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。     

基于灰狼算法的电力能源区块链分块优化仿真北大核心

采用目前方法对电力能源区块链进行优化时,无法提高区块链的出块速度,导致方法存在配置容量低和收益率低的问题。提出基于跨链技术的电力能源区块链优化方法,在Cosmos平台的基础上设计跨链方案,对区块链进行划分,提高区块链的出块速度,将最小储能成本和碳排放成本作为优化目标,建立电力能源区块链优化模型,通过参数控制和种群初始化对灰狼算法进行改进,利用改进后的灰狼算法求解电力能源区块链优化模型,完成电力能源区块链的优化。仿真结果表明,所提方法的配置容量高、收益率高。     

结合储能设备的分布式光伏电力交易区块链应用研究

本文提出了一种通过区块链智能合约来实现微电网内结合储能设备的产消者之间交易分布式光伏电力的方法。本实验研究了影响区块链内交易费用(Gas费用)和节点处理区块的时间(Geth消纳时间)的各项因素,并研究了结合储能设备的区块链内电力交易需求反馈对电力价格的影响。其中Geth消纳时间与公有链相比减少了6.672 s。参与链内交易需求反馈的电价均值与不参与链内交易相比,前者电价均值高于后者32.95%。研究成果可在电力交易市场处理大量的小额订单,能够快速地匹配交易双方,利用区块链在微电网内寻找能够进行存储电力和需求转换的客户,为未来电力设备物联网的设计和发展提供了参考。     

基于区块链的电力交易处理方法研究与应用

社会经济快速发展促使区块链技术得到了普及与推广,但是区块链技术在电力交易分析中很容易产生安全风险问题.针对此问题,将区块链技术在电力交易过程中进行量化建模,分析安全风险产生的原因.以区块链分叉为初始环节,利用决策分析方法对区块链中的侧链进行改进;建立增加侧链方式获取的区块链的安全分析模型;设计电力交易区块模拟器进行仿真...     

基于物联网区块链的轻量级共识算法研究

面对规模庞大的物联网数据,高效的共识算法是区块链技术与物联网应用相结合的关键。为解决大规模物联网区块链系统中传统共识算法通信开销大、扩展性低、共识机制复杂度高的问题,基于Hyperledger Fabric搭建一个物联网区块链框架,并设计基于投票和交易证明的轻量级共识算法PoVT。在链码验证交易后,根据节点之间发起和收到的交易,选择交易的源节点和目标节点作为代表参与共识。在共识阶段通过设计新的投票方式简化共识流程,仅需一次全节点广播即可生成新的区块。以优先收集到一定投票数的节点作为主节点进行投票广播,在所有节点收到足够多投票消息的同时进行上一轮交易区块确认。对安全性、出块时间和带宽需求进行分析,结果表明,PoVT算法在网络中存在拜占庭节点的情况下能够以较短的时间验证交易和区块,在每秒交易数量相同时,该算法生成区块的时间为PBFT算法的1/3,网络带宽占用也能减少30%,证明所提物联网区块链框架在不同应用场景中具有较高的可扩展性。     

基于PoA联盟链的微电网无报价交易机制

传统微电网电力交易模式存在中心化、数据不透明等问题, 区块链的去中心化、不可篡改、可追溯和无需信任等特点被广泛用于电力交易. 当前的研究主要在共识机制、交易机制和隐私保护方面, 且大多都需要交易者每周期不断进行报价. 本文提出了一种基于权威证明(Proof of Authority, PoA)共识的联盟链无报价电力交易机制, 电力消费者无需报价只需预存电费, 即可在电费耗尽前基于智能合约自动进行电力交易, 资金的结算采用能源代币. 最后与其它4种现有区块链电力交易方案进行对比分析, 并模拟仿真了5个产消者和5个消费者的电力交易, 分析了买卖双方的收益. 结果表明本方案让买卖双方同时受益, 经济成本更低, 共识效率高.     

基于区块链的多域微电网电力市场动态博弈

区块链作为一种去中心化的数据库技术,可针对电网分布式能源实现有效信息交互。随着双碳目标的提出,微电网成为能源互联网的重要组成部分。基于此,提出了一种多域微电网代理商的定价及购电策略,并基于区块链设计了全新的电力交易模式以改进微电网电力市场。为实现代理商和微电网用户各自追求利益最大化,构建了主从博弈模型。仿真结果表明,区块链公开透明的特点有效提高了用户用电决策的精准性和运营商的经济效益,实现了多方共赢,该模型的适应性和有效性得到了有效验证。     

