CN111311013B - 一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法 - Google Patents

一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，基于主‑从多链结构，构建以电、气、热能源子系统为节点的区块链网络架构、确定节点类型、设置主/从节点权限；生成该节点的IP地址、公钥和私钥，并将响应主体各项参数信息上传至区块链；完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈；根据区块链中响应主体各项参数信息和资产计算结果反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块。本发明可以实现去中心化的优化调度和交易，也可以实现综合能源系统的自动需求相应。

Description

一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法
技术领域
本发明涉及综合能源交易技术领域，特别是一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法。
背景技术
综合能源系统作为一种可实现不同能源之间优势互补和能量梯级利用的系统，随着能源结构转型和电力体制改革的加速，逐渐引起各方广泛关注。
目前，对综合能源系统的调度和交易多属于集中式控制，然而随着综合能源系统的快速发展，其覆盖范围和涵盖用户更加广泛，将产生如下问题：一是系统信息的安全可靠性缺少保障，中心机构发出的调度信息指令极有可能被篡改，能源子网络的交易信息和用户的隐私数据有可能被窃取，且信息不可验证；二是综合能源服务范围的扩大将导致控制中心运行成本变高、信息处理速度降低；三是当系统发生运行故障时，也极有可能伴随着中心化信息传输的故障，系统缺乏应急处理的能力。
区块链技术作为一种特殊的分布式数据记录、存储与呈现方式，数据一旦经过验证并上传至区块链，就会永久存储，单个节点对数据库的修改无效，且信息的真实性可以得到很好的验证，故具有极高的数据安全性和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，在综合能源系统的交互过程中，实现去中心化的优化调度和交易，在某一能源子系统出现机端或源端故障时，实现综合能源系统的自动需求相应。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，包括以下步骤：
设置综合能源主-从多链模型模块，基于主-从多链结构，构建以电、气、热能源子系统为节点的区块链网络架构、确定节点类型、设置主/从节点权限；
通过响应主体入网模块，生成各节点的IP地址、公钥和私钥，并通过主节点将响应主体各项参数信息上传至区块链；
利用数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈，同时主节点将接收到的资产计算结果反馈信息上传至区块链；
通过智能合约模块，根据区块链中响应主体各项参数信息和资产计算结果反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；
通过交易结算模块，实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述设置综合能源主-从多链模型模块，基于主-从多链结构，构建以电、气、热能源子系统为节点的区块链网络架构、确定节点类型、设置主/从节点权限，包括：
根据综合能源系统中各类节点对去中心化程度要求不同，且不同能源子系统能源来源与交易方式存在的差异，设置综合能源主-从多链模型；
电、气、热能源子系统中皆存在一个主节点，其余为从节点，主节点之间形成联盟链模型，各主节点与其从节点之间形成私有链模型；
主节点拥有全部的记录权限，并是所在私有链的管理员，从节点只拥有部分记录权限，记录区块头和与自己有关的交易信息。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述通过响应主体入网模块，生成各节点的IP地址、公钥和私钥，并通过主节点将响应主体各项参数信息上传至区块链；包括：
某类响应主体入网时需经身份认证，认证通过后形成若干新节点，该若干新节点包括一个主节点和一系列从节点；
其中主节点加入到联盟链中形成新的联盟链，且该主节点与新生成的一系列从节点形成私有链模型；
所有新节点均生成自己的IP地址、公钥和私钥，新节点将自身各项参数信息连同公钥一并上传至对应主节点，主节点接收上述信息并汇总成响应主体各项参数信息上传至区块链。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述利用数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈，同时主节点将接收到的资产计算结果反馈信息上传至区块链；包括：
当前阶段交易完成后，单位时间段内，某一主节点广播其所代表的能源子系统的供能能力、需求信息和价格数据，并将这三类信息发送至其他主节点；
其他主节点接收该信息并内部广播至私有链其他从节点；
从节点进行资产计算并反馈结果至各自主节点，主节点整合资产计算结果反馈信息并上传至区块链。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述通过智能合约模块，根据区块链中响应主体各项参数信息和资产计算结果反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；包括：
制定交易时交易双方需要遵循的准则；
综合考虑电、气、热能源子系统的运行状态，判断合约状态是否达成；
