考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式研究

为了缓解配电网分布式能源交易市场存在的计算压力大、个人隐私难以保护和抗干扰能力弱等问题,设计了一个考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式。首先,以社会福利最大化为目标构建了一个集中式的统一优化模型。然后,基于梯度上升和对偶分解方法对集中式模型进行分解,得到了相应的分布式的优化模型。进一步采用扩散策略,提出了一种基于组合适应的共识算法,旨在不引入市场组织者的情况下,仅通过主体间传递交易电价和供需不平衡电量等部分信息来实现市场的最优出清,并同时保护市场主体的个人隐私和减轻计算压力。最后,算例分析验证了该交易模式的有效性,以及在新能源出力不确定、市场主体加入退出等因素影响下的鲁棒性和可拓展性。

考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法

目前,主流区块链技术应用于分布式能源交易场景时存在效率低、资源消耗大、可扩展性差等弊端,同时市场主体潜在的违约行为也阻碍着市场推行。为此,文中设计了考虑信誉管控的分布式能源交易机制及区块链共识方法。首先,通过引入分布式信誉管控机制,并设计“价格为主,信誉值为辅”的分布式能源交易机制,有效激励供需双方自发守信交易。其次,针对传统共识机制在分布式能源交易市场的应用局限性,将分布式信誉管控机制引入区块链的节点模型,提出一种以代理信誉证明(DPoC)共识机制为核心的新型能源区块链运行技术,解决了区块链技术在分布式能源交易场景下运行效率低、可扩展性差的技术瓶颈。最后,仿真测试结果证明了所提交易机制的有效性,所提出的能源区块链共识机制可以满足分布式能源交易场景对高效性、低消耗、开放性等的要求。

适用于分布式能源交易的安全私有区块链框架研究

随着新能源大量接入配网,使得用户既是生产者,又是消费者,为了满足新型电力系统能源交易的安全、可靠、私有隐匿,常采用区块链技术。然而,现有的解决方案缺乏隐私、处理和数据包开销,并且依赖可信第三方(Trusted third party,TTP)来确保交易的安全。为了应对这些挑战,提出了一个安全的私有区块链(Secure private blockchain,SPB)框架,使能源生产者和消费者能够直接协商能源价格,采用了一种基于目标公钥(Public key,PK)的路由算法来减少相关的开销,通过引入原子元事务,SPB消除了对TTP的依赖。SPB包括CTP和ERC,能实现生产者和消费者之间的能源交易,还支持匿名智能电表的身份验证,防止恶意节点链接ERC事务,从而增强用户隐私。定性安全分析证明了SPB对一系列攻击的防御能力。实施结果表明,与现有解决方案相比,SPB能够降低资金成本和处理时间。

基于区块链的分布式能源交易方案设计综述

以绿色新能源为主体的分布式能源成为能源交易市场中的重要组成部分,为了提高能源利用率、多渠道扩展分布式能源本地消纳,分布式能源获得合法就近售电资质,其能源生产和消费结构呈无中心、多节点状。现有能源运营模式由于具有集中式管理的特点,难以简单套用于分布式能源。区块链技术具有可追溯性、交易公开、数据透明的优势,其分散化特性与分布式能源无中心特点相符合,故提出一种基于区块链的分布式能源交易方案。分析现有分布式能源交易的方式及其弊端,研究区块链技术对于分布式能源P2P交易的适用性,在连续双边拍卖(continuousdoubleauction,CDA)、竞争均衡价格(competitive equilibrium price,CEP)、节点信誉值等基础上确立支撑分布式能源P2P交易的分布式能源结算机制,制定符合中国政策的分布式能源区块链支付模式,提出包括系统架构、交易流程在内的基于区块链技术的分布式能源交易方案,对比传统电力交易系统和基于区块链的分布式能源交易系统的性能,思考如何改进目前区块链的不足之处并展望能源市场未来,实现传统电力交易市场向分布式能源交易的延伸性发展。最后,针对区块链技术在实体应用过程中的挑战分析目前电力市场与区块链技术结合所存在的冲突及问题,并提出相应的建议方案。

