一种基于智能合约的中长期电力交易方法和系统与流程

1.本发明属于分布式电力交易领域，更具体地，涉及一种基于智能合约的中长期电力交易方法和系统。


背景技术：

2.电力中长期交易指发电企业、电力用户、售电公司等市场主体之间开展的以多年、年、季、月、周、多日等为交易周期的电力批发交易。依据当前电力中长期交易规则，交易机构需向电网企业提交市场预成交结果用于安全校核，此过程涉及部门间的数据传输。由于市场各个部门独立运行，各自存储和维护收集的数据，部门间形成数据孤岛，跨部门的数据分析存在较高的信任成本，执行效率低下。交易产生的原始数据存储在单个部门的服务器中，存储的数据可能会因私利被轻易修改，这为交易信息的溯源和监管带来了困难。此外，随着新一轮电力体制改革不断深入，更多电力用户有机会直接参与到电力中长期交易，为保证交易发起、执行和结算的效率，需要搭建一个功能完备、界面友好的交易平台来实现交易过程的数字化、自动化。
3.区块链和智能合约技术为应对电力中长期交易市场改革和发展带来可行方案。区块链是一种以密码学手段保证数据不可篡改的分布式存储技术，依托区块链搭建交易平台，可在市场各部门间搭建起透明可信的数据共享环境，打破部门之间的数据壁垒，大幅降低跨部门数据处理带来的信任成本，提高执行效率。链上存储的数据不可篡改，便于交易的溯源和监管。智能合约是一种无需可信中介参与即可自动完成合约条件的计算机协议，使用智能合约技术构建电力中长期交易合约，可以让签订的交易合同依照预先设定逻辑自动执行、保证交易安全性，降低市场监管部门管理成本。
4.现有的基于区块链和智能合约技术的电力交易研究大都集中于微电网的短期交易，对于大电网的中长期交易缺乏探索。微电网环境下的短期交易，从时间级上位于现货市场，单笔交易规模较小，电能输送的过程能量传输距离短，研究时通常不考虑输配电费用的收取；大电网环境下的中长期交易，从时间级上位于中长期市场，单笔交易规模较大，在电能输送过程中购电方需要被电网企业收取输配电费用。
5.目前研究的微电网环境的电力现货交易主要涉及购售电双方，而大电网环境的电力中长期交易属于电网企业共同参与的三方交易，二者面向的交易对象存在较大差异，故微电网现货交易领域的研究成果不适合直接应用到大电网中长期交易中。


技术实现要素：

6.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于智能合约的中长期电力交易方法和系统，其目的在于利用区块链和智能合约实现大电网中电网企业参与的中长期交易，借助区块链存储数据不可篡改可追溯，智能合约无需权威方提供信任、自动执行的特点解决目前电力中长期交易市场中跨部门数据分析效率低下、交易信息溯源和监管困难的技术问题。
7.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于智能合约的中长期电力交易方法，包括：合约签订和合约执行；所述合约签订包括：s1：电网企业预先设置输配电价，并将所述输配电价利用智能合约上传至区块链；s2：售电方和购电方达成交易意向后，调用智能合约从区块链上获取所述输配电价，利用所述输配电价和交易信息拟定交易合约；再通过智能合约将所述交易合约存储至区块链；s3：电网企业调用智能合约从区块链上获取所述交易合约，对所述交易合约进行安全校核；并将安全校核的结果通过智能合约存储至所述区块链，以供售电方和购电方调用和获取；当所述安全校核的结果为批准交易时合约签订成功；在合约签订成功后，所述合约执行包括：s4：电网企业通过智能合约上传测量的售购双方交易电量至区块链；以使智能合约依据所述交易合约和实测电量进行电量结算，并将结算结果通过智能合约存储至区块链；s5：购电方调用智能合约从区块链上获取结算结果，并将交易费用发送至智能合约账户；智能合约将交易款分发到对应售电方账户和电网企业账户，从而完成合约执行。
8.在其中一个实施例中，所述s1包括：在售电方和购电方发起交易前，电网企业设置各个辖区内各自对应的输配电价，然后通过智能合约将各个辖区内各自对应的输配电价存储于区块链上；以供各个辖区内的售电方和购电获取。
9.在其中一个实施例中，所述s2中的交易信息包括：交易账户、交易周期、成交电价、输配电价和交易电量。
10.在其中一个实施例中，所述s3包括：s31：电网企业调用智能合约从区块链获取所有拟定的交易合约内容，对交易进行安全校核；s32：若交易通过安全校核，则电网企业通过智能合约批准交易，此时交易合约生效；若交易未通过安全校核，则电网企业退回交易请求并给出调整意见。
