大量接入,电力现货交易的商业模式正在被不断探索,亟需提出新的交易机制来适应新的商业模式。首先,基于去中心化的思想设计了一种适用于日内现货市场的分布式电力交易机制,激励产消者根据自身实际发电能力或用电情况发起实时的点对点交易需求,就近与周边产消者用户直接进行交易。然后,应用区块链技术以智能合约的形式规定交易规则,明确产消者的权利与义务。最后,结合智能电表与智能终端搭建具有两层互操作层的分布式电力交易平台,多信息融合通信,支撑交易自动出清与结算。提出的分布式电力交易机制可实现产消者点对点多边竞价交易,鼓励产消者合理申报交易需求,实现能源的高效分配、合理利用。     

基于区块链的含安全约束分布式电力交易方法

随着电力体制改革的深化及分布式能源渗透率的提高，分布式能源在发电侧售电侧的有效配置面临着机遇和挑战，传统的集中式电力交易模式存在维护成本高、处理效率低、资金结算不及时等缺点，无法适应高频小额的分布式能源交易场景。首先，回顾区块链技术发展历程，深度探究区块链技术相关理论，同时结合对分布式能源发展状况的分析，总结了建设分布式能源交易市场的若干要求；然后，构建考虑安全约束的分布式电力交易的机制与模型；最后，提出基于区块链的分布式电力交易方法，确保交易的公开透明、信息对称，并设计分布式电力多边交易的智能合约。通过以太坊区块链的算例表明，所提出的分布式电力交易方法可实现潮流的越限修正、电力的多边交易，便于电力能源的数字化管理。     

基于区块链的电动汽车充电站充电权交易:机制、模型和方法

大量电动汽车负荷的接入给电力系统的安全运行带来新的挑战,应在保证输变电设备不越限的前提下,以公平和激励相容的方式在各充电站之间分配充电负载。为此,该文首先提出基于区块链的充电权交易机制与模型。充电站需提交未来时段的充电需求,然后区块链网络中的智能合约执行者(又称为矿工)以公平的方式分配初始充电权(充电功率配额)并确保设备不过载;为满足自身不同的用电急迫性和弹性差异,所有充电站随后开展充电权的双向拍卖与点对点(peer-to-peer,P2P)交易,对于买方报价大于等于卖方报价的部分,由双向拍卖市场撮合交易;无法通过双向拍卖撮合的报价通过P2P市场挂牌交易,实现对充电权这一数字资产的优化配置。然后,设计了基于以太坊区块链的充电权分配与交易平台及智能合约,确保配网的安全运行及充电权交易的公开透明与高效智能。以太坊私有链上的测试结果表明了所提机制的公平性与效率,以及该方法的有效性。     

基于区块链的产消用户端对端电能交易方法

为了提升产消用户的经济效益,提出了一种基于区块链技术的产消用户端对端电能交易方法。首先,基于以太坊平台的特性,设计了端对端电能交易平台的总体架构;然后,对交易机制进行了细化设计,包括交易竞价及匹配策略、安全校验模型和信誉值评估模型,并基于Shapley值法建立了能源服务商(ESP)的服务费收取模型,明确ESP的合理收益;最后,基于端对端电能交易智能合约的制定原则,设计了一系列功能合约及辅助合约,实现用户在线上报需求、订单自动匹配、费用实时结算与其他个性化功能。基于IDE-Remix平台对智能合约进行部署与仿真,结果验证了所提端对端电能交易方法的可行性和有效性。     

基于区块链的园区级多边用电权交易机制及实现方法

负荷密集的商业园区、工业产业园区通常以合同形式对入驻企业进行电力资源分配,但是该方法存在配置效率低、资源利用不充分等问题。为此,提出了一种基于区块链的园区级多边用电权交易机制。包含双向拍卖规则和端对端交易的用电权益交易模型充分调动了园区的闲置电力容量,通过市场化手段优化用电权配置,避免了园区外线扩容改造的同时解决了企业临时增容需求问题。在此基础上,基于以太坊私有链的用电权交易机制确保了多边交易过程的公开透明,采用智能合约函数自动执行交易,提高了撮合效率的同时减少了交易成本。通过仿真算例验证了所提交易机制及区块链交易平台的有效性。     

基于区块链的分布式能源交易物理-信息仿真平台

研究基于区块链的硬件仿真平台,设计控制架构以实现区块链与智能设备间的数据交互,评估能源区块链受真实环境中各种物理因素影响的性能,是分析不同区块链架构对分布式能源交易适用性的基础。为模拟园区规模下分布式能源产消者的运行状态,设计并实现了具有硬件层、控制层、网络层与区块链层4层架构的分布式能源交易物理-信息仿真平台。其中,硬件层基于真实物理模型实现,代表实际发用电方主体;控制层实现硬件层与区块链层间的数据交互;网络层定义节点连接方式;区块链层采用权威证明(PoA)共识机制,负责撮合与记录电能交易。最终形成了一种软硬件结合的完整能源区块链仿真架构,支撑智能设备“能量流”向区块链“数据流”转化。仿真结果表明,所设计仿真平台能够实现对能源区块链系统性能的测试,以太坊PoA共识机制已基本能够满足分布式能源交易对性能的要求。     

考虑配网供电能力约束的电力市场交易方法

随着分布式能源在配电网系统中的日益渗透,大量电能产消者的接入使得配电网侧需要一种新型的市场平台来更好地管理和利用电网中的灵活资源。本文提出了一个基于配电网的近实时电能交易市场,在市场中多个电能产消者之间可以进行P2P交易,其中购电方广播其需求电量请求,售电方发送报价以进行身份验证和交易。此外,本文还提出一种基于配网不平衡潮流的安全校验方法,以确保所提出的市场设计满足配电网的物理约束。最后利用一个13节点算例研究评估所提出的基于社区的能源交易市场设计的可行性和有效性。     

配电网安全导向的分布式资源P2P区块链交易机制研究

配电网中分布式可再生能源的持续增加以及以区块链为代表的分布式记账技术的快速发展,为配电网展开去中心化的点对点(P2P)交易提供了发展动力和技术支持,然而持续增多的分散P2P交易可能导致节点电压越限、系统网损增加等问题.为此提出一种以配电网安全为导向的分布式资源P2P交易机制.首先,基于配电网节点电压和系统网损的线性化推导,提出一种P2P交易对于配电网安全影响的灵敏度模型,从而将传统高低价匹配的交易撮合策略修正为以配电网安全为导向的P2P交易策略;然后,基于以太坊平台运算能力的限制提出具有简单运算特性的去中心化的交易机制,并设计了相关智能合约.算例分析表明,所提出的以配电网安全为导向的P2P交易机制,可以在交易撮合过程中有效反映P2P交易对配电网运行的影响,能够根据电网安全裕度水平优化交易次序,撮合更多有利于配电网安全运行和降低网损的交易达成,并且交易模型复杂度低,可以实现链上求解,不需要链下配置优化软件,避免了隐私泄露.