CN109803009A - 基于区块链的分布式调度方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于区块链的分布式调度方法和系统，属于能源调度技术领域。所述方法包括：分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点；当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算；当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将所述能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，所述每个参与节点收到广播后更新本地区块。所述系统包括：分布式能源的多个参与节点。本发明极大地增强了系统的安全性，调度信息公开透明，避免了资源浪费，提升了系统的运行效率。

Description

基于区块链的分布式调度方法和系统

技术领域

本申请涉及能源调度技术领域，特别是涉及一种基于区块链的分布式调度方法和系统。

背景技术

众所周知随着分布式能源的大量接入，在减少化石燃料使用的同时，对现有电网也造成了不同程度的冲击。特别是在一些地区，户用分布式能源的安装，对本地的电网造成了不可忽视的冲击；因此如何安全可靠的管理好这些分布式能源，在保证电网稳定的同时，能够缓解局部供电的压力，成了急需解决的问题。另外能源网络会越来越开放，与IT网络进行融合，与此同时，网络安全问题将更为凸显。IT系统所受到的任何威胁都会对OT系统造成严重的影响。安全问题已经成为投资工业物联网的一大障碍。近年来发生的黑客入侵电力公司网络，阻断电力供应，劫持工业控制设备，篡改PLC中的程序和数据，大大提升了对能源调度安全的关注度。

目前的管理方案都是采用集中式管理，通过中央系统预测未来一天或者一小时的用电情况，根据不同的能源类型，在特定的时刻对各个能源下发控制指令，以保证在总体上电网的平衡。但是，这种集中式管理数据安全性低，容易被入侵，从而导致整个本地电网故障风险提高。中心式调度基于总体电网负载平衡的方式进行，对局部区域影响未充分考虑；由于采用中心式计算，需要大量的硬件资源来满足庞大的计算能力需要，导致成本高。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于区块链的分布式调度方法，包括：

分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点；

当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算；

当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将所述能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，所述每个参与节点收到广播后更新本地区块。

可选地，所述每个受托节点并行处理能源管理计算，包括：

所述所有参与节点根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给所述多个受托节点，每个受托节点收到各自的子任务后并行进行处理。

可选地，所述方法还包括：

由两个受托节点对所述能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，所述两个受托节点对所述子任务进行重复计算，并增加另一个受托节点也对所述子任务并行计算。

可选地，所述有参与节点达成能源交易的共识，包括：

已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

可选地，所述方法还包括：

当某个受托节点不受信任时，所述所有参与节点重新选举出一个新的受托节点代替所述不受信任的受托节点。

根据本申请的另一个方面，提供了一种基于区块链的分布式调度系统，包括：分布式能源的多个参与节点；

所述多个参与节点，用于预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，在收到广播后更新本地区块；

所述多个受托节点，用于并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将所述能源交易的相关信息打包到区块并广播发布。

可选地，所述多个参与节点用于：根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给所述多个受托节点；

所述多个受托节点用于：在收到各自的子任务后并行进行处理。

可选地，所述多个受托节点中的两个受托节点用于：对所述能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，对所述子任务进行重复计算；

所述多个参与节点还用于：增加另一个受托节点对所述子任务并行计算。

可选地，所述多个参与节点用于：已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

可选地，所述多个参与节点用于：当某个受托节点不受信任时，重新选举出一个新的受托节点代替所述不受信任的受托节点。

根据本申请的又一个方面，提供了一种计算设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并能由所述处理器运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的任一种方法。

根据本申请的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，优选为非易失性可读存储介质，其内存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时实现如上所述的任一种方法。

根据本申请的又一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码由计算机设备执行时，导致所述计算机设备执行如上所述的任一种方法。

本申请提供的上述技术方案，通过分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将该能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块，这种基于区块链的去中心化调度方式，保证信息的不可篡改，极大地增强了系统的安全性，调度信息公开透明，受托节点并行处理能源管理计算，避免了资源浪费，提升了系统的运行效率。

进一步地，采用多个委托节点交叉计算子任务的方式，增加了系统的准确定，提高了计算精度。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的基于区块链的分布式调度方法流程图；

图2是根据本申请另一个实施例的基于区块链的分布式调度方法流程图；

图3是根据本申请另一个实施例的选举受托节点示意图；

图4是根据本申请另一个实施例的受托节点并行计算示意图；

图5是根据本申请另一个实施例的基于区块链的分布式调度系统结构图；

图6是根据本申请另一个实施例的计算设备结构图；

图7是根据本申请另一个实施例的计算机可读存储介质结构图。

具体实施方式

本申请提供的基于区块链的分布式调度方法和系统，可以应用于分布式能源系统中，如电力系统中。该分布式能源系统的参与者称为参与节点，如风力发电机、地面光伏、屋顶光伏、楼宇内的发电机等等。

