区块链技术在综合需求侧响应资源交易中的应用模式研究

在未来能源互联网以及分散能量市场的条件下,传统的电力需求侧响应(demand response,DR)将向着综合需求侧响应(integrated demand response,IDR)的方向发展。作为一种去中心化的分布式记账模式,区块链技术能够为IDR资源在分散电力市场中的交易提供相应的技术平台,进而通过市场交易促进IDR的实施和发展。该文从IDR的基本概念入手,分析了可交易IDR资源的基本特征,进而针对现有DR资源参与市场交易中存在的问题,提出了基于区块链技术的IDR资源交易整体框架;最后,基于上述的整体交易框架,分析了基于区块链技术的IDR市场交易中的关键问题。     

基于区块链技术的电动汽车充电交易探讨

针对规模化电动汽车在充电交易时存在安全性低、自主性差的问题,提出了基于区块链技术的电动汽车充电交易模型。该模型在“多卖方-多买方”的电力市场竞争机制下,利用区块链技术去中心化、安全性高等特点还原电力商品属性,开放用户协商定价的权利。首先阐述了区块链技术在电力系统各领域应用现状。其次基于区块链平台与电力市场相似的网络拓扑形态,建立区块链架构下的电动汽车充电交易模型；最后制定传统电力市场和应用区块链平台的电力交易市场下满足电动汽车聚合商需求的充电方案,对比分析得出区块链去中心化的特点为满足电动汽车聚合商个性化需求提供了可能,同时提升新能源电厂收益,降低火电厂售电量从而减少碳排放。算例结果证明了所提模型的有效性和可行性,为电动汽车充电交易市场提供了一种新思路。     

区块链技术在多元融合高弹性电网中的应用初探

多元融合高弹性电网通过构建源网荷储全向交互机制,显著提升了电网的互动与自愈能力。区块链技术采用去中心化理念和分布式记账模式,保障数据可信,打破信任壁垒,为电网多端友好互动提供了核心技术支撑。基于现有理论研究与工程实践,区块链的技术特征与高弹性电网的形态架构具有较强的理念契合性和技术互补性,区块链有潜力成为多元融合高弹性电网的重要赋能技术。面向多元融合高弹性电网的建设目标,刻画了区块链技术与高弹性电网深度融合的应用场景,梳理了建设高弹性电网过程中的关键痛点,阐明了区块链之于高弹性电网的技术赋能要素及匹配关系。面向高弹性电网的建设需求,提出了区块链系统的设计原则、评价指标以及设计流程,并以需求响应为例进行系统设计与性能测试,为区块链技术在高弹性电网中的应用提供理论支撑。     

基于区块链技术的能源局域网储能系统自动需求响应

区块链技术作为一种新颖的数据结构组织形式,在能源互联网领域的应用研究已经逐渐兴起,并崭露头角。区块链技术去中心化、智能合约、协同自治等特质,吻合了能源局域网(energy local network,ELN)自动需求响应(automatic demand response,ADR)项目的诉求,为此基于区块链技术提出ELN储能系统的ADR方法,探索区块链技术在能源领域的有益应用模式。研究了区块链视角下的ELN表征形式;借鉴拥塞价格算法,发展了去中心化的ADR准则,响应主体能够依托该既定准则自主响应系统补偿需求;在此基础上,建立了响应主体间的智能合约,以保障能量交易与利益分配的高效执行。以某办公区域ELN为例进行了仿真分析,算例结果验证了所述ADR方法的合理性、有效性。     

基于区块链技术的自动需求响应系统应用初探

自动需求响应业务在售电侧放开下各类业务主体的运行规则、业务流程趋向于复杂化,在补贴结算、违约惩罚等方面又涉及大量的资金流操作,从安全性、操作行为公证等方面亟需响应的技术手段保障。该文基于对现有自动需求响应业务的需求分析,提出了基于区块链技术的应用方案,并从工作量证明机制、互联共识、智能合约、信息安全等方面剖析了区块链在自动需求响应系统中的关键问题。最后,针对现有的技术水平分析了区块链目前应用与自动需求响应系统所存在的问题,并提出相应的建议方案。     

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.     