合约达成后，按照既定准则，根据区块链中响应主体各项参数信息和资产计算结果反馈信息，自动计算各节点出力，形成功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述通过交易结算模块，实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块；包括：
根据各主节点存储的能源调度和交易信息，按照既定准则，对不同联盟链中能源子系统间的交易进行结算；
联盟链中交易结算完成后，由各自主节点向对应从节点发布交易信息，在私有链内部实现电、气、热能源子系统内部的各节点交易结算；
每单位时间内，各节点将交易及结算信息封装到带有时间戳的数据区块中，并连接到当前最长的主区块链上，生成最新区块。
作为本发明所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法进一步优化方案，所述新节点将自身各项参数信息中的各项参数信息包括节点容量、相邻支路参数。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明所述方法可以在综合能源系统的交互过程中，实现去中心化的优化调度和交易，也可以在某一能源子系统出现机端或源端故障时，实现综合能源系统的自动需求相应，保障了调度和交易的自动、安全、可靠运行；
（2）本发明所述方法基于区块链技术建立，去中心化、基于密码学原理、无需相互信任、任意节点可查到真实可靠的数据记录，规范了交易的行为，提高了合约执行效率；
（3）本发明所述方法可以使综合能源系统按智能合约既定准则，在正常情况下，实现系统以经济、绿色、安全等为调度目标的优化运行；在故障情况下，实现系统以负荷削减最小等为指标的可靠响应，发展了一种综合能源系统优化调度、故障响应与交易结算的新机制。
附图说明
图1是本发明实施例的系统总体结构示意图。
图2为本发明实施例的综合能源主-从多链结构示意图。
图3为本发明实施例的响应主体入网模块流程图。
图4为本发明实施例的数据传输及反馈模块流程图。
图5为本发明实施例的智能合约模块流程图。
图6为本发明实施例的交易结算模块流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明提供一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，本发明的内容主要包括以下五个部分：
（1）通过综合能源主-从多链模型模块，明确多链构成、确定节点类型、设置主/从节点权限；
（2）通过响应主体入网模块，生成该节点的IP地址、公钥和私钥等，并将响应主体各项参数信息上传；
（3）利用数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈；
（4）通过智能合约模块，根据反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；
（5）通过交易结算模块，实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块。
图1为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的总体结构示意图，定义了实现本方案所需的五个模块，以及每个模块的功能。五个模块分别是：主-从多链模型模块、响应主体入网模块、数据传输与反馈模块、智能合约模块和交易结算模块。综合能源主-从多链模型模块，可明确多链构成、确定节点类型、设置主/从节点权限；响应主体入网模块，可生成该节点的IP地址、公钥和私钥等，并将响应主体各项参数信息上传；数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈；智能合约模块，根据反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；交易结算模块，可实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块。
图2为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的综合能源主-从多链结构示意图，包括：
由于综合能源系统中各类节点对去中心化程度要求不同，且不同能源子系统能源来源与交易方式存在差异，设置综合能源主-从多链模型；
电、气、热能源子系统皆存在一个主节点，负责将子系统供能能力、价格数据等上传至区块链，拥有全部的记录权限，主节点之间形成联盟链模型；
其余节点为从节点，主要负责与自身相关的交易信息的传输和资产的发布，只拥有部分记录权限，记录区块头和与自己有关的交易信息，各主节点与其从节点之间形成私有链模型。
图3为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的响应主体入网模块流程图，包括：
某类响应主体入网时需经相关身份认证，认证通过后会形成一系列新节点；
主节点加入到联盟链中形成新的联盟链，该主节点与其从节点形成私有链模型；
各节点生成自己的IP地址、公钥和私钥等，并将响应主体各项参数信息上传。
图4为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的数据传输及反馈模块流程图，包括：
当前阶段交易完成后，单位时间段内，某一主节点广播其供能能力、价格数据等并将其发送至其他主节点；
其他主节点接收该数据资产并内部广播至私有链其他从节点；
从节点按主节点指令进行资产计算并反馈结果至各自主节点，主节点整合该信息并上传至区块链；
例如，综合能源系统运行在正常状态下，在调度周期内，气网子系统接受其私有链中从节点上传的各节点能源需求、供能能力、线路流量约束、能源转换设备约束、供能/运行成本等参数信息，整合这些信息并上传至区块链、发送至其他主节点，电网、热网主节点接收该信息后，内部广播至对应私有链中的从节点，从节点接收该指令并计算各点能源需求、供能能力、能源转换设备约束、供能/运行成本等参数信息，对应主节点接收该信息并进行整合，上传至区块链中。