11.在其中一个实施例中，所述s32之后，所述方法还包括：售电方和购电方依据所述调整意见对回退的交易合约进行修改，再将修购后的交易合约经智能合约上传至区块链，以供电网企业二次安全校核。
12.在其中一个实施例中，所述方法s4包括：s41：电网企业通过智能合约上传测量的售购双方交易电量至区块链；s42：智能合约根据区块链上存储的成交电价、输配电价、约定电量以及电网企业上传的实测电量分别结算合同电费和偏差电费；其中，合同电费包括：购电方向售电方购买电能的费用以及向电网企业缴纳的输配电费用；偏差电费包括：售电方未能按照交易要求超用或少用电导致的电费。
13.按照本发明的另一方面，提供了一种基于智能合约的中长期电力交易系统，包括：去中心化应用dapp层、智能合约层和区块链层；所述dapp层包括：电网企业模块、售电模块和购电模块；其中，
所述电网企业模块，用于预先设置输配电价，并将所述输配电价利用智能合约层上传至区块链层；还用于调用智能合约层从区块链层上获取交易合约，对所述交易合约进行安全校核；并将安全校核的结果通过智能合约层存储至所述区块链层，以供售电方和购电方调用和获取；当所述安全校核的结果为批准交易时合约签订成功；合约签订成功后，所述电网企业模块通过智能合约层上传测量的售购双方交易电量至区块链层；以使智能合约层依据所述交易合约和实测电量进行电量结算，并将结算结果通过智能合约层存储至区块链层；所述售电模块和所述购电模块，用于两方用户达成交易意向后，调用智能合约层从所述区块链层上获取所述输配电价，利用所述输配电价和交易信息拟定交易合约；再通过智能合约层将所述交易合约存储至区块链层；所述购电模块还用于调用智能合约层从区块链层上获取结算结果，并将交易费用发送至的智能合约账户，以使智能合约层将交易款分发到对应售电方账户和电网企业账户，从而完成合约执行。
14.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：（1）通过区块链和智能合约在电力中长期市场中构筑起可信的数据共享环境，解决了市场各成员各部门之间的数据孤岛问题，降低了数据共享的信任成本；区块链的分布式存储结构使数据拥有防篡改能力，使链上存储的交易信息具备可追溯性，便于监管。
15.（2）通过智能合约支持售购网三方进行中长期电力交易的系统，并根据各类用户需求，设计dapp作为用户接口，使系统内用户能够在无可信中介机构维护和监督数据的交易环境下，依据系统设定的规则发起并执行交易、结算并支付交易费用，保证交易安全的同时，实现交易过程的数字化、自动化。
附图说明
16.图1是本发明一实施例提供的一种基于智能合约的中长期电力交易方法的流程图。
17.图2是本发明一实施例提供的一种基于智能合约的中长期电力交易系统的结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
19.本发明提供了一种基于智能合约的中长期电力交易方法，如图1所示，该方法包括：合约签订和合约执行；合约签订包括：s1：电网企业预先设置输配电价，并将输配电价利用智能合约上传至区块链：s2：售电方和购电方达成交易意向后，调用智能合约从区块链上获取输配电价，利用输配电价和交易信息拟定交易合约；再通过智能合约将交易合约存储至区块链：
s3：电网企业调用智能合约从区块链上获取交易合约，对交易合约进行安全校核；并将安全校核的结果通过智能合约存储至区块链，以供售电方和购电方调用和获取；当安全校核的结果为批准交易时合约签订成功：在合约签订成功后，合约执行包括：s4：电网企业通过智能合约上传测量的售购双方交易电量至区块链；以使智能合约依据交易合约和实测电量进行电量结算，并将结算结果通过智能合约存储至区块链：s5：购电方调用智能合约从区块链上获取结算结果，并将交易费用发送至智能合约账户；智能合约将交易款分发到对应售电方账户和电网企业账户，从而完成合约执行。
20.具体的，可以详细描述为：步骤1：电网企业设置输配电价。
21.在实际交易中，单个电网企业将参与辖区内所有的电力中长期交易，故把电网企业与其他用户分开，单独作为一类用户管理。在售购电用户发起交易前，电网企业设置好辖区内的输配电价，通过智能合约存于区块链上，其他用户拟定交易意向时，将直接取用预设置的输配电价拟定三方合约。
22.步骤2：售购方用户达成交易意向，拟定合约存于区块链。
23.拟定的交易合约内容包括参与交易的三方账户信息、交易周期、交易成交电能价格、输配电价格以及交易电量等信息。
24.步骤3：电网企业从区块链获取拟定的合约，经过安全校核后返回交易意见。