基于联盟链的分布式能源交易模型研究

电力能源由集中式向分布式迈进,电力改革由浅入深的背景下,如何构建更优化的电力交易市场成为目前研究难点。构建了一种基于联盟区块链的分布式能源交易模型。分别从物理结构、智能合约及交易流程3个模块构建。利用Python在Ethereum平台搭建并仿真模拟了所提模型,测试了智能合约运行状况及参数变化时模型中的用户行为。结果表明用户距离越短具有更高的挖矿成功概率,从而激发分布式能源在电力交易市场的活力,提高分布式能源使用率,可为优化、重构分布式能源交易平台提供新思路,为促进分布式能源交易提供决策支持。

基于区块链的分布式能源交易市场信用风险管理方法

随着我国分布式发电渗透率不断提高,配网内分布式能源就近交易已成为我国配网未来的发展新趋势。由于分布式能源出力的不确定性及个体趋利属性,相较传统电力交易,分布式能源交易的违约现象可能更为严重。为此,该文提出基于区块链的分布式能源交易信用管理方法。首先,分析分布式能源交易信用风险的成因及其危害,提出分布式能源信用评估指标。然后,阐述基于区块链的分布式能源交易模式。在信用风险管理环节,建立基于区块链的分布式能源交易信用评估技术,实现分布式能源信用的透明、公正评估;提出基于信用证明(proof-of-credit,Po C)共识机制的分布式能源信用管控机制,以经济激励的方式促使市场主体维护自身信用,抑制分布式能源交易的信用问题。仿真测试表明,该文建立的分布式能源交易智能合约以及分布式能源信用管控机制可以使守信市场主体获得更多利益,维持分布式能源交易市场秩序。

基于区块链的分布式能源交易技术

在分布式发电市场化交易中,传统交易中心在面对分布式能源海量、高频、小额交易时,存在着平台运维成本高、资金结转不及时、交易信息不透明等缺点,因此,需要探索相应的应对方法。在我国相关政策指导下,该文提出基于区块链的分布式能源交易方案,包括考虑过网费差异的挂牌交易机制、可再生能源认证机制和信用管理机制等三部分,同时,设计了实现方案的智能合约,并在搭建的以太坊私有链上进行了交易仿真。仿真结果表明,所提方案可有效增加分布式能源交易各方的经济效益,同时提升监管机构的管理效率。

能源区块链共识算法性能的评估方法与实证分析:以分布式能源交易为例

在能源系统跨区互联、多能互补的发展趋势下,区块链将在促进各方协同、互信合作方面发挥巨大的价值。共识算法作为区块链技术的核心组件,对区块链性能有重要影响。然而,现有的能源区块链文献尚未定量对比不同共识算法的优劣,并根据特定应用场景的需求选取合适的共识算法。该文设计了一种多维度的共识算法定量评估方法;以分布式能源交易为例,提出了应用两阶段混合共识算法的能源区块链实现方案;在Substrate框架下定量对比两种混合共识算法在多个维度的优势和劣势,总结两种共识算法对于该实现方案的适用性。仿真测试表明,不同共识算法在各项指标上各有差异,需要根据实际场景需求选择合适的技术架构。该文提出的共识算法评估方法、实证工具以及得出的定量结论可为其他能源行业应用选择最合适的区块链共识算法提供参考。

基于区块链的分布式能源交易物理-信息仿真平台

研究基于区块链的硬件仿真平台,设计控制架构以实现区块链与智能设备间的数据交互,评估能源区块链受真实环境中各种物理因素影响的性能,是分析不同区块链架构对分布式能源交易适用性的基础。为模拟园区规模下分布式能源产消者的运行状态,设计并实现了具有硬件层、控制层、网络层与区块链层4层架构的分布式能源交易物理-信息仿真平台。其中,硬件层基于真实物理模型实现,代表实际发用电方主体;控制层实现硬件层与区块链层间的数据交互;网络层定义节点连接方式;区块链层采用权威证明(PoA)共识机制,负责撮合与记录电能交易。最终形成了一种软硬件结合的完整能源区块链仿真架构,支撑智能设备“能量流”向区块链“数据流”转化。仿真结果表明,所设计仿真平台能够实现对能源区块链系统性能的测试,以太坊PoA共识机制已基本能够满足分布式能源交易对性能的要求。

