[發明專利]一種基于區塊鏈和契約理論的V2G能源交易方法

有效

• 申請號: 201810793834.0
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109166036B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 周振宇;譚露;廖斌;郭宇飛
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q40/04
• 分類號: G06Q40/04;G06Q20/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明設計一種利用區塊鏈、邊緣計算和契約理論的網絡物理系統中安全高效的V2G能源交易機制。在本文中，我們通過探索區塊鏈，契約理論和邊緣計算來提出安全高效的V2G能源交易框架。首先，我們為V2G開發基于聯盟區塊鏈的安全能源交易機制。然后，考慮信息不對稱情景，提出一種基于契約理論的有效激勵機制。社會福利優化問題屬于凸（DC）規劃的差異范疇，并通過迭代凸凹過程（CCP）算法求解。接下來，邊緣計算已被納入以提高塊創建的成功概率。計算資源分配問題被建模為兩階段斯坦伯格博弈，最優策略通過使用后向歸納方法獲得。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，具體涉及一種物理網絡系統中的基于區塊鏈和契約理論的V2G能源交易方法，以實現能源交易的安全高效且最大化社會效益。基于區塊鏈的能源交易機制能很大程度上滿足安全性能，邊緣計算被應用于保證交易的高效性；基于契約理論的交易機制能更好的激勵電動汽車(EV)在信息不對稱情況下參與能源交易，從而最大化社會效益。

背景技術

由于網絡計算技術的進步，計算及通信的能力正深入嵌入到物理系統的設計中。而物理系統和這些先進計算技術的緊密集成，形成了新一代的工程系統，即為網絡物理系統(CPS)。CPS在能源領域的典型應用是智能電網，它采用最新的信息通信和控制技術來優化電網的管理和運行。

然而，間歇性分布式可再生能源和電動汽車(EV)的大規模普及導致了顯著的功率波動。為了保持智能電網的可靠和安全運行，必須部署大量的集中式發電機和儲能設備，從而導致大量的資本支出和運營支出。另一種選擇是利用電動汽車的雙向能源交易能力。特別是，可以協調大量電動汽車在非高峰時段吸收過多的能量，并在高峰時段將能量送回電網，這是一個有前途的解決方案。在不部署額外的發電機和存儲設備的情況下，消除峰值負荷并降低需求失衡的水平。這種新能源交易模式被稱為車輛對電網(V2G)，這對于在能源領域建立一個更安全和更可持續的CPS至關重要。盡管V2G有這些優勢，但仍存在諸如缺乏分布式安全機制和有效激勵機制等挑戰。

在本發明中，我們為了應對上述挑戰，我們為CPS開發了一種新的V2G框架，它利用區塊鏈，契約理論和邊緣計算來實現安全和高效的能源交易。區塊鏈是一個特定的分布式共享數據庫，它允許每筆交易都以可驗證和永久的方式進行記錄，這對創建分布式、透明和安全的能源交易環境至關重要。邊緣計算中的計算資源分布在網絡邊緣，用來解決聯盟區塊鏈中工作證明的難題，使區塊鏈中分布式賬本創建，公開審計，并由多個授權節點共享，成本適中。契約理論為解決信息不對稱激勵問題提供了強有力的工具，并已運用在多個領域。

發明內容

本發明首先給出了基于聯盟區塊鏈的安全能源交易機制，然后給出了基于契約理論的V2G能源交易激勵機制，最后給出了基于邊緣計算的計算任務卸載。其具體實施過程如下：

一、如圖1所示，圖2顯示了基于聯盟區塊鏈的V2G安全能源交易，該交易由三個主要實體組成：電動汽車，本地能源聚合器(LEAG)和邊緣計算服務提供商(ESP)。每個實體的具體能力和功能詳細闡述如下：

電動汽車：具有雙向能源交易能力的電動汽車可以扮演不同的角色。一方面，電動汽車可以在高峰時段通過釋放電池供電來充當能源生產者。另一方面，它也可以充當能源消費者，通過以更便宜的電力給電池充電，同時幫助在非高峰時間吸收多余的能量。通過合理設計的激勵機制，每個電動汽車可以主動調整其充電和放電行為，以最大化其個人收益。詳細的激勵機制設計方案將在下文說明。