25.电网企业调用智能合约，从区块链获取所有拟定的交易合约内容，对交易进行安全校核，若交易通过安全校核，则电网企业通过智能合约批准交易，此时交易合约生效；若交易未通过安全校核，则电网企业退回交易请求，并给出调整意见。
26.步骤4：电网企业上传实际发用电量。
27.交易执行过程中，售购电侧实际的发用电量由电网企业安装的计量装置测得，电网企业定期获取安装于售购电侧计量装置的数据，将此数据交付给电量更新智能合约，再由此智能合约将数据存放至区块链上，作为交易结算的依据。
28.步骤5：智能合约依据交易合约内容和实际测得电量结算。
29.步骤6：购电方向售电方和电网企业支付交易费用购电方将交易费用发送至智能合约账户，随后智能合约按照交易指定的账户地址，将交易款分发到对应售电方和电网企业账户。
30.在其中一个实施例中，s1包括：在售电方和购电方发起交易前，电网企业设置各个辖区内各自对应的输配电价，然后通过智能合约将各个辖区内各自对应的输配电价存储于区块链上；以供各个辖区内的售电方和购电方获取。
31.在其中一个实施例中，s2中的交易信息包括：交易账户、交易周期、成交电价、输配电价和交易电量。
32.在其中一个实施例中，s3包括：s31：电网企业调用智能合约从区块链获取所有拟定的交易合约内容，对交易进行安全校核；s32：若交易通过安全校核，则电网企业通过智能合约批准交易，此时交易合约生
效；若交易未通过安全校核，则电网企业退回交易请求并给出调整意见。
33.在其中一个实施例中，s32之后，方法还包括：售电方和购电方依据调整意见对回退的交易合约进行修改，再将修改后的交易合约经智能合约上传至区块链，以供电网企业二次安全校核。
34.在其中一个实施例中，方法s4包括：s41：电网企业通过智能合约上传测量的售购双方交易电量至区块链；s42：智能合约根据区块链上存储的成交电价、输配电价、约定电量以及电网企业上传的实测电量分别结算合同电费和偏差电费；其中，合同电费包括：购电方向售电方购买电能的费用以及向电网企业缴纳的输配电费用；偏差电费包括：售电方未能按照交易要求超用或少用电导致的电费。
35.1) 合同电费包括购电方向售电方购买电能的费用以及向电网企业缴纳的输配电费用。
36.购电方向售电方购买电能费用的结算规则：；其中，为购电方向售电方购电过程中，依据合约结算规则，购电方的购电结算费用，为此过程中售电方的售电结算收益，为购电方实际的用电量，为合同约定的电量，为约定的单位电量成交价格。
37.购电方向电网企业缴纳输配电费用的结算规则：；其中，为购电方向售电方购电过程中，依照合约结算规则，购电方向电网企业支付的输配服务结算费用，为此过程中电网企业获得的输配电服务结算收益，为交易约定的单位电量输配电费。
38.2) 偏差电费包括售电方未能按照交易要求超用或少用电，以及购电方未能按照交易要求多发或者少发电，导致实际发用电量与交易协定电量发生偏差，所需结算的惩罚性费用。
39.在本实施例中，若售电方产生偏差电费，则将偏差电费补偿给购电方；若购电方产生偏差电费，则将偏差电费补偿给售电方。
40.结算结束后，向参与交易的三方发布待缴/得电费总额及明细。
41.下面给出偏差电费的结算的一种实施例。
42.购电方偏差电费结算方法：；其中，为购电方结算的偏差电费，为交易约定电量，为购电方实际用电量。 和分别为购电方少用或超用电时的惩罚价格，可按照当期燃煤机组基准电价
的10%设置。和分别为购电方收取偏差电费的正负偏差阈值比例，若对正负偏差3%以上电量收取偏差电费，则，。
43.售电方偏差电费结算方法：；其中，为售电方结算的偏差电费，为售电方实际发电量，为售电方少发电时的惩罚价格，可按照当月月内替代和合同电量转让交易的加权平均价格设置，多发电量不收取偏差电费。
44.基于此偏差电费实施例，得到的交易三方各自应缴纳或收取的总电费为：购电方待缴总电费：；售电方待收总电费：；电网企业待收总电费：。
45.按照本发明的另一方面，提供了一种基于智能合约的中长期电力交易系统，包括：去中心化应用dapp（decentralized application）层、智能合约层和区块链层；dapp层包括：电网企业模块、售电模块和购电模块；其中，电网企业模块，用于预先设置输配电价，并将输配电价利用智能合约层上传至区块链层；还用于调用智能合约层从区块链层上获取交易合约，对交易合约进行安全校核；并将安全校核的结果通过智能合约层存储至区块链层，以供售电方和购电方调用和获取；当安全校核的结果为批准交易时合约签订成功；合约签订成功后，电网企业模块通过智能合约层上传测量的售购双方交易电量至区块链层；以使智能合约层依据交易合约和实测电量进行电量结算，并将结算结果通过智能合约层存储至区块链层；售电模块和购电模块，用于两方用户达成交易意向后，调用智能合约层从区块链层上获取输配电价，利用输配电价和交易信息拟定交易合约；再通过智能合约层将交易合约存储至区块链层；购电模块还用于调用智能合约层从区块链层上获取结算结果，并将交易费用发送至的智能合约账户，以使智能合约层将交易款分发到对应售电方账户和电网企业账户，从而完成合约执行。