区块链技术在分布式能源交易中的应用

分布式能源就近自主交易已经成为我国配电网的未来发展趋势。但是分布式能源的出力具有不确定性及个体趋利特性,且参与者众多、单笔交易量小、具有高并发性,使得交易过程中的安全性、公平性与实效性成为突出问题。区块链技术以其去中心化、安全透明、不可篡改等特性与分布式能源交易的需求具有极高的契合度。为此,首先分析了基于现有区块链技术的电力市场交易系统的优势与不足,提出了基于有向无环图(DAG)拓扑的公平委托权益证明(F-DPoS)共识机制的区块链技术,改善了DPoS共识机制下的选举舞弊和DAG中的知名节点问题,辅以公平的通证奖励和刷新机制,以经济激励的方式促进市场主体维护系统的安全;然后构建了基于DAG+F-DPoS共识机制的区块链分布式能源交易管理框架,确保在面对高并发、高流量、高可用的实际场景时能够保证高效、快速、安全的交易吞吐。通过算例仿真分析验证了所提方法的可追溯性、高效性与安全性。

区块链技术在分布式能源交易领域的创新应用

分布式能源具有能效高、污染小、经济性好等特点,其将成为能源互联网主要的一次能源。区块链作为一种新兴的分布式基础架构,具有去中心化、公开透明、不可篡改、可追溯等特点,与分布式能源交易需求相吻合。首先分析了区块链技术在分布式能源交易中的应用可行性;接着对国内外的理论探索和工程实践进行分析总结;然后从共识机制和链下扩展两个方面介绍了区块链技术在提高网络吞吐量性能的新发展,以及根据两种交易模式分析了区块链分布式能源交易的研究现状;最后指出区块链分布式能源交易的发展挑战并提出其发展前景。

基于分布式区块链的能源共享网络处理模型设计

针对分布式能源交易过程中数据传输的安全问题,开展了基于分布式区块链技术的能源共享网络处理模型设计研究。在分析能源共享网络架构的基础上,构建分布式区块链平台架构,其包括基础层、区块链层、合约层、数据层与应用层共五层结构。同时基于信用评价的能源共享网络处理算法,对记账节点、验证节点及轻节点等三类节点功能特性的差异,提出了相应的信用评价方法。将信用评估结果应用于能源共享网络的处理过程中,并在传统共识算法上加以改进。通过搭建分布式区块链仿真平台进行验证分析的结果表明,所提算法能够有效抑制恶意篡改及攻击行为,以保障系统的安全性,且减少验证转发的节点数,从而提高系统验证的效率。

区块链技术在分布式能源交易体系中的应用研究

随着信息技术的快速发展,区块链技术日益成熟,为我国能源领域发展带来了新的契机。本文首先对当前我国分布式能源交易体系的发展状况进行分析,发现我国分布式能源交易中主要面临的问题:管理成本与数据安全问题、市场违约与信用管理问题、安全校核与阻塞管理问题等。区块链技术具有的去中心化、信息透明、不可篡改等特性与分布式交易的特点具有完美的契合性,本文提出了一种基于区块链的分布式能源交易应用体系。并研究了基于区块链的分布式能源交易具体应用,发现区块链技术的应用实现了能源交易系统去中心化,提升了分布式能源交易的实效性以及合约执行的可靠性。

基于多链协同区块链的分布式能源交易

传统的电力市场交易方式主要是由电力调度交易机构根据市场需求及供需计划,通过集中的方式将发电厂的发电量调度给用电方。随着我国分布式能源的高速发展,并网需求急剧增加,集中调度处理速度成为发展瓶颈。采用分布式能源交易可有效解决此类问题。而区块链具有节点对等、去中心化,数据公开透明等特点与分布式能源交易的诉求相吻合。文章针对分布式能源交易集中调度处理可靠性低,速度慢的问题提出了基于多链协同区块链的分布式能源交易方法。该方法根据地区分片划分从链并行处理交易的方法,解决了采用区块链系统交易速度缓慢的问题。将有用工作量证明机制与电力匹配调度算法有机结合起来,提出了分布式能源交易矩阵策略,在维持了去中心化的同时解决了工作量证明机制算力浪费问题。

