一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法与流程

1.本发明属于微电网电能交易领域，特别是涉及一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法。


背景技术：

2.我国现在正处于优先开发当地分散式和分布式可再生能源资源，大力推进分布式可再生电力、热力、燃气等在用户侧直接就近利用，结合储能、氢能等新技术，提升可再生能源在区域能源供应中的比重的阶段。
3.关于实现上述描述的现有技术包括：根据微电网电能市场中不同市场机制和消费者竞价策略的关系，对零智能和智能竞价策略下的市场机制开展评估；以实施微电网能源交易市场所需的基本组件为基础，对区块链技术作为微电网能源交易市场的信息系统和纽约布鲁克林区块链微电网案例进行评估；利用分布式安全校验算法，使用弱中心化的管理方法进行电能交易；
4.由此可见现有技术中仍存在缺陷，如方法仍依靠第三方信任机构，没有完成真正的去中心化，集中式电力交易模式中，市场主体互信不足，数据安全性差，再加上可再生能源发电存在不确定性和分时交易的特点，社会亟需一种在电能分布式交易中能够确保高透明度、可追溯性和不可篡改性的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，以解决上述现有技术存在的问题。
6.一方面为实现上述目的，本发明提供了一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，包括：
7.在基于区块链的微电网中对产消者的可售电量进行预测，基于预计可售电量生成电量所有权证明；
8.所述产消者将待拍卖产品的拍卖信息进行广播拍卖，使消费者和所述产消者进行匹配并交易。
9.可选的，对所述产消者的可售电量进行预测之前，所述方法还包括：
10.在基于区块链的微电网中，所有用户基于公钥和私钥注册一个用于发送消息的匿名地址。
11.可选的，在基于区块链的所述微电网中对产消者的可售电量进行预测，基于预计可售电量生成电量所有权证明的过程中包括：
12.预测所述产消者的预计可产电量和预计使用电量，基于所述预计可产电量和所述预计使用电量的差获得所述预计可售电量；
13.基于所述预计可售电量获得电量所有权证明；
14.将所述电量所有权证明通过所述产消者的匿名地址发送给所述产消者。
15.可选的，基于所述预计可售电量获得所述电量所有权证明的过程中包括：
16.基于公式(1)和所述预计可售电量获得电量所有权b
α
：
17.b
α
＝sha256(产消者的公钥 e 时间戳)
ꢀꢀ
(1)
18.其中，e代表所述预计可售电量，sha256为散列算法。
19.可选的，所述产消者将待拍卖产品的拍卖信息进行广播拍卖，使消费者和所述产消者进行匹配并交易的过程中包括：
20.所述产消者通过所述匿名地址将所述拍卖信息向全网进行广播拍卖；
21.消费者基于自身需求对所述微电网中若干个产消者发布的所述拍卖信息进行选择并匹配；
22.匹配成功后所述消费者对所述产消者的所述电量所有权证明进行验证；
23.验证合格后进行交易并对全网广播。
24.可选的，所述拍卖信息包括：预计可售电量、保留价格和产消者的匿名地址。
25.可选的，匹配成功后，所述消费者对所述产消者的所述电量所有权证明进行验证的过程中包括：
26.所述消费者通过所述匿名地址发送含有所述电量所有权证明的消息到数据库进行验证；
27.基于所述数据库对所述电量所有权证明进行核对，验证真伪。
28.可选的，验证合格后进行交易并对全网广播的过程中包括：
29.交易过程中，所述区块链对所述产消者的所述电量所有权证明进行注销；
30.注销后通过所述公式(1)将所述电量所有权证明转移到进行交易的所述消费者名下，并将交易结果对全网进行广播；
31.将全部交易细节打包为区块存入区块链，结束交易。
32.本发明的技术效果为：
33.本发明提出了一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，借助区块链技术，实现微电网间电能的分布式交易，高效促进清洁能源发电厂电能就近消纳，提高能源利用效率；
34.在交易之前，系统可根据相关数据科学地预测出产消者在某时间段t内所能产生的可销售电量，有助于为交易双方提供选择的空间；
35.交易双方是通过相应信息流地址匿名交流的，这样可以避免恶意交易的出现，同时提高交易效率。
附图说明
36.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
37.图1为本发明实施例中的微电网电能交易总体框架图；
38.图2为本发明实施例中的交易模块分布图。
具体实施方式
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
41.如图1所示，本实施例中提供一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，电能交易主要分为以下两个步骤，分别是：
42.1)分布式电能交易方法；
43.2)电能交易拍卖算法。
44.为防止出现多次支付代币确定电能所有权的情况，微电网电能交易系统会在电能产生之前对节点用户的每个时间段可产生电量进行预测，同时，对于产消者b在某一时间段所产生的电量e可确定唯一的摘要b
