区块链技术与能源互联网

笔者首先介绍区块链技术的概念及原理,分析区块链技术实现去中心化,公开透明,智能合约的内核技术。其次介绍能源互联网的概念,简述其发展及遇到的问题,比较了能源互联网发展过程中遇到的瓶颈问题与区块链技术的去中心化等特点,分析了区块链技术解决能源互联网所遇问题的可行性及其在能源互联网方面的应用前景。最后对区块链技术与能源互联网的结合做出了总结。     

RPS下园区能源互联网联盟区块链电力交易策略

能源互联网的快速发展及可再生能源的高比例接入对电力交易提出了新的要求.针对传统电力交易模式与能源互联网背景下市场化电力交易的不匹配,以园区能源互联网为对象,考虑可再生能源配额制(RPS)的影响,借鉴已有研究,提出了一种基于联盟区块链的园区能源互联网弱中心化电力交易模式,以分布式共享账本的方式应对传统电力交易过于中心化而...     

基于区块链的虚拟电厂模型研究

新能源技术和互联网技术推动了电力系统由智能电网向能源互联网进化,未来能源互联网将以分布式能源作为主要的一次能源。虚拟电厂技术能够聚合分布式能源并建立虚拟电力资源交易,逐步成为分布式能源高渗透情况下的核心并网技术。针对以实时电价为驱动的未来能源互联网,结合区块链这一安全、透明、去中心化的分布式计算范式,建立基于区块链的虚拟电厂模型,通过区块链的激励机制将虚拟电厂协调控制手段和分布式能源独立并网行为有机联动,从而实现高效的分布式调度计算。仿真实验表明,所提模型满足能源互联网中分布式能源高渗透率、高自由度、高交易频率、高响应速度的并网需求。     

基于区块链技术的P2P电能交易平台与配电网协同仿真

为了推动能源交易公平以及区块链技术在电力交易领域的应用,实现P2P电能交易平台与配电网高效配合,提出一种基于区块链技术的P2P电能交易平台与配电网的协同仿真框架.根据区块链去中心化、安全性强、可追溯的特点,提出分布式双边拍卖机制,结合智能合约,建立了能源交易模型并进行了仿真分析.最后,根据建立的协同仿真模型,通过两个场景下配电网参数的比较分析,得出了P2P电能交易机制对配电网影响的相关结论,为实现能源高效利用,电能交易安全稳定以及区块链技术在电能交易领域的落地推广提供了理论基础和技术支撑.     

基于联盟链的能源交易数据隐私保护方案

区块链技术可以有效地解决分布式能源交易系统中的信任缺失、恶意篡改和虚假交易等问题,但区块链开放、透明的特性使得基于区块链的能源交易系统极易受到攻击,导致用户隐私泄露。为此,提出了一种基于差分隐私算法和账户映射技术的隐私保护方案BLDP-AM(Blockchain Local Differential Privacy-Account Mapping),用于保护交易数据的隐私。该方案重新设计了本地差分隐私算法的数据扰动机制使之适用于区块链技术,并基于该扰动机制构造了BLDP(Blockchain Local Differential Privacy)算法来保护交易数据的隐私。同时,为了保证交易正确性以及隐藏交易曲线特征,该方案首先通过账户映射(Account Mapping, AM)技术实现用户与多个账户关联,然后采用指数平滑预测(Exponential Smoothing Prediction, ESP)算法计算各账户的交易预测值,最后使用BLDP算法扰动交易预测值来获得真实交易值并进行交易。通过隐私分析证明了该方案在保护数据隐私方面的可行性,且实验分析表明该方案具有较好的性能。     

