基于区块链的分布式能源交易关键技术

分布式能源凭借能效高、运行灵活、经济性好等特点,逐渐成为发电的重要来源。区块链技术的去中心化、公开透明等特性与分布式能源的交易需求相吻合,探索基于区块链的分布式能源交易有助于消纳能源,降低信用成本。首先从双方的典型特征方面,分析了区块链技术与分布式交易的契合度;接着介绍了区块链技术在提高交易处理效率方面的新发展,以及结合了区块链技术的分布式能源交易理论研究与实际应用;然后,从点对点(P2P)交易、集合竞价以及连续双边拍卖3个方面,分析了国内外在区块链交易方面的研究现状;最后给出了中国在区块链参与消纳分布式能源、建设需求响应管理等方面的建议。     

基于区块链的分布式能源交易技术

在分布式发电市场化交易中,传统交易中心在面对分布式能源海量、高频、小额交易时,存在着平台运维成本高、资金结转不及时、交易信息不透明等缺点,因此,需要探索相应的应对方法.在我国相关政策指导下,该文提出基于区块链的分布式能源交易方案,包括考虑过网费差异的挂牌交易机制、可再生能源认证机制和信用管理机制等三部分,同时,设计了实...     

基于多链协同区块链的分布式能源交易

传统的电力市场交易方式主要是由电力调度交易机构根据市场需求及供需计划,通过集中的方式将发电厂的发电量调度给用电方。随着我国分布式能源的高速发展,并网需求急剧增加,集中调度处理速度成为发展瓶颈。采用分布式能源交易可有效解决此类问题。而区块链具有节点对等、去中心化,数据公开透明等特点与分布式能源交易的诉求相吻合。文章针对分布式能源交易集中调度处理可靠性低,速度慢的问题提出了基于多链协同区块链的分布式能源交易方法。该方法根据地区分片划分从链并行处理交易的方法,解决了采用区块链系统交易速度缓慢的问题。将有用工作量证明机制与电力匹配调度算法有机结合起来,提出了分布式能源交易矩阵策略,在维持了去中心化的同时解决了工作量证明机制算力浪费问题。     

基于区块链的分布式能源交易方案设计综述

以绿色新能源为主体的分布式能源成为能源交易市场中的重要组成部分,为了提高能源利用率、多渠道扩展分布式能源本地消纳,分布式能源获得合法就近售电资质,其能源生产和消费结构呈无中心、多节点状。现有能源运营模式由于具有集中式管理的特点,难以简单套用于分布式能源。区块链技术具有可追溯性、交易公开、数据透明的优势,其分散化特性与分布式能源无中心特点相符合,故提出一种基于区块链的分布式能源交易方案。分析现有分布式能源交易的方式及其弊端,研究区块链技术对于分布式能源P2P交易的适用性,在连续双边拍卖(continuousdoubleauction,CDA)、竞争均衡价格(competitive equilibrium price,CEP)、节点信誉值等基础上确立支撑分布式能源P2P交易的分布式能源结算机制,制定符合中国政策的分布式能源区块链支付模式,提出包括系统架构、交易流程在内的基于区块链技术的分布式能源交易方案,对比传统电力交易系统和基于区块链的分布式能源交易系统的性能,思考如何改进目前区块链的不足之处并展望能源市场未来,实现传统电力交易市场向分布式能源交易的延伸性发展。最后,针对区块链技术在实体应用过程中的挑战分析目前电力市场与区块链技术结合所存在的冲突及问题,并提出相应的建议方案。     

基于云边协同和区块链的分布式能源交易系统设计

分布式能源的广泛发展使其成为电力市场的考虑重点,而传统的数据交互平台无法满足大规模分布式能源交易高效灵活、安全可靠的需求。为解决高信息处理复杂度与安全快速交易需求之间的矛盾,文中提出基于云边协同和区块链的分布式能源交易系统架构和整体设计方案。首先设计了云计算与边缘计算协同并结合两层区块链的系统架构,利用区块链技术实现交易去中心化,提高了交易的自主高效性,利用云边协同提升海量数据的处理能力和交易系统的扩展能力。然后基于双向竞价和预测补偿设计了分布式能源的交易机制,进一步对区块链的核心共识算法进行分析,并采用改进委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)作为交易系统的高效率、高可靠共识算法,实现大规模分布式能源的高效可靠交易,促进分布式能源参与电网调节,提高电网稳定运行水平。最后通过应用实例验证了所提系统对大规模分布式能源交易的适应性和优越性。     