α
(表示产消者b对电量e的所有权证明)，发送给对应产消者b，并将其记录在区块链数据库中，其中b
α
的生成公式(1)为：
45.b
α
＝sha256(用户b的公钥 e 时间戳)
ꢀꢀ
(1)
46.其中用户b的公钥即为产消者的公钥，sha256为散列算法。
47.步骤一：分布式电能交易方法
48.假设用户a为消费者购买电量，用户b为产消者出售电量。具体交易模块如图2所示。
49.首先，进行能源预测：为了保护隐私避免恶意交易，所有节点用户都会使用相应的公钥和私钥创建一个地址maddr，用于发送消息。拍卖开始前，系统会自动预测所有产消者的可售电量e，以产消者b为例，b可售电量等于预测可产电量减去预测使用电量，系统自动生成产消者b对应电量e的唯一摘要b
α
并记录在数据库中，系统向b的地址maddr b传送消息b
α
，使得b拥有可售电量e的所有权证明。
50.其次，进行交易匹配：b使用maddr b向全网广播拍卖信息，广播函数为：broadcast(e,p,maddr b)，包含可售能量e、保留价格p和匿名消息流地址maddr b。用户a根据自己需求参与b电能的竞拍，按照系统匹配方法(步骤二将详述)完成电能拍卖，如果用户a和用户b匹配成功，a则会按照交易程序通过地址maddr a给系统发送消息，对b拥有电量e的所有权进行验证，系统对数据库记录进行核对并向用户a反馈结果真假。若为真，系统会将拍卖结果广播全网；若为假，用户a和用户b的匹配信息失效。
51.最后，电量所有权更换：在区块链上完成交易之后，系统将会对b拥有电能e的所有权证明进行注销，同时通过公式(1)将电能所有权转移至用户a，得到b
β
，整个交易细节都被打包成区块存入区块链。
52.步骤二：电能拍卖算法
53.n为产消者的集合，m为消费者集合。假设一天时间被均匀地分为t个时间段，一天内的时间段集合记为t。这里，产消者n(n∈n)通过该系统可得知自己每个时间段分别可产生的发电量为(这里主要以清洁能源发电为主，如天然气、光伏、风电等)。同时，产消者n也可以得到下一个时间段本身发电所需要消耗的电量因此可知该时间段产消者n待拍卖的电量为一般情况如若出现时，意味着产消者需参与
竞拍，购买缺少的电量。之后，产消者向区块链提交出售的电量保留价保留价是产消者规定的最低的成交价格和对应信息流地址，即(maddr n)。
54.若消费者要在t 1时间段需要使用电量，则必须在时间段t拍卖结束之前，向区块链提出竞拍请求。然后，区块链把收集到的各产消者在时间段t的待拍卖相关信息发送到该消费者，包括待拍卖电量各产消者保留电价和产消者的消息流地址maddr n等。
55.根据区块链发送的信息，消费者m(m∈m)根据自己意愿对用户n进行竞拍，即将自己的需求按照(maddr m)的格式发送到区块链，其中为向产消者n投标电量，为购买这些电量愿意付出的最高单价，maddr m为消费者消息流地址信息。
56.不妨设b是竞拍集合，wn是各产消者竞拍成功的消费者集合，这里：记
57.按照消费者先后竞拍顺序排序后得到bd＝{b
d1
,b
d2
,b
d3
,...,b
dx
}，然后对集合bd进行顺序遍历。若被竞拍的电量且满足则竞拍成功，b
dx
被计入wn中。同时提醒消费者m取消t时间段集合bd内其他不必要的订单，避免重复竞拍。若遍历完发现被竞拍的产消者n的可竞拍电量不足，则去除bd中当前的b
dx
，此竞价信息作废。
58.本发明提出了一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，借助区块链技术，实现微电网间电能的分布式交易，高效促进清洁能源发电厂电能就近消纳，提高能源利用效率；在交易之前，系统可根据相关数据科学地预测出产消者在某时间段t内所能产生的可销售电量，有助于为交易双方提供选择的空间；交易双方是通过相应信息流地址maddr匿名交流的，这样可以避免恶意交易的出现，同时提高交易效率。
59.系统可根据相关数据科学地预测出产消者在某时间段t内所能产生的可销售电量的方法包括：将该清洁能源发电厂以往的发电数据进行整理并建立相关数学模型，在组件安装方式、设备运行稳定性和组件功率衰减不变的情况下，以光伏发电厂为例，下一时间段的发电量基本是由太阳的辐射强度、光谱特性决定的，而对应风力发电厂的下一时间段发电量基本是由空气流速、迎风面积决定的。
60.本发明提出了一种基于区块链的微电网间可预测电能的分布式交易方法，借助区块链技术，实现微电网间电能的分布式交易，高效促进清洁能源发电厂电能就近消纳，提高能源利用效率；
61.在交易之前，系统可根据相关数据科学地预测出产消者在某时间段t内所能产生的可销售电量，有助于为交易双方提供选择的空间；
62.交易双方是通过相应信息流地址匿名交流的，这样可以避免恶意交易的出现，同时提高交易效率；
63.促进单点连接，减少对大电网冲击，微电网与电网系统之间的电能交换是通过微电网与电网公共连接点连接，避免多个分布式电源直接接入电网系统；
64.促进端到端的微电网电力交易，由于可再生能源发电存在不确定性和分时交易的特点，本发明开发了一种与可再生能源发电相适应的端到端电力交易模式，并赋予其以用户、代理商和发电站为终点的自主控制能力，可以作为多主体参与市场竞争。
65.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。