基于区块链的数字版权交易系统

在当前数字化、网络化时代中,数字版权交易需求越来越大,传统的中心化版权保护系统存在注册成本高、作品受理时间长、容易遭受破坏者的篡改等问题。区块链技术作为一个以P2P网络为基础,以密码技术为核心的去中心化网络结构,能够在网络上以纯数学方法建立信任关系,无需依托中间平台就能够缓解上述问题。借助区块链技术的自我监管、可追溯、去中心化的特性,结合数字版权交易场景,设计了一个基于联盟链的数字版权交易系统模型,利用当前 IBM 提供的最新联盟链技术,做了版权注册和版权交易的实现,能够保证版权信息不可篡改性和可溯源性。最后,测试了链码部署安装时间。结果表明,系统安装简单,维护成本低。相比传统的基于可信第三方版权认证机制,基于区块链的数字版权交易系统注册时间短,无需注册费,具有更好的架构安全性和可扩展性。     

基于联盟区块链的安全能源交易方案

目前区块链技术广泛应用于车载网、能源互联网、智能电网等领域，但攻击者可以结合社会工程学与数据挖掘算法获取用户记录在区块链网络中的隐私数据，尤其是微网中相邻能源节点之间由于博弈产生的数据更容易导致隐私的泄露。为了解决这一安全问题，基于联盟区块链技术提出一个以一对多的能源节点账户匹配机制为核心的安全能源互联网交易模型。该模型主要通过新账户的生成来防止攻击者通过数据挖掘算法从交易记录中获取能源节点的账户、地理位置、能源使用情况等隐私数据。仿真实验结合联盟链的特点、能源节点新账户生成数量、交易验证时间变化情况，给出对隐私保护性能、交易效率、安全性效率的分析结果。实验结果表明，所提模型在交易发起和验证阶段所需时间较少，具有较高的安全性，且模型能对相邻用户间的交易趋势进行隐藏。所提方案能够很好地适用于能源互联网交易场景。     

智慧能源区块链平台及典型应用分析与设计

针对智慧能源开放、动态和可控难度大等特点,为了实现开放、自主、灵活的能源消费方式,本文利用区块链去中心化的全新分布式基础架构与计算方式等特点,采用区块链技术支持智慧能源领域新的应用模式。本文分析了区块链的基本原理、技术特征和关键技术,基于智慧能源与传统能源的对比分析结果,提出了智慧能源区块链平台并设计了平台架构。随后,本文对平台技术选型进行了分析,提出并设计了平台技术架构和平台接口。最后,本文基于智慧能源区块链平台,提出了社区能源共享及绿证发行管理两类智慧能源典型应用,设计了两个典型应用的数据结构和功能函数。基于本文的分析与设计可以看出,区块链技术在智慧能源领域和未来能源革命中必将发挥重要作用。智慧能源区块链平台的相关理念和技术特征符合未来能源互联网的发展趋势,基于该平台可培育、衍生出众多的基于区块链的智慧能源应用。     

基于区块链的数字作品交易系统的研究

随着5G时代的来临,互联网应用在人类社会的方方面面已根深蒂固,而人们所拥有的数字作品也越来越多。为了解决传统的数字作品管理与交易系统存在信任依赖度高、透明度低、维护成本较高,无法完全保障数字作品的安全、无法确保著作人自身的利益等问题,通过对比特币电子现金系统的特点以及区块链技术的发展进行研究与总结,提出了一种利用区块链技术的去中心化、共识机制和链式存储等特点的方法,同时使用基于深度学习的自动定价模型,设计出一种基于区块链的数字作品自动定价与交易系统。实验结果证明,通过该系统能够在保护数字作品安全的同时,解决恶意交易、损害著作人利益等问题;可以实现用户之间的直接交易,保证数字作品完全由著作人自治。     

基于区块链技术的C2C交易系统

区块链和智能合约是近几年最热门的技术,区块链技术具有去中心化、匿名化、可溯源等特性,智能合约是存储在区块链上的公开可执行代码,允许在没有第三方参与的情况下进行可信交易,这些交易可追踪且不可逆转,因此,将其应用在最不可信的C2C交易业务中具有较高的研究价值和实用价值。本文利用以太坊区块链平台和智能合约实现了C2C交易系统,利用该系统可以实现匿名且安全的交易,解决了信任问题、降低了信任成本。     