46.图2是本发明实施例提供的一种基于智能合约的中长期电力交易系统的结构示意图；提出的交易系统包括区块链层、智能合约层和去中心化应用dapp层三部分。
47.1. 区块链层，位于系统的最底层，由市场运营机构、电网企业等具备一定规模数据处理能力的机构运行区块链节点组建而成。区块链层基于以太坊架构进行设计，关键技术细节包括pow共识机制、p2p网络kademlia协议、存储数据的mpt树以及用于运行智能合约的以太坊虚拟机。
48.2. 智能合约层，由部署于区块链上的智能合约组成，接收到外部请求后，智能合约被触发，依据请求内容在无可信中介参与的情况下执行约定的服务。本系统智能合约层基于图1所示基于区块链和智能合约技术的电力中长期交易方法，提供相应的智能合约服务，包括输配电价管理、交易执行、电费结算与支付以及信息溯源服务；1) 输配电价管理服务包括电网企业设置、修改输配电价、以及售购电用户发起交
易时获取输配电价等子服务，输配电价信息存于区块链为智能合约开辟的内存空间中，只可被电网企业调用智能合约修改，且修改过程可被溯源；2) 交易执行服务包括交易建立、交易审核、电量更新三个子服务。交易建立服务由售购电用户调用，售购电用户达成交易意向后由一方设置好交易参数，通过智能合约采集录入的交易信息，随后将信息存于区块链。交易审核服务由电网企业调用，电网企业通过智能合约收集所有待审核的交易，对交易经安全校核后给出审核意见，通过安全校核的交易开始执行，未通过安全校核的交易被退回，给出调整意见供售购电用户调整。电量更新服务由电网企业执行。电网企业通过设置的计量装置获取售购电用户的实际发用电数据，将数据通过智能合约上传至区块链，供相关用户与管理员查询和下一步的结算工作。
49.3) 电费结算与支付服务包括电费结算和电费支付两个子服务。电费结算由智能合约自动执行，根据区块链上存储的交易成交电量、成交电价、输配电价和实际的发用电量等信息，按照设定的结算规则即可得到各方应缴或应得的电费数目。电费支付由购电用户执行，购电用户根据自己应付的电费款额，向智能合约缴纳相应的费用，随后由智能合约把收取的费用分发给售电用户和电网企业，同时记录下各方电费流水供用户查询；4) 信息溯源服务可由所有用户调用，根据用户种类的不同，拥有的溯源信息权限也不同。对于售购电用户，可溯源的信息包括个人账户流水及与自己相关的交易信息；对于电网企业用户，可溯源的信息包括输配电价、个人账户流水及与自己相关的交易信息；对于管理员用户，可溯源的信息包括所有的交易信息，所有账户的流水，以及所有的用户准入相关信息。
50.3. dapp层，位于系统顶层，为用户提供与系统交互的前层界面，负责从用户层接收信息，也为调用智能合约层的合约提供触发条件。依据电力交易系统接入者类型的不同，本系统将用户分为售购电用户、电网企业和管理员三类，并提供相应的用户接口模块；1) 售购电用户模块功能包括发起交易、电费缴纳、账户流水、用户相关交易溯源。发起交易用于提出一笔交易申请，随后交由电网企业审核。电费缴纳用于购电方缴纳交易结算后待缴清的电费。账户流水用于查询账户余额变动情况，便于用户监管资金。用户相关交易溯源用于查询与账户相关的所有交易及交易的详细记录，包括审核时间及意见、实际的发用电量、购电方缴费明细等信息；2) 电网企业模块包括交易审批管理、输配电价设置、账户流水。交易审批用于对提交的交易申请进行审核，电网企业对交易执行安全校核后给出审批意见，通过则交易合约形成，不通过则返回调整意见供售购电用户参考。输配电价设置用于调整发起交易时协定的输配电价。账户流水用于电网企业对收入的输配电费及其来源交易进行管理；3) 管理员模块包括全交易溯源、用户管理。全交易溯源用于为管理员提供系统内发生的所有交易详细记录，提供监管依据。用户管理用于对系统内所有用户账户进行准入、逐出、账户类型修改等操作。
51.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。