本发明实施例中，每一个参与节点都与一个对应的服务器节点相连，用于保证该参与节点的正常运行，如负责收集网络里的各种监控信息、交易信息等等。

本发明实施例中的能源系统涉及的能源类型可以包括双向能源和单项能源，双向能源如储能系统，单向能源如用户可开关的负载等等。

图1是根据本申请一个实施例的一种基于区块链的分布式调度方法流程图。参见图1，该方法包括：

101：分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点；

102：当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算；

103：当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块。

本实施例中，可选的，每个受托节点并行处理能源管理计算，包括：

所有参与节点根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给多个受托节点，每个受托节点收到各自的子任务后并行进行处理。

本实施例中，可选的，上述方法还包括：

由两个受托节点对能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，两个受托节点对子任务进行重复计算，并增加另一个受托节点也对子任务并行计算。

本实施例中，可选的，上述有参与节点达成能源交易的共识，包括：

已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

本实施例中，可选的，上述方法还包括：

当某个受托节点不受信任时，所有参与节点重新选举出一个新的受托节点代替不受信任的受托节点。

本实施例提供的上述方法，通过分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将该能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块，这种基于区块链的去中心化调度方式，保证信息的不可篡改，极大地增强了系统的安全性，调度信息公开透明，受托节点并行处理能源管理计算，避免了资源浪费，提升了系统的运行效率。

进一步地，采用多个委托节点交叉计算子任务的方式，增加了系统的准确定，提高了计算精度。

图2是根据本申请另一个实施例的一种基于区块链的分布式调度方法流程图。参见图2，该方法包括：

201：分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点；

其中，每个参与节点都具有投票权来选举可信任的受托节点以参与区块的运作及并行计算的任务。具体的，可以采用区块链技术中的委托权益共识算法，在分布式能源的n个参与节点中选举出N个受托节点，如N＝n/10，2≤N＜12。选举出的受托节点需具备一定的计算能力，能够满足并行计算要求。

例如，参见图3，为参与节点选举出受托节点的示意图。在参与节点1至n中选举出4个受托节点：分别为参与节点3、参见节点15、参与节点30和参与节点n-1。

202：当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量；

其中，参与周期的具体取值可以根据需要设置，如30分钟，本实施例对此不做具体限定。可交易的能源数量如50度电等等。能源交易如电力交易，交易双方分别为提供电力的节点和购买电力的节点。可交易的能源数量具体如可交易的电量等。

203：所有参与节点根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给多个受托节点，每个受托节点收到各自的子任务后并行进行处理；

其中，能源管理计算包括但不限于：未来半小时的供需关系、不平衡分析等等。每个受托节点将参与不同子任务的计算，这种交叉计算的方式将进一步保证结果的可靠性。

例如，参见图4，为受托节点并行计算的示意图。其中，n个参与节点选举出4个受托节点后，将能源管理计算拆分为4个子任务分别分配给4个受托节点，该4个受托节点收到后并行进行计算。各个参与节点之间可以进行信息交互。

204：由两个受托节点对能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，两个受托节点对子任务进行重复计算，并增加另一个受托节点也对子任务并行计算；

其中，误差的设定范围可以根据需要设置，具体不限定。

例如，受托节点1和受托节点8均对子任务1进行计算，从而得到两个计算结果，将两个结果进行比对，如果误差超出设定范围1％，则认为此次计算受到干扰，受托节点1和8将重复对该子任务1进行计算。另外，还可以增加受托节点3也对该子任务1进行计算，从而提高计算的准确性。

205：当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块。

其中，与能源交易相关的信息包括但不限于：参与节点信息、能源交易的数量、交易时期、合同签署日期等等。

其中，指定的受托节点可以根据需要设置。例如，可以设置选举出的多个受托节点按照固定的顺序来打包，当前受托节点进行本次调度的打包后，下一次调度则由下一个受托节点打包，以此类推。

本实施例中，上述有参与节点达成能源交易的共识，包括：

已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

其中，达成能源交易的共识过程也是能源的自协调过程，通过不同参与节点间的自协调，使得交易双方的平衡不断地被优化，从而达到最佳的运行方式，能够最大程度地满足调度需求。

