[發明專利]一種基于能量證明共識機制的區塊鏈電能交易方法

在審

• 申請號: 202110758920.X
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113450221A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊尚霖;陳士平;董朝陽;賀宇翔;黃衡宇;王爽
• 申請（專利權）人: 石河子大學
• 主分類號: G06Q40/04
• 分類號: G06Q40/04;G06Q50/06;G06F16/27
• 代理公司: 沈陽一諾君科知識產權代理事務所(普通合伙) 21266
• 代理人: 王建男

本發明公開了一種基于能量證明共識機制的區塊鏈電能交易方法，“能量證明”以節點發電量作為工作量，通過競爭發電獲得記賬權和出塊獎勵；節點產生的電能越多，獲得記賬權的概率就越大，獲得記賬權的節點將獲得該時間段內整個微網扣除損耗與過網電費費用的全部電費獎勵。與現有技術相比，本發明可為微網電能交易方法提供科學理論和技術支撐，在微網中的應用可促進微網達到去中心化、去信任、抗篡改、系統運行損耗小、經濟收益高、用戶積極參與等優勢。為微電網創造繁榮、安全的電能交易環境，具有明顯的技術價值和現實意義；同時，也豐富了區塊鏈能源領域的研究內容，促進了區塊鏈能源領域共識機制的發展，具有積極的學術價值。

技術領域

本發明涉及電能交易領域，特別是一種基于能量證明共識機制的區塊鏈電能交易方法。

背景技術

微電網是未來分布式發電系統的一個重要組成部分，能夠集成多種類型的可再生能源，同時微網的區域互助能力可以提高電網應對突發災害的能力，是新能源體系結構和能源管理模式的重要發展方向。然而微網的傳統集中式調度運行維護成本高，保存和處理信息的中心單元一旦因自然災害或誤操作發生故障，或者遭受到網絡黑客的惡意攻擊，整個系統將面臨癱瘓的風險。為實現微網內部資源的優化配置，建立健全多元融合、自趨優運行、高效配置的電能生產和消費模式，需要更加安全可信、靈活可靠的微電網調度方法和電能交易機制。

區塊鏈作為一種新興的計算機技術，具有去中心化、無需信任積累、不可篡改等特點，運用區塊鏈技術能夠徹底解決交易雙方存在的信任問題，能夠幫助微網系統中的交易雙方實現交易合約的自動執行，完成價值的自由轉換。區塊鏈技術是一種將智能合約、點對點傳輸、分布式數據儲存、共識機制、新密碼學算法等多種計算機技術進行深度融合的新型技術。它具備數據共享、社區共治、記錄溯源和信息安全這四個主要價值。區塊鏈技術可以有效簡化微電網電力交易模式，降低電力交易產生的成本，推動分布式能源就地消納成為可能。

然而，現有大多數中外文獻中微網的區塊鏈交易采用的主要是點對點(P2P)電能阻塞交易模式。這種模式存在一個問題：對于某個用戶來說，一次最劃算的電能交易對于整個微網系統來說，未必是最優潮流，這可能導致系統的輸電損耗增加，并不能達到整個系統的最優潮流。例如：某個時刻，售電用戶A的售電價格很低，售電用戶B售電價格較高。購電用戶C于是向A購電。但此時從最優潮流和輸電損耗角度看，C向價格較高的B購電輸電損耗更小。整個微網中，這種較高損耗的點對點阻塞交易大量發生，會導致微網整個系統的輸電損耗增加，從而達不到最優潮流。微網的點對點電能阻塞交易模式，容易造成用戶經濟利益與系統輸電損耗之間的矛盾。目前的文獻中提出了一些優化調度策略，但只能緩解此矛盾，并不能從根本上解決該矛盾。

以上問題存在的根本原因是：目前采用區塊鏈框架進行電能交易的技術方案中，沒有研發出深度結合電能物理特性的區塊鏈共識機制。目前能源領域使用的共識機制大多采用金融領域的傳統區塊鏈共識機制，如DPoS等。然而金融領域的共識機制能否直接“移植”到電能交易領域？經過前期研究，認為在區塊鏈網絡中，金融交易的成本與交易節點的地理位置關系不大。不論兩個節點身處世界不同角落，其交易成本與在同一城市基本相同。然而電能交易卻要考慮交易節點的地理位置距離，傳輸損耗，最優潮流等問題。所以把金融領域的區塊鏈共識機制直接移植到能源領域，必然會產生一些“水土不服”的情況。

發明內容

本發明的目的是要解決現有技術中存在的不足，提供一種基于能量證明共識機制的區塊鏈電能交易方法，簡化電能交易流程，促使電力系統達到經濟最優，損耗最小。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種基于能量證明共識機制的區塊鏈電能交易方法，包括：

在一段時間內，在分布式新能源微網中，“能量證明”以節點發電量作為工作量，通過競爭發電獲得記賬權和出塊獎勵；節點產生的電能越多，獲得記賬權的概率就越大，具體步驟如下：