一种多元参与主体间的分布式能源交易方法及系统与流程

技术特征：
1.一种多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述方法包括：收集各能源用户和能源商户的交易申请，对其进行物理约束条件审核；所述物理约束条件包括信息安全及交易量；所述能源用户和能源商户为在能源区块链中注册和身份验证通过的用户；在能源区块链中对满足所述物理约束条件的交易申请对应的能源用户和能源商户进行身份核对；对身份核对通过的能源用户与能源商户之间的价格通过博弈理论进行博弈，得出最优定价策略；通过连续拍卖算法撮合能源用户和能源商户之间的交易；将生成的交易信息打包入区块，通过共识机制进行全网广播，并对资源信息进行同步更新。2.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述能源用户t
i
和能源商户u
j
通过能源互联网交易平台进行用户注册，能源互联网中的弱中心化管理机构通过身份审核后将能源用户和能源商户的唯一身份id、密钥等信息注册到能源区块链中，形成集合t{t1,t2,
…
,t
n
}和u{u1,u2,
…
,u
m
}，并根据各能源商户拥有的能源量形成能源资源池3.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述物理约束条件为式中，x
sum
为资源池总能源量，为成交能源量，δλ为能源交易平台中各参与节点的安全约束。4.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述对身份核对通过的能源用户与能源商户之间的价格通过博弈理论进行博弈，得出最优定价策略，具体包括：确定电能和天然气在传输过程中的损耗参数η
e
、η
g
，能源商户在企业运营、设备购买维修与保养方面投入的可变化成本系数和固定成本系数的值；随机初始化电能价格和天然气价格t代表迭代次数，初始值为0；按照需求公式计算能源用户的电需求和天然气需求，所述需求公式为：式中，表示用户t
i
对电能和天然气的偏好系数，表示用户t
i
电能和天然气的历史平均需求量；按照价格计算公式计算新的电能价格和天然气价格所述价格计算公式为
式中，λ
e
、λ
g
表示能源价格的调整系数，计算公式为表示能源价格的调整系数，计算公式为判断能源用户及能源商户的收益是否变动到一个足够小范围ζ内，如果是则停止迭代得出最优定价策略；如果否，则跳转至“按照价格计算公式计算新的电能价格和天然气价格”继续求解新的能源价格。5.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述方法还包括：确定能源用户和能源商户根据所述最优定价策略给出的报价，再通过连续拍卖算法触发智能合约完成交易，其具体方法包括：将能源用户报价按照降序排列，能源商户报价按照升序排列；按照价格优先原则和时间优先原则从第一位开始逐个往后进行交易匹配，直到能源用户的需求量为0或者能源商户的资源量为0。6.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述将生成的交易信息打包入区块，通过共识机制进行全网广播，并对资源信息进行同步更新，具体包括：确定能源用户和能源商户的节点数之和为num，在完成每一轮共识后按照选取公式选取一个主节点n
master
，选取公式为n
master
＝(l mod num) 1式中，l为区块链长度；在区块生成的t时间后主节点n
master
向所有共识节点广播pre
‑
prepare消息，共识节点对接受到的数字签名和交易内容进行验证；在主节点n
master
收到来自超过2f 1个不同共识节点的验证消息后向全网广播commit消息，其中f表示区块链中允许出错的最多节点数，满足f<1/3num的限制；当同步节点收到超过f 1个共识节点的验证消息，发起同步消息；智能合约根据检测节点交易数据包括报价和能源类型进行交易匹配，匹配成功后交给验证节点验证，验证成功后数据上链永久存在区块链网络中。7.一种多元参与主体间的分布式能源交易系统，其特征在于，所述系统包括：交易审核单元，用于收集各能源用户和能源商户的交易申请，对其进行物理约束条件审核；所述物理约束条件包括信息安全及交易量；所述能源用户和能源商户为在能源区块链中注册和身份验证通过的用户；身份核对单元，用于在能源区块链中对满足所述物理约束条件的交易申请对应的能源用户和能源商户进行身份核对；
博弈单元，用于对身份核对通过的能源用户与能源商户之间的价格通过博弈理论进行博弈，得出最优定价策略；撮合单元，用于通过连续拍卖算法撮合能源用户和能源商户之间的交易；入链单元，用于将生成的交易信息打包入区块，通过共识机制进行全网广播，并对资源信息进行同步更新。8.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述所述物理约束条件为式中，x
sum
为资源池总能源量，为成交能源量，δλ为能源交易平台中各参与节点的安全约束。9.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述博弈单元具体包括：参数确定模块，用于确定电能和天然气在传输过程中的损耗参数η
e
、η
g
，能源商户在企业运营、设备购买维修与保养方面投入的可变化成本系数和固定成本系数的值；初始化模块，用于随机初始化电能价格和天然气价格t代表迭代次数，初始值为0；需求计算模块，用于按照需求公式计算能源用户的电需求和天然气需求，所述需求公式为：式中，表示用户t
i
对电能和天然气的偏好系数，表示用户t
i
电能和天然气的历史平均需求量；价格计算模块，用于按照价格计算公式计算新的电能价格和天然气价格所述价格计算公式为价格计算公式为式中，λ
e
、λ
g
表示能源价格的调整系数，计算公式为表示能源价格的调整系数，计算公式为定价策略优化模块，用于判断能源用户及能源商户的收益是否变动到一个足够小范围
ζ内，如果是则停止迭代得出最优定价策略；如果否，则跳转至“按照价格计算公式计算新的电能价格和天然气价格”继续求解新的能源价格。10.根据权利要求1所述的多元参与主体间的分布式能源交易方法，其特征在于，所述入链单元具体包括：主节点选取模块，用于确定能源用户和能源商户的节点数之和为num，在完成每一轮共识后按照选取公式选取一个主节点n
master
，选取公式为n
master
＝(l mod num) 1式中，l为区块链长度；验证模块，用于在区块生成的t时间后主节点n
master
向所有共识节点广播pre
‑
prepare消息，共识节点对接受到的数字签名和交易内容进行验证；广播模块，用于在主节点n
master
收到来自超过2f 1个不同共识节点的验证消息后向全网广播commit消息，其中f表示区块链中允许出错的最多节点数，满足f<1/3num的限制；同步模块，用于当同步节点收到超过f 1个共识节点的验证消息，发起同步消息；交易匹配模块，用于智能合约根据检测节点交易数据包括报价和能源类型进行交易匹配，匹配成功后交给验证节点验证，验证成功后数据上链永久存在区块链网络中。

技术总结
本发明公开一种多元参与主体间的分布式能源交易方法及系统，将博弈理论和能源区块链相结合，通过区块链技术与能源互联网互补优化，无需第三方信任机制的优势能有效降低安全保障成本，促进业务的高效进行，考虑到了能源用户和能源商户之间因为利益产生的博弈行为以及能源量、安全等物理约束，使得交易过程更为安全可靠，通过改进PBFT算法减少了网络传播开销，缩短了区块共识时间，更能满足能源互联网对于交易效率的业务需求。网对于交易效率的业务需求。网对于交易效率的业务需求。


技术研发人员：李刚 赵琳颖 杨会峰 鲁斌 关雪 辛锐 陈连栋 程凯 赵林丛 卢宁 刘欣 申培培 辛晓鹏 刘咸通 林静 郭少勇
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司信息通信分公司 北京邮电大学
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/11/23