本实施例中，每个参与节点收到广播后，可以先对区块进行验证，验证通过后再更新到本地区块。

206：当某个受托节点不受信任时，所有参与节点重新选举出一个新的受托节点代替不受信任的受托节点。

这种基于信任机制的选举方式，可以从根本上避免垄断的产生。

本实施例提供的上述方法，通过分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将该能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块，这种基于区块链的去中心化调度方式，保证信息的不可篡改，极大地增强了系统的安全性，调度信息公开透明，受托节点并行处理能源管理计算，避免了资源浪费，提升了系统的运行效率。

进一步地，采用多个委托节点交叉计算子任务的方式，增加了系统的准确定，提高了计算精度。

图5是根据本申请另一个实施例的一种基于区块链的分布式调度系统结构图。参见图5，该系统包括：分布式能源的多个参与节点501；

该多个参与节点，用于预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，在收到广播后更新本地区块；

该多个受托节点，用于并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将能源交易的相关信息打包到区块并广播发布。

本实施例中，可选的，

该多个参与节点用于：根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给多个受托节点；

该多个受托节点用于：在收到各自的子任务后并行进行处理。

本实施例中，可选的，

该多个受托节点中的两个受托节点用于：对能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，对子任务进行重复计算；

该多个参与节点还用于：增加另一个受托节点对子任务并行计算。

本实施例中，可选的，

该多个参与节点用于：已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

本实施例中，可选的，

该多个参与节点用于：当某个受托节点不受信任时，重新选举出一个新的受托节点代替不受信任的受托节点。

本实施例提供的上述系统，可以执行上述任一实施例提供的方法，详见方法实施例中的描述，此处不再赘述。

本实施例提供的上述系统，通过分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将该能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，每个参与节点收到广播后更新本地区块，这种基于区块链的去中心化调度方式，保证信息的不可篡改，极大地增强了系统的安全性，调度信息公开透明，受托节点并行处理能源管理计算，避免了资源浪费，提升了系统的运行效率。

进一步地，采用多个委托节点交叉计算子任务的方式，增加了系统的准确定，提高了计算精度。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

本申请实施例还提供了一种计算设备，参照图6，该计算设备包括存储器1120、处理器1110和存储在所述存储器1120内并能由所述处理器1110运行的计算机程序，该计算机程序存储于存储器1120中的用于程序代码的空间1130，该计算机程序在由处理器1110执行时实现用于执行任一项根据本发明的方法步骤1131。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。参照图7，该计算机可读存储介质包括用于程序代码的存储单元，该存储单元设置有用于执行根据本发明的方法步骤的程序1131′，该程序被处理器执行。

本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行根据本发明的方法步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、获取其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质是非短暂性(英文：non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(英文：magnetic tape)，软盘(英文：floppy disk)，光盘(英文：optical disc)及其任意组合。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于区块链的分布式调度方法，包括：

分布式能源的所有参与节点预先选举出多个受托节点；

当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，每个受托节点并行处理能源管理计算；

当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将所述能源交易的相关信息打包到区块并广播发布，所述每个参与节点收到广播后更新本地区块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个受托节点并行处理能源管理计算，包括：

所述所有参与节点根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给所述多个受托节点，每个受托节点收到各自的子任务后并行进行处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

由两个受托节点对所述能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，所述两个受托节点对所述子任务进行重复计算，并增加另一个受托节点也对所述子任务并行计算。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述有参与节点达成能源交易的共识，包括：

已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当某个受托节点不受信任时，所述所有参与节点重新选举出一个新的受托节点代替所述不受信任的受托节点。

6.一种基于区块链的分布式调度系统，包括：分布式能源的多个参与节点；

所述多个参与节点，用于预先选举出多个受托节点，当能源需求或者响应任务发布后，每个参与节点根据参与周期内自身的能源情况决定是否参与能源交易以及可交易的能源数量，在收到广播后更新本地区块；

所述多个受托节点，用于并行处理能源管理计算，当有参与节点达成能源交易的共识时，由指定的受托节点将所述能源交易的相关信息打包到区块并广播发布。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述多个参与节点用于：根据选举出的受托节点的数量，自动将能源管理计算的任务拆分为不同的子任务并分配给所述多个受托节点；

所述多个受托节点用于：在收到各自的子任务后并行进行处理。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述多个受托节点中的两个受托节点用于：对所述能源管理计算中的同一个子任务并行计算，当计算结果不一致且误差超出设定范围时，对所述子任务进行重复计算；

所述多个参与节点还用于：增加另一个受托节点对所述子任务并行计算。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，

所述多个参与节点用于：已确定能够参与能源交易的参与节点之间，若确定接受当前参与周期内的能源交易价格，则达成能源交易的共识。

10.根据权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，

所述多个参与节点用于：当某个受托节点不受信任时，重新选举出一个新的受托节点代替所述不受信任的受托节点。