基于匹配理论的分布式能源交易区块链分片技术研究

以区块链为代表的去中心化技术因其突出的可靠性和安全性已被广泛应用于分布式能源领域。区块链分片技术可以克服传统区块链系统低吞吐量、低可扩展性的性能缺陷,然而现有区块链分片系统大多采用随机分片模式,没有考虑系统中节点的能力差异以及分片的安全隐患。为了解决这类问题,文中提出了一种在分布式能源交易场景下区块链分片的匹配算法,该方法充分考虑了分布式能源交易中节点对节点间电气距离和分片内交易数的偏好,以降低能源传输损耗和交易成本,同时考虑节点信誉值,以反映其过去在交付承诺能源方面的表现,保证分片的安全性,并将问题抽象为具有外部性的多对一匹配模型进行求解,最后通过仿真实验验证了所提出的区块链分片方法优于传统的分片方法,具有良好的应用价值。     

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。     

基于区块链技术的电动汽车和分布式能源并网协调策略

针对电动汽车和分布式能源并网问题,提出了一种基于区块链技术的协调策略。依据区域电网总冗余电量和电动汽车总需求电量随时间变化的信息,引导电动汽车分时段前往不同充电站充电,实现区域内分布式能源发电全部消纳。充电站采用自主申请、智能合约审批、通告全网的方式进行电价竞争性调整,消除了人为意识干扰,降低了合谋风险。最后通过案例分析验证了本文所提出的价格引导策略对电网稳定性和区域所有充电站总收益提升的作用,论证了其可行性。所提出的协调策略切合未来电动汽车和分布式能源并网的发展需求,为区块链技术在相关领域的运用提供了参考。     

区块链技术在分布式能源交易中的应用

分布式能源就近自主交易已经成为我国配电网的未来发展趋势。但是分布式能源的出力具有不确定性及个体趋利特性,且参与者众多、单笔交易量小、具有高并发性,使得交易过程中的安全性、公平性与实效性成为突出问题。区块链技术以其去中心化、安全透明、不可篡改等特性与分布式能源交易的需求具有极高的契合度。为此,首先分析了基于现有区块链技术的电力市场交易系统的优势与不足,提出了基于有向无环图(DAG)拓扑的公平委托权益证明(F-DPoS)共识机制的区块链技术,改善了DPoS共识机制下的选举舞弊和DAG中的知名节点问题,辅以公平的通证奖励和刷新机制,以经济激励的方式促进市场主体维护系统的安全;然后构建了基于DAG+F-DPoS共识机制的区块链分布式能源交易管理框架,确保在面对高并发、高流量、高可用的实际场景时能够保证高效、快速、安全的交易吞吐。通过算例仿真分析验证了所提方法的可追溯性、高效性与安全性。     

基于区块链的分布式储能端对端交易控制方法

为提高用户侧分布式储能设备的利用率及经济效益,提出了一种基于区块链技术的分布式储能端对端交易控制方法.首先,对以太坊平台及智能合约的特点进行分析,在此基础上建立了分布式储能端对端交易控制平台的结构与流程.通过构建拍卖–储能合约体系并对拍卖合约及储能合约进行设计,实现了用户信息的统一管理、储能闲置容量的在线交易、储能设备...     

能源互联网中基于区块链的能源交易

区块链技术是比特币的底层技术,具有公平、透明及去中心化的特点。能源互联网具有开放互联、以用户为中心和分布式对等共享的特点,且其能源交易模式也将由集中式向分布式发展。区块链技术的特点使得其天然地适用于能源互联网中的能源交易。首先对现有能源系统下的能源交易特点及在能源互联网下实施新型能源交易模式需要解决的难点进行了分析;然后,基于现有研究和分析设计了一种基于区块链的3层能源交易架构,并引入弱中心化的管理方式,以应对去中心化带来的问题;最后,对区块链在能源交易中应用需要解决的问题和面临的挑战进行了分析。     

能源互联网中基于区块链的电力交易和阻塞管理方法

能源互联网是当前学术界关注的新热点。在能源互联网的环境下,大量产消者的接入将会产生新的商业模式,形成电力的直接双边交易。对于双边交易的管理,有中心化机构管理和去中心化管理两种解决方案。如果建立一个中心化机构对交易信息进行管理,存在运行成本高、信息安全性差、用户隐私难以保障等问题。而在缺乏中心化机构管理的情境下,电力市场交易主体之间存在信任问题。区块链技术是一个分布式的存储技术,数据保存在网络中的每个节点中,由所有节点共同维护,难以篡改,能够有效地解决交易双方间的信任问题。为此,提出了弱中心化管理电力交易的方法,即利用区块链技术以智能合约的形式存储电力交易信息并自动执行资金转移,记录智能电表采集的电能数据,中心机构仅对达成的交易进行安全校核和阻塞管理。比较总结了2种阻塞管理方法,改进了现有文献中分布式安全校核的算法,提高了算法收敛的稳定性。最后,利用一个6节点算例验证了所提方法的可行性。     