运行于区块链上的智能分布式电力能源系统:需求、概念、方法以及展望

智能分布式电力能源系统（Intelligent distributed,electrical energy systems,IDEES）具有组件种类繁多,数量庞大,管理困难,利润低微等特点,导致传统中心化的运营管理不再适合此类系统,而区块链技术可能是推行大规模分布式智能电力能源系统重要的技术路径.由于电力能源系统是一种具有社会和技术双重属性的系统,从而注定了其在用区块链实现运行时,必然需要多种区块链来描述和建模其不同的属性,在文中称之为“区块链群”.具体来说,从底层到高层,这个区块链群由分布式数据存储与服务区块链、智能资产管理区块链、电力系统分析区块链、智能合约运营区块链和智能电力交易支付区块链组成.基于区块链技术、分布式文件服务技术、分布式电力系统分析与管理技术,这些不同层次和功能的区块链自我组织、互相协助,最后形成一个分布式自主的电力能源运行系统.在此复杂系统中,频繁而深度的计算与交互衍生出系统智能,笔者期望这种智能将促成稳定、可靠、有效的电力能源生产、传输与消费.     

区块链在供应链管理中的应用综述

供应链管理面临诸多挑战：保证产品信息的完整性、真实性和透明度;上下游企业之间的信任管理;企业交互过程中的隐私保护等等。而伴随区块链技术的问世,其为供应链的诸多挑战提供了完美的解决方案,但是依旧存在一些挑战。该文对区块链在供应链管理中的应用进行了系统化的综述分析;论述了当前供应链管理的技术与实施面临的问题,在此基础上分析了传统解决方案的不足以及区块链技术的相关优势。系统阐述了当前区块链主流的应用框架与原理,比较各个技术之间的差异。对不同行业的供应链进行了系统的分析,全面阐述了近年来区块链在不同行业供应链管理中的解决方案,并对不同解决方案的优缺点进行了系统化的分析与比较,重点分析区块链在不同行业的系统中的所发挥的功能与优势,以对区块链在供应链管理中的应用发展提供指南。     

Evidence Mechanism of Power Dispatching Instruction Based on Blockchain

With the development and application of energy Internet technology, the collaborative interaction of “source network, load and storage” has become the development trend of power grid dispatching. The large-scale access of renewable energy on the load side, the unified management of adjustable loads, and the participation of multiple parties in energy operations have put forward requirements for the safety, credibility, openness, and transparency of the load dispatching environment. Under the environment of carbon emission reduction, the paper proposed an architecture of the scheduling data blockchain, based on the in-depth study of blockchain. Moreover, smart contracts are used to realize the application scenario of load dispatching instruction evidence on the blockchain. The content and storage mode of scheduling instruction evidence on blockchain are studied. And different storage modes are adopted according to the actual needs. And the smart contract system realizes the evidence generation of power dispatching instruction. This is the basis for the normal circulation of power dispatching instruction evidence. The research significance of this paper is highlighted as follows. The data and information generated in the power dispatching process are stored as evidence. On the one hand, it can provide a basis for settlement between power production and dispatching companies and power users. On the other hand, it can prepare for distributed transactions in the power grid under the environment of carbon emission reduction.     

An adaptive agent-based system for deregulated smart grids

The power grid is undergoing a major change due mainly to the increased penetration of renewables and novel digital instruments in the hands of the end users that help to monitor and shift their loads. Such transformation is only possible with the coupling of an information and communication technology infrastructure to the existing power distribution grid. Given the scale and the interoperability requirements of such future system, service-oriented architectures (SOAs) are seen as one of the reference models and are considered already in many of the proposed standards for the smart grid (e.g., IEC-62325 and OASIS eMIX). Beyond the technical issues of what the service-oriented architectures of the smart grid will look like, there is a pressing question about what the added value for the end user could be. Clearly, the operators need to guarantee availability and security of supply, but why should the end users care? In this paper, we explore a scenario in which the end users can both consume and produce small quantities of energy and can trade these quantities in an open and deregulated market. For the trading, they delegate software agents that can fully interoperate and interact with one another thus taking advantage of the SOA. In particular, the agents have strategies, inspired from game theory, to take advantage of a service-oriented smart grid market and give profit to their delegators, while implicitly helping balancing the power grid. The proposal is implemented with simulated agents and interaction with existing Web services. To show the advantage of the agent with strategies, we compare our approach with the “base” agent one by means of simulations, highlighting the advantages of the proposal.     

