区块链的微电网电力交易机制研究

区块链的微电网电力交易机制研究

 张慧琦 张婉琳 王海涛

1.黑龙江电力交易中心有限公司，哈尔滨 150001； 2.国网哈尔滨供电公司，哈尔滨 150001； 3国网黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150001

摘要：随着太阳能、风能和生物量等新能源的开发和广泛应用，新能源以小型电网为形式的高渗透率将新能源与配电网连接起来，从根本上改变了配电网的能源结构。配电网络可以为小电网输送电力，也可以从小型电网的新能源接收能源，小型电网已经从单向转向双向，使能源结构更加复杂。与此同时，风能和太阳能受到诸如地理位置和天气条件等客观因素的影响，电力具有断断续续和不分青红皂白的特点，增加了分配网络中能源分配的不确定性。从能源利用的角度来看，负载多样化已导致结构和分配网络支持的微观流发生重大变化，这就需要新的良好的贸易和能源管理机制，以实现有效的能源分配。

关键词：区块链 微电网 电力交易 机制

1 区块链技术

区块链起源于比特币，其实质就是一个一个的节点，每个节点上都记录着信息资源，而这些区块之间又是通过随机散列的方式进行链接的，通过在每个区块上增加时间戳来实现前后两个区块的链接，随着信息量的不断加大就形成了越来越多的区块链。区块链技术就是把这些区块进行有序的链接形成数据结构链，正是通过把区块链自身具备的去中心化、数据不可篡改性、隐秘性等特征应用于各项生产生活中，实现了无第三方干扰的，通过分布式节点之间的信任完成点对点的之间交易过程。

2 区块链与微电网交易可融性的理论分析

微电网系统由于开发使用的时间不同及其运行过程的相对独立性，在采集、监测、生产、调度等管理系统上存在着差异，因此运用区块链技术实质上是 “互联网+”电网方式的一种拓展，在电能交易上优势尤为突出。首先在电力交易过程中强调的公平性包括价格、供求双方的情况以及电能质量等方面，而区块链自身的不可篡改性就可保证程序在执行过程中严格按照数据的测算进行，不夹杂人为因素。其次是私密化，因在交易过程中实行了加密的存储方式，每名用户都可通过自己的区块在微电网中寻求交易对象，选择适合自己的价格和模式，整个过程都是点与点之间交易没有任何中间环节，而且均是在匿名情况下进行，保证了交易整个过程的隐秘性。最后就是去中心化的特征，微电网的交易可以有多个分布式的主体来共同完成，不必局限于某个单一的中心机构，各主体之间以平等的形式进行交易，比如对新能源的利用上，对新能源的用户可以给予一定的鼓励和奖励，区块链的应用就可实现这一目的。

3 技术应用

　　区块链起源于比特币，所以也可将电流交易虚拟为一种资产，并将其发布在区块链上。用户可自行在电能源的区块链上进行电能源的交易，这时虚拟的加密货币可作为电能源交易的行为，进行等价值的交易转换。交易行为主要包括买家行为、卖家行为、交易量和单价等信息，通过随机散列式的算法并添加时间戳的方式形成区块的链接，在交易过程中每名用户都拥有签名算法所给予的私钥的功能，这就可保证交易的诚信度，而对有违约现象的一方要有记录并在其账户降低其信用级别。同时利用区块链的分布式账本的技术在电能源交易的过程中将所有交易的数据分发给所有的参与者，这样就避免了交易被篡改的可能性，分布式交易的方式就是在确保可行后才进入智能合约阶段来完成支付清算的过程，区块链的用户端可使用私钥随时进行查看，当然查询的权限也因用户端被授予的权限的不同而存在着差异，这就满足了微电网的私密性的要求。

区块链在智能电网的电力调度上由于自身具备的不可追溯性和不可篡改性的特征，就可为电力调度提供可靠精准的数据信息，微电网的供应主要采用分布式的光伏、风能等电源，其稳定性存在一定的问题，受外界的干扰比较大，在调度电能源的过程中就必须充分考虑以往的数据信息，将相对稳定的电能输送给那些需求条件高的用户，当然也要考虑公平的原则。同时区块链的技术对于那些使用清洁能源的用户也可实现鼓励的办法，比如提供加密货币的奖励机制，提供用户之间交易的平台或为用户购电时提供优先权等多种方式。

4.基于区块链的微电网电力交易设计

　　合同公司分为两部分：会议服务器和仓储服务器。交易服务器主要用于用户配对以及交易的实施和完成，还需要支持电子货币转换（如比特币）和货币兑换业务，这些业务储存关于每项交易的全部信息。电力交换系统可分为三个部分：用户登记、数据隐私保护设计和兼容性机制。

　　4.1用户注册

　　在用户登记时，用户需要向控制中心提供自己的身份信息，该中心将根据用户信息制作公用钥匙和专用钥匙，一旦中心登记后，该中心将成为该网络的合法用户。交易前的合法用户，由于合同“聚合”商将所有部件都保存在信息网络中，因此在小功率网络中，他们在进行交易时只需要数据头验证，他们能够完成交易，这大大减少了用户需要储存的信息，大大节省了储存资源，并提高了效率。

　　4.2数据隐私设计

　　通过多种手段保护隐私。通过若干手段，可在每项交易中建立新的账户，作为保护买方和能源销售商信息的一种手段。确定动态“b”数字，以确定是否需要重新创建用户，如果卖方需要的替代货币少于b，则无须设立新账户，反之亦然。如果他们完成审查一种模式，虽然对防御系统的攻击可能在一定程度上受到攻击，但这些数据的攻击可能会听到任何行动，攻击者可能会随意选择计算，从而盗取数据，因此使用。

5.基于区块链的网络模型

　　5.1通信网络模型

　　基于区块链的通信网络模型的拓扑结构，其组成元素为：监管机构，包括分布式新能源交易联盟以及负责传输电力、保障交易的电网公司；电力公司，分为新能源发电和常规能源发电，新能源包括风能、太阳能等，常规能源包括水力发电、火力发电等；电力消费方，主要指充电桩、居民用户、工厂等。所有参与方构成电力交易的主体，各交易主体与运行区块链节点的智能设备一一对应，每个节点的智能设备代表该节点的账户地址，通过智能设备记录的电量变化来表示交易信息，在电力交割阶段结束时，智能设备可通过通信网络反馈发用电数据以触发交易结算。

　　5.2初始化信息

　　为了能够方便响应分布式微电网交易所DME中各主体间的交易，电网公司、信息中心等相关部门需明确所有参与者的真实身份，且参与者的交易数据存在一定的隐私性，不应被DME外的主体随意读取，因此，本文选择联盟链作为实现方案。为了清晰地知道每个节点的真实身份，分发公钥和对应的私钥，将这些明文数据通过区块链直接上链，这些数据能方便其他参与方直观了解相应节点的身份信息。电力公司身份信息为I，消费主体身份信息为J。其中IDname、address、phone、type分别表示营业账号、公司地址、公司电话、能源类型，这是明确的公开数据，其真实性可以通过联盟链中作为监管节点的政府相关部门等权威节点确认，监管节点同时负责微电网电力交易联盟中新成员加入的身份认证，防止假冒身份者进入微电网电力交易中，交易交割阶段每个区块都记录一个主体达成的交易。

参考文献：

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