基于区块链生态系统的充电桩共享经济模式

充电桩共享是解决充电难的创新服务模式。分析了中心化共享平台在信用体系、信息安全、收益分配以及数据共享等方面的弊端,指出具有分布式点对点、去中心化、共识信任机制和信息不可篡改等特点的区块链技术是实现共享系统的理想选择。由于单项技术难以满足复杂应用系统的多样化需求,所以需要多项技术相互作用,互为补充。提出基于区块链、闪电网络和智能合约技术,形成区块链生态系统,构建安全、高效和自动化的共享平台。结合电动汽车充电场景,说明基于闪电网络的支付网络的建立和基于哈希密钥逐级验证的智能合约的实现过程。最后,展望了该方案在售电管理、需求响应管理及新能源消纳等方面构建能源区块链的应用可能性。     

能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究

能源互联网是传统能源转型和新能源发展的重要方向,区块链技术的弱中心化、防篡改、智能合约等特征天然适合能源互联网的交易需求。在能源互联网中开展点对点能源交易可以提高多主体效益,大力促进新能源建设。在此背景下,首先分析了区块链技术和能源互联网的可融合性;然后以能源局域网为应用场景,针对多元主体的特性,设计了一种满足能源区块链交易要求的融合共识与合约机制的多链结构支撑环境模型;最后从价值-信息-物理3个维度阐述了用户侧能源交易的实现方式及其优势,并对区块链技术在用户侧能源交易中的应用及扩展做了展望。     

能源互联网中的区块链应用:优势、场景与案例

区块链技术将解决能源互联网中的信任问题,引导能源互联网的构建、发展与升级。从区块链的去中心化、信息完备公开透明、分布式记录存储、可编程脚本4大核心应用优势出发,分别讨论了区块链在能源交易、电子数据保全、物联网、负荷侧响应中的应用场景,并介绍了相应的应用案例,展现了区块链技术在能源行业广阔的应用前景。     

弱中心化的区块链技术在能源互联网交易体系中的应用分析

本文结合区块链技术,提出弱中心化的能量交易系统的框架,探索在电源、电网、负荷之间的能量与信息复杂交互的情况下未来能源互联网中的能源交易系统。分析了与电源和电网进行良性有效互动时,对于能源互联网的各种智慧能源方案,深刻剖析了区块链的技术原理和能源互联网运行特性,总结出能源互联网与区块链技术耦合需求,结合区块链具有可信计量、广泛交易、智能合约控制、分布决策以及广域融合的特性,阐释了区块链与能源互联网特征的一致性,以及技术耦合特性,明确区块链技术在能源互联网中的定位,结合能源互联网中能源交易的去中心化的特征,构建了弱中心化的区块链能源网交易体系。最后,分析总结了区块链技术框架下能源互联网交易体系待解决的关键技术。     

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。     

基于区块链架构的电力业务交易数据隐私保护

能源互联网的建设使得电力网络愈加开放,网络信任风险日益加剧,亟须一种兼具隐私保护和监管功能的区块链交易方案,以保证能源互联网交易的安全性及可控性.为解决传统区块链应用模式难以同时兼顾交易数据隐藏和监管这2个方面的不足,提出了一种可监管的区块链交易隐私保护模型.该模型采用概率公钥加密算法实现区块链交易用户真实身份的隐藏;利用承诺方案和零知识证明技术实现交易金额的隐私保护;借助基于身份的加密体制实现监管者对区块链交易的监督,大幅降低了存储、计算和密钥管理压力.系统应用分析表明,所提出的方案具有简单和实用的特点,能够满足业务应用的要求.     

电力区块链基础设施架构及其设计与实现

区块链是新型信息基础设施的重要支撑技术,在电力系统中应用广泛。针对电力系统应用场景的去中心化和可信数据交换需求,分析了电力区块链技术的适配性和技术架构,在此基础上从建设需求、高可用计算资源、分布式存储、多平面网络和服务化中台等方面探讨了区块链技术设施的建设原则、规范和关键技术。其中,计算资源方面,提出了高性能自组织的区块链一体机的设计方法;网络资源方面,提出了业务平面、存储平面和管理平面的区块链数据中心多平面架构;服务化中台方面,提出了资源管理层、区块链管理层和平台管理层3层管理体系。最后通过电力信息安全督查管理系统对研究内容进行了可行性验证。     