基于Ethereum的房地产供应链系统设计与实现

以太坊区块链技术是当今互联网时代的一项具有创新性、革命性的综合型分布式数据库账本技术,具有去中介化、自治性、数据不可篡改、可追溯、可编程等特点。分析了传统房地产供应链存在的不足,运用新兴的区块链技术,设计了基于以太坊智能合约的房地产供应链系统。给出了该系统的系统模型,包括系统流程和系统架构两部分。具体说明了系统所涉及到的四个功能模块。展示了系统的工作流程,并讨论了区块链+房地产供应链存在的问题。对区块链应用于房地产供应链领域进行总结,旨在为未来更好地将区块链应用于房地产供应链提供参考。     

Distributed Optimal Co-multi-microgrids Energy Management for Energy Internet

Unlike conventional power systems, the upcoming energy internet (EI) emphasizes comprehensive utilization of energy in the whole power system by coordinating multi-microgrids, which also brings new challenge for the energy management. To address this issue, this paper proposes a novel consensus-based distributed approach based on multi-agent framework to solve the energy management problem of the energy internet, which only requires local information exchange among neighboring agents. Correspondingly, two consensus algorithms are presented, one of which drives the incremental cost of each distributed generator (DG) converge to the state of the leader agent-energy router, and the other one is used to estimate the global power mismatch, which is a first-order average consensus algorithm modified by a correction term. In addition, in order to meet the supply-demand balance, an effective control strategy for the energy router is proposed to accurately calculate the power exchange between the microgrid and the main grid. Finally, simulation results within a 7-bus test system are provided to illustrate the effectiveness of the proposed approach.      

计及负荷不确定性的强化学习实时定价策略

面对当前电力系统的负荷不确定、新能源并网与双碳目标等现状,在充分考虑供需双方福利前提下,建立了智能电网背景下考虑负荷不确定与碳交易的实时定价模型,并基于强化学习能够处理变量复杂性、非凸非线性问题优点,采用强化学习中Q学习算法对模型进行迭代求解。首先,将用户与供电商实时交互过程转换为强化学习框架对应的马尔可夫决策过程;其次,通过智能体在动态环境中的反复探索表示用户与供电商的信息交互;最后,通过强化学习中的Q学习算法寻找最优值即最大社会福利值。仿真结果表明,所提实时定价策略能够有效提升社会福利,降低碳排放总量,这验证了所提模型和算法的有效性。     

基于区块链的电力交易模型及博弈定价方法

为解决传统能源中心化交易模式缺少灵活性、透明性和可监督性等问题,满足新型电力系统中电网各主体间电力交易市场化、定价灵活化等新要求,提出一种基于区块链的电力交易模型及博弈定价方法。该电力交易模型具有分布式、去中心化、不可篡改和加密安全等优势。首先,建立基于区块链的电力交易模型,协调发、供、用等主体间的生产和消费行为,形成统一的市场机制;其次,提出了基于博弈的多时间尺度电力交易竞价机制,利用蚁群优化(ACO)算法求解可得每小时的最佳竞拍价格。最后,通过仿真验证了交易模型及博弈定价方法,在激励政策下各交易方收益最优化。结果表明,交易模型及定价方法在新能源参与交易背景下能有效地平衡市场各主体的效益;基于区块链的智能合约可实现电力交易过程的智能化、透明化和可追溯性。