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。     

能源区块链离散状态事件驱动仿真方法

区块链技术在能源领域具有广阔的应用前景,能源区块链的工程应用正逐步推进。现有能源区块链仿真方法仅能仿真小规模系统,且难以灵活测试能源区块链参数对运行效率的影响,无法分析含大规模节点的能源区块链性能。该文首次引入离散状态事件驱动仿真思想,提出灵活高效的大规模能源区块链仿真方法。首先,构建面向离散状态事件驱动的能源区块链仿真模型,仿真能源区块链节点和网络的核心功能。随后,设计了能源区块链的离散状态事件集和事件调度时序规则,驱动仿真模型动态运行。最后,开发了能源区块链仿真器,选取大规模分布式能源点对点交易场景验证了所提方法的有效性及仿真效率。结果表明,所提方法能够灵活高效地仿真大规模能源区块链,既可以验证智能合约的有效性,同时为能源区块链的参数配置提供仿真数据支撑。     

基于区块链的配电网能效自动化管理方法

随着可再生能源的发展和分布式电源的推广,电网需求侧能效管理工作将逐步由集中式优化调度计算转向分布式计算。物联网技术和区块链技术的进步将为实现能效管理系统的分布式系统提供技术基础。本文提出了一种基于物联网智能电表和微电网的多用户分布式能效管理系统,并通过提出的非合作博弈论模型对家用电设备进行调度计算,成功实现了降低用户家庭电费支出和整个社区微电网能耗总成本的目标。用户可在家庭的分布式能源、社区微电网以及公用电网三种中择优选择购电,并在博弈中优化自己的日常家电使用策略,使得市场所有用户都可将能源消耗成本降至最低,实现纳什平衡。在此基础上,该模型运用区块链技术为参与者之间提供可靠的、安全的、私密的通信媒介,实现用户家电设备的智能监控并通过智能合约对用电量进行计费。算例分析结果表明,该方法能最大限度地降低能耗总成本和各用户能耗成本。     

基于区块链的智能电网分布式资源管理研究

针对智能电网中分布式能源系统存在的管理困难,电力资源难以调度等问题,提出了一种基于区块链技术的电力网络管理系统。使用以太坊作为开发平台,建立分布式能源的电力交互管理区块链。使用股权证明(PoS)变异算法确立区块链中发用电双方共识机制,指定交易双方中的记账人;通过K-means聚类算法和粒子群优化算法(PSO)来设计分布式电能调度策略,进一步保障电网中能源交易分配的可靠性,最终实现电力运营智能合约下分布式能源的有效管理。实验结果表明：在智能电网中部署电力交互管理区块链,有效解决了分布式能源交易难达成,耗时长的问题,提高了电网中资源管理的合理性。     

基于区块链的分布式电能竞价交易平台设计

随着电力市场化改革不断推进以及新能源技术的飞速发展,使得大量分布式电源可接入电网,用户同时具有生产者和消费者的双重身份,如何使分布式发电用户能够安全、公平、透明地参与电力市场交易,成为了分布式发电市场化的研究重点之一。提出了一种基于区块链的分布式电能竞价交易平台设计方案。用户可以在该平台上买卖电能,并设计一种准入机制与权限控制相结合的方法保护了用户交易的安全性;利用竞价机制和区块链技术使得市场交易更加透明,所有交易信息在区块链的全部节点上备份保存,真正做到去中心化存储;阐述了区块链中智能合约设计的相关函数及其交易流程,最后对智能合约进行了测试及在本地私有链进行了部署实验,证明了该方案是可行的。     

基于异构能源区块链的综合能源系统交易模型

综合能源系统是对电、气、热、冷能进行统一规划调度的综合系统,顺应了供给侧改革的趋势.目前综合能源系统的用户呈现个体化、分散化的趋势,传统的单向集中式输配电服务模式逐渐不适应这种趋势.基于区块链技术,设计了一种综合能源系统交易模型.采用异构能源区块链的结构模式,利用智能合约建立了基于价格约束的匹配拍卖机制,保障了清洁能源...