区块链下电力数据的统一监管与共享交易模型

传统模式下能源数据正面临着易篡改、复制和泄密等安全风险,难以实现可信可靠的数据监管和共享。因此,以私有链、联盟链和公有链三种类型区块链搭建能源数据监管和交易逻辑架构,着重分析了区块链支撑数据的分布式存储、防篡改、可溯源监管和交易机制。并且以不同发电厂的数据类型为例,结合发电集团大数据分析结果模型,提出基于区块链的电力数据统一监管与共享交易模型,设计基于摘要目录树集中式检索的电力数据共享交易第三方平台,形成了区块链下以"弱化第三方数据集中托管中心,强化点对点交易"为特点的数据共享交易机制。     

一种基于“垂直认证”技术的数字货币解决方案

本文提出了采用"垂直认证"技术建立数字货币安全技术架构,对数字货币的币值和交易单都进行两次签名,采用私钥对交易单或币值进行签名,采用"垂直认证"技术对交易单或币值进行二次签名,并建立可信公钥体制和芯片对芯片的认证架构,保证交易单和数字货币的币值都真实、可信,针对有中心交易,采用对称算法建立的签验协议完成,针对点对点交易,采用非对称算法及公钥进行签验,较大提高验证的效率,采用组合密钥生成算法,解决了对称密码算法密钥管理的难题,同时,解决海量交易单并发签验的难题,通过建立200座验证中心和400个分布式数字货币区块链社区,可保证整个数字货币交易系统的区块链运行效率达到约40万笔/秒,达到中国银行数字货币交易速度为30万笔/秒的设计标准,从而,建立一种安全高效的数字货币交易系统。     

基于区块链的共享经济隐私保护机制的设计

针对目前共享经济体系架构存在的个人隐私泄露和交易双方信任危机问题,提出一种基于区块链技术的改进方案。该方案可以让用户个人隐私通过加密存储到区块链数据库中。基于区块链技术进行改造后,区块链的去中心化和弱中介化等特点相比传统数据库更难被攻击脱库。共享体和用户对区块链数据库来说是平等的,双方交易更加透明化。共享体和平台任何一笔交易都永久记录在区块链中,信息内容存储通过对称加密算法保存,用户和共享体隐私信息也可得以有效保护。     

基于预分析的实时事务处理

实时数据库系统中事务可能有实时限制（典型地为截止期），事务超过截止期可能给系统带来灾难性后果，这就要求系统能对事务的执行进行预分析与预安排，传统事务处理由于事务执行过程中的多种不确定因素（数据I／O，页面缺失，事务之间的各种相关性等），事务执行具有动态不可预报性，提出了一种事务预分析处理的三段法，数据说明阶段的静态预分析提取事务静态信息；初始动态预分析阶段构造事务的“影了事务”，并在适当的时机调度影子事务执行，以保证事务操作之前所需数据已在内存，事务执行时动态预分析阶段构造事务的相关性，为事务执行的结构，行为及时间正确性提供统一的实现机制，事务执行具有更好的可预报性，从而事务能更好地满足截止期。     

A framework for ensuring consistency of Web Services Transactions

For efficiently managing Web Services (WS) transactions which are executed across multiple loosely-coupled autonomous organizations, isolation is commonly relaxed. A Web service operation of a transaction releases locks on its resources once its jobs are completed without waiting for the completions of other operations. However, those early unlocked resources can be seen by other transactions, which can spoil data integrity and cause incorrect outcomes. Existing WS transaction standards do not consider this problem. In this paper, we propose a mechanism to ensure the consistent executions of isolation-relaxing WS transactions. The mechanism effectively detects inconsistent states of transactions with a notion of an end-state dependency and recovers them to consistent states. We also propose a new Web services Transaction Dependency management Protocol (WTDP). WTDP helps organizations manage the WS transactions easily without data inconsistency. WTDP is designed to be compliant with a representative WS transaction standard, the Web Services Transactions specifications, for easy integration into existing WS transaction systems. We prototyped a WTDP-based WS transaction management system to validate our protocol.     

Global States of a Distributed System

A global state of a distributed transaction system is consistent if no transactions are in progress. A global checkpoint is a transaction which must view a globally consistent system state for correct operation. We present an algorithm for adding global checkpoint transactions to an arbitrary distributed transaction system. The algorithm is nonintrusive in the sense that checkpoint transactions do not interfere with ordinary transactions in progress; however, the checkpoint transactions still produce meaningful results.     

Correctness of a distributed transaction system

A distributed transaction system manages information that is dispersed over a number of storage devices. This paper deals with an experimental transaction system designed to satisfy real-time constraints through distributed control of the executions of transactions. Of interest is the correctness of the algorithm for distributed control. Demonstrating the correctness involves showing that the algorithm guarantees the consistency of distributed data, and equally importantly, that every transaction will eventually terminate. Proof of consistency is based on the notion of serializability of transactions while proof of termination is based on the conflict resolution and failure recovery strategies employed by the transaction system.     