例如，综合能源系统运行在电网发电机端故障状态下，在调度周期内，电网子系统接受其私有链中从节点上传的网络故障状态、各节点能源需求、负荷重要程度、供能能力、线路流量约束、能源转换设备约束、供能/运行成本等参数信息，整合这些信息并上传至区块链、发送至其他主节点，气网、热网主节点接收该信息后，内部广播至对应私有链中的从节点，从节点接收该指令并计算各点能源需求、负荷重要程度、供能能力、能源转换设备约束、供能/运行成本等参数信息，对应主节点接收该信息并进行整合，上传至区块链中。
图5为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的智能合约模块流程图，包括：
制定交易时交易双方需要遵循的准则；
综合考虑三个子系统的运行状态，根据主节点接收到的反馈信息，判断合约状态是否达成；
合约达成后，根据既定准则，自动计算各节点出力，形成功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易。
例如，综合能源系统运行在正常状态下，区块链根据主节点接收到的各能源子系统的反馈信息：能源需求、供能能力、线路流量约束、能源转换设备约束、供能/运行成本等，判断当前系统处于正常运行状态下，根据智能合约中制定的准则如：经济性最优、可靠性最高、污染物排放最低等目标，自动计算各节点出力，形成功率调节方案，并将该方案下发至各主节点，主节点将方案下发至对应从节点并由从节点执行具体交易。
例如，综合能源系统运行在电网发电机端故障状态下，区块链根据主节点接收到的各能源子系统的反馈信息：网络故障状态、各节点能源需求、负荷重要程度、供能能力、线路流量约束、能源转换设备约束、供能/运行成本等，判断当前系统处于电网发电机端故障状态下，根据智能合约中制定的要使整体负荷削减量最小的故障运行准则，自动计算各节点出力，形成功率调节方案，并将该方案下发至各主节点，主节点将方案下发至对应从节点并由从节点执行具体交易。
图6为一种基于区块链技术的综合能源系统交易机制的交易结算模块流程图，包括：
根据各主节点存储的能源调度和交易信息，按照既定准则，对不同联盟链中能源子系统间的交易进行结算；
联盟链中交易结算完成后，由各自主节点向对应从节点发布交易信息，在私有链内部实现子系统内各节点的交易结算；
每单位时间内，各节点将交易信息等数据封装到带有时间戳的数据区块中，并连接到当前最长的主区块链上，生成最新的区块。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置综合能源主-从多链模型模块，基于主-从多链结构，构建以电、气、热能源子系统为节点的区块链网络架构、确定节点类型、设置主/从节点权限；
通过响应主体入网模块，生成各节点的IP地址、公钥和私钥，并通过主节点将响应主体各项参数信息上传至区块链；
利用数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈，同时主节点将接收到的资产计算结果反馈信息上传至区块链；
通过智能合约模块，根据区块链中响应主体各项参数信息和资产计算结果反馈信息自动制定功率调整方案，由主节点进行交易对接并由对应从节点执行具体交易；
通过交易结算模块，实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块；
所述设置综合能源主-从多链模型模块，基于主-从多链结构，构建以电、气、热能源子系统为节点的区块链网络架构、确定节点类型、设置主/从节点权限，包括：
根据综合能源系统中各类节点对去中心化程度要求不同，且不同能源子系统能源来源与交易方式存在的差异，设置综合能源主-从多链模型；
电、气、热能源子系统中皆存在一个主节点，其余为从节点，主节点之间形成联盟链模型，各主节点与其从节点之间形成私有链模型；
主节点拥有全部的记录权限，并是所在私有链的管理员，从节点只拥有部分记录权限，记录区块头和与自己有关的交易信息；
所述通过响应主体入网模块，生成各节点的IP地址、公钥和私钥，并通过主节点将响应主体各项参数信息上传至区块链；包括：
某类响应主体入网时需经身份认证，认证通过后形成若干新节点，该若干新节点包括一个主节点和一系列从节点；
其中主节点加入到联盟链中形成新的联盟链，且该主节点与新生成的一系列从节点形成私有链模型；
所有新节点均生成自己的IP地址、公钥和私钥，新节点将自身各项参数信息连同公钥一并上传至对应主节点，主节点接收上述信息并汇总成响应主体各项参数信息上传至区块链；
所述利用数据传输及反馈模块，完成当资产发布后，主节点与从节点之间的数据传输流动和资产计算结果反馈，同时主节点将接收到的资产计算结果反馈信息上传至区块链；包括：
当前阶段交易完成后，单位时间段内，某一主节点广播其所代表的能源子系统的供能能力、需求信息和价格数据，并将这三类信息发送至其他主节点；
其他主节点接收该信息并内部广播至私有链其他从节点；
从节点进行资产计算并反馈结果至各自主节点，主节点整合资产计算结果反馈信息并上传至区块链；
所述通过交易结算模块，实现不同联盟链之间和私有链内部的交易结算，并进行数据封装、形成最新区块；包括：
根据各主节点存储的能源调度和交易信息，按照既定准则，对不同联盟链中能源子系统间的交易进行结算；
联盟链中交易结算完成后，由各自主节点向对应从节点发布交易信息，在私有链内部实现电、气、热能源子系统内部的各节点交易结算；
每单位时间内，各节点将交易及结算信息封装到带有时间戳的数据区块中，并连接到当前最长的主区块链上，生成最新区块。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的综合能源系统调度交易方法，其特征在于，所述新节点将自身各项参数信息中的各项参数信息包括节点容量、相邻支路参数。
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