基于多区块链结构的综合能源系统调度构架

综合能源系统(IES)调度中存在难以维护供能主体隐私、难以辨别数据真伪、安全性和可靠性低等问题.文中利用分散式调度方法和区块链中分布式数据存储、智能合约、共识机制、多链扩容和加密技术,提出了包括迭代链、终值链以及数据层、网络层、合约层、共识层、应用层的IES调度构架.该构架以数据层为基础,采用无向联通结构建立主体间的通信网络;在合约层封装基于拉格朗日乘子法的分散式调度模型;在共识层,针对分散式调度的数据一致性,迭代链和终值链分别应用一致性协议算法和拜占庭容错共识机制.算例验证结果表明,所提IES调度构架基于少量通信数据可有效运行,能够防止主体背叛、削弱服务器宕机的影响,提高了IES调度的隐私性、安全性和可靠性.     

基于侧链技术的电力物联网跨域认证研究

能源互联网和5G通信技术发展使电力物联网规模不断增大,对于跨域数据交换的业务需求缺少有效的认证手段。分析了电力物联网终端跨域认证需求和面临的问题,介绍了区块链跨链技术中的侧链技术及实现机理,并将其引入到电力物联网跨域认证方案中,提出了一种基于侧链技术的电力物联网跨域认证方案。首先建立了基于侧链技术的跨链认证架构,设计了区块数据结构和双向锚定认证信息传递模型,通过公钥证书和数字签名生成认证凭据,通过时间戳确保认证信息的时效性,然后提出了基于侧链技术的电力物联网终端跨域认证流程,实现了认证凭证从申请域到认证域的可信传递。认证方案通过主链和侧链数据交互和共享,具有认证信息跨域有效、不可篡改以及分布式共识的特点。最后在配电自动化应用场景中进行仿真实验,验证了方案的可行性。     

电力信息物理融合系统数据区块链生成算法

随着电力信息物理融合系统(CPS)的发展,传统集中式数据采集架构运行存在透明度差、数据安全风险高等不足,利用区块链的去中心化、安全可信等特性,提出一种电力CPS数据区块链生成算法,以提升数据交互和使用过程的安全可信性。基于电力CPS数据的私有化特征,提出数据区块建链架构,并采用区块生成节点内排队机制和节点间按需路由数据交换机制提升CPS数据区块的建链速度,结合数据特征验证机制和私有化区块链的特性,确保数据能够实时传输、存储。采用5种不同IEEE标准算例对所提算法进行验证,结果表明所提算法具有更短的数据区块建链时间和更好的传输性能。     

基于区块链动态合作博弈的多微网共治交易模式

随着前沿信息技术在智慧能源系统中的广泛应用,能源互联网下的多能源交易市场面临着诸多新的挑战。基于区块链技术构建微网群中聚合商与多个微网2类交易主体间的共治交易环境,设计区块链聚合商–微网群联盟交易架构及区块数据结构,针对包含冷热电联供系统的微网及聚合商2类区块链节点,以多能互补为基本原则建立考虑碳配额机制及环境标识因数的节点模型;基于聚合商及微网节点间的能源交易新模式,设计动态合作博弈的环境标识因数激励机制及多目标进化算法支撑的智能合约,并提出共治系数用以评估所提微网群运营策略的有效性;最后,经算例仿真验证表明,区块链共治交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可为多能源协调优化互补提供有力支撑,促进可再生能源发电就地消纳,有助于微网群的低碳可持续发展。     

区块链在分布式电力交易中的研究领域及现状分析

国家发改委、能源局陆续指出:要全面放开经营性电联用户发电计划,支持中小用户参与市场化交易,健全全面放开经营性发电计划后的价格形成机制。行政引导市场,市场发展技术,基于区块链技术的电力交易研究迎来了前所未有的行政和市场机遇。区块链以分布、公开、不可篡的区域共治模式,为社会和市场提出了一套全新的商业解决方案。该文依托区块链技术,探讨了基于分布式交易的电力交易市场、产消者以及相关服务产业的需求和行业现状,分析了区块链电力交易的发展趋势;归纳了电力交易领域区块链追求创新实验的主要方向,研究了电力交易区块链的总体架构设计创新、电力交易场景应用创新和区块链性能提升研究创新等内容;最后通过文献综述和百余个区块链电力交易系统实施案例,梳理了区块链技术在电力交易行业面临的挑战与应用前景。以期通过该文综述对分布式电力交易领域的未来研究有一定贡献。