分布式实时事务提交协议

在分布式实时数据库系统中，保证事务原子性的唯一途径是研究和开发出一个实时的原子提交协议．首先详细分析了事务因数据访问冲突而形成的各种依赖关系，在此基础上提出了实时的原子乐观提交协议——2SC协议，该协议减少了事务的等待时间，提高了事务的并发度，且能无缝地和现有的并发控制协议集成在一起，保证事务的可串行化和原子性．通过模拟实验研究表明，采用该协议能够减少超过截止期的事务数目。     

混合实时事务的延期单调速率调度算法及其可调度性分析

对于含有实时和非实时两部分的混合实时应用，传统的单调速率调度算法(RM)已不再适用.为此，该文引入“混合实时事务”的概念，并针对这类事务提出一种延期单调速率调度算法(DRM)；着重分析了DRM算法对混合实时事务的可调度性；进行了实验测试与性能分析比较．结果表明，事务集中混合实时事务占的比例越高，混合事务中非实时子事务占的比例越大，该算法的CPU使用率阈值就越高，且在各种情况下，DRM算法与RM算法相比性能都更优，最低情况也与之一样．     

A Storage Optimization Scheme for Blockchain Transaction Databases

As the typical peer-to-peer distributed networks, blockchain systems require each node to copy a complete transaction database, so as to ensure new transactions can by verified independently. In a blockchain system (e.g., bitcoin system), the node does not rely on any central organization, and every node keeps an entire copy of the transaction database. However, this feature determines that the size of blockchain transaction database is growing rapidly. Therefore, with the continuous system operations, the node memory also needs to be expanded to support the system running. Especially in the big data era, the increasing network traffic will lead to faster transaction growth rate. This paper analyzes blockchain transaction databases and proposes a storage optimization scheme. The proposed scheme divides blockchain transaction database into cold zone and hot zone using expiration recognition method based on Least Recently Used (LRU) algorithm. It can achieve storage optimization by moving unspent transaction outputs outside the in-memory transaction databases. We present the theoretical analysis on the optimization method to validate the effectiveness. Extensive experiments show our proposed method outperforms the current mechanism for the blockchain transaction databases.     

降低跨分片交易回滚概率的多轮验证方案

区块链分片方案中的跨分片交易由多个分片协调处理。在采用实用拜占庭容错（practical Byzantine fault tolerance,PBFT）类共识算法的分片方案中,存在因分片后拜占庭节点在单个分片聚集,导致分片失效无法验证交易的问题。因此,为保证分片间数据的一致性,需要对部分处理的跨分片交易进行回滚操作,这影响了系统的总体性能。针对以上问题,提出了一种多轮共识的验证方案,可以在降低回滚概率的基础上,支持更大分片规模,提升系统的每秒交易数（transaction per second,TPS）。简述了现有分片项目解决方案的优缺点,对跨分片交易的概率和回滚概率进行了分析,提出多轮共识的验证方案,分析了多轮方案对跨片交易回滚概率的影响,得出合理的多轮轮数上限值。通过与现有方案的对比实验表明,多轮验证方案可以有效提升交易验证率,降低跨片交易回滚的概率,提升系统总体的TPS。     

移动数据库广播的并发控制算法研究

在基于数据广播的移动信息服务中,由于更新数据和广播数据两个过程是并发执行的,所以移动客户将面临接收数据不一致性问题。为此,该文提出了一种基于规则的并发控制算法来解决以上问题。在允许同步更新的情况下采用事件-条件-操作规则来进行无冲突的数据广播。该算法对移动机和数据库服务器的影响很小,同时又为基于广播的移动计算提供了数据一致性服务。     

Using tickets to enforce the serializability of multidatabasetransactions

To enforce global serializability in a multidatabase environment the multidatabase transaction manager must take into account the indirect (transitive) conflicts between multidatabase transactions caused by local transactions. Such conflicts are difficult to resolve because the behavior or even the existence of local transactions is not known to the multidatabase system. To overcome these difficulties, we propose to incorporate additional data manipulation operations in the subtransactions of each multidatabase transaction. We show that if these operations create direct conflicts between subtransactions at each participating local database system, indirect conflicts can be resolved even if the multidatabase system is not aware of their existence. Based on this approach, we introduce optimistic and conservative multidatabase transaction management methods that require the local database systems to ensure only local serializability. The proposed methods do not violate the autonomy of the local database systems and guarantee global serializability by preventing multidatabase transactions from being serialized in different ways at the participating database systems. Refinements of these methods are also proposed for multidatabase environments where the participating database systems allow schedules that are cascadeless or transactions have analogous execution and serialization orders. In particular, we show that forced local conflicts can be eliminated in rigorous local systems, local cascadelessness simplifies the design of a global scheduler, and that local strictness offers no significant advantages over cascadelessness