端对端交易场景下配电网分布式储能的优化配置

高渗透率可再生能源接入配电网不仅促进了分布式发电技术以端对端(P2P)的形式参与市场竞争,也对电网的安全稳定运行提出了挑战。为了保证配电网中P2P交易的安全稳定进行,提高用户和储能供应商投资储能的收益,在2种交易方案下提出了一种双层优化储能配置方法。上层模型以储能总投资成本最小为目标,采集配电网一年的运行数据进行优化,计算出储能的配置规格传递给下层模型。下层模型考虑集中竞价和用户主导这2种P2P交易模式,引入区域边际价格的概念最大化买卖双方收益,优化调度储能充放电策略以最小化储能投资成本。最后,以IEEE 15节点配电网为算例验证了所提方法的有效性。

基于异构能源区块链的综合能源系统交易模型

综合能源系统是对电、气、热、冷能进行统一规划调度的综合系统,顺应了供给侧改革的趋势。目前综合能源系统的用户呈现个体化、分散化的趋势,传统的单向集中式输配电服务模式逐渐不适应这种趋势。基于区块链技术,设计了一种综合能源系统交易模型。采用异构能源区块链的结构模式,利用智能合约建立了基于价格约束的匹配拍卖机制,保障了清洁能源用户的供能优先级,并采用双重认证机制,保障了交易的可靠性。在实验环境下对所设计模型进行分析,仿真结果验证了所提综合能源系统交易模型的有效性和可行性。

能源区块链离散状态事件驱动仿真方法

区块链技术在能源领域具有广阔的应用前景,能源区块链的工程应用正逐步推进。现有能源区块链仿真方法仅能仿真小规模系统,且难以灵活测试能源区块链参数对运行效率的影响,无法分析含大规模节点的能源区块链性能。该文首次引入离散状态事件驱动仿真思想,提出灵活高效的大规模能源区块链仿真方法。首先,构建面向离散状态事件驱动的能源区块链仿真模型,仿真能源区块链节点和网络的核心功能。随后,设计了能源区块链的离散状态事件集和事件调度时序规则,驱动仿真模型动态运行。最后,开发了能源区块链仿真器,选取大规模分布式能源点对点交易场景验证了所提方法的有效性及仿真效率。结果表明,所提方法能够灵活高效地仿真大规模能源区块链,既可以验证智能合约的有效性,同时为能源区块链的参数配置提供仿真数据支撑。

区块链在节能领域的应用研究初探

区块链具有去中心化、公开透明、可追溯、数据不可篡改等特点,可以在分布式场景中为彼此互不信任的参与实体之间建立信任。区块链技术在能源行业具有广泛的应用场景,如分布式能源交易、区域微电网、用能权交易、可再生能源证书等。区块链技术在分布式能源领域的应用已经落地多个项目,相关方可利用信息通信技术互联,实现授权和交互,交易中所有操作、合约均会被记录和追溯,数据无法篡改,增强了参与交易各方的互信。针对节能领域的合同能源管理项目节能效益分享难、节能技术推广难、融资难、能源消费和节能效果监管难等问题,区块链节能应用技术有助于解决双方和多方信息不对称、数据不可信的症结,推动传统节能机制和手段开展颠覆式创新。区块链技术与能源和节能行业在很多方面和领域具有极高的契合度,“区块链+节能”具有非常广阔的应用空间。

能源区块链的典型应用场景分析及项目实践

区块链作为一种新兴的基础架构与分布式计算范式,具有去中心化、公开透明、不可篡改、可追溯等特点,与能源互联网的开放、对等、互联和共享特征相符合,有望推动能源互联网的进一步发展。首先详细归纳了能源区块链的研究现状,具体在分布式能源交易、阻塞管理与辅助服务、需求响应服务、碳排放权认证与绿色证书交易、数据管理与信息安全以及能源数字代币的发布与投资6类典型应用场景展开。其次,总结评述了每种应用场景对应的典型能源区块链项目。最后,对能源区块链在我国的发展前景进行了展望,并提出了相关的发展建议。