CN111539827A - 一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法 - Google Patents

一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法,包括用户管理模块、区块链节点模块、能源数据采集模块、智能合约模块和智能合约管理模块。本发明所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法,该系统通过区块链技术实现了能源数据的分布式存储,所有区块链节点是平等的,各区块链节点同等存储能源交易数据,保证了交易数据透明、可追溯和不可篡改,实现了数据的高可用性;另一方面,该系统中各区块链节点利用对应的智能合约完成相应的能源业务处理,实现了去中心化的点对点能源交易,同时利用异步结算的交易处理方法进行能源交易结算,不需要中心节点统一控制,提高了能源互联网的业务执行效率。

Description

一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法
技术领域
本发明涉及互联网技术领域,特别涉及一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法。
背景技术
能源互联网是一种综合运用先进的电子技术、信息技术和智能管理技术,将大量由分布式能源采集装置、分布式能源存储装置和各种负载主体构成的各种类型的能源网络的能源节点互联起来,以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。
随着互联网技术的发展,云计算服务的进步以及广泛的应用,数据存储高度集中;在能源互联网环境中,交易种类繁多且交易数量庞大,同步交易结算已经影响到能源互联网的运行效率;同时市场交易数据由各大能源供应商自行保存和归档,交易数据不透明、数据丢失无法恢复,很难对交易明细进行溯源和审查,难以实现数据的高可用性,数据的可塑性、可审计性差且可信度底。
因此,如何提出一种系统,能够在保证交易数据透明不被篡改的前提下提高能源互联网的数据处理效率成为业界迫切需要解决的重要课题,为此,我们提出一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法,可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种基于区块链的能源互联网交易系统,包括用户管理模块、区块链节点模块、能源数据采集模块、智能合约模块和智能合约管理模块,所述用户管理模块与区块链节点模块通信连接,所述用户管理模块与智能合约模块通信连接,所述智能合约模块与区块链节点模块通信连接,所述智能合约模块与智能合约管理模块通信连接,所述区块链节点模块与能源数据采集模块通信连接;
所述用户管理模块:用于根据普通用户注册信息进行身份认证注册以及管理用户资金;
所述区块链节点模块:用于各个用户对应的区块链节点与区块链网络进行特定数据传输通信:
所述能源数据采集模块:用于采集能源接入主体的供耗电数据并整理传输到区块链网络节点;
所述智能合约模块:用于为各个模块提供相应功能的智能合约,处理各个模块的智能合约调用请求;
所述智能合约管理模块:用于对新版本智能合约进行远程升级部署。
优选的,所述用户注册信息主要包括用户购买的能源路由器设备编号以及用户身份信息;
所述用户资金主要来源于用户充值以及用户发电装置产电售电的回报;
所述用户资金主要去向为用户耗电装置购电以及非正常参与能源网络罚款。
优选的,所述区块链节点包括普通用户节点和系统管理员节点,所述特定数据指的是包含能源数据的区块链交易数据和新区块数据;
所述普通用户节点指的是与各个用户对应的区块链节点,用于接收能源路由器采集的能源数据并处理,调用数据上链合约发起区块链交易上链存储请求;
所述系统管理员节点指的是由系统控制的区块链节点,在用户同意的情况下用于对普通用户节点进行合约部署、调试以及针对违规用户进行违规处罚合约的调用触发;
所述区块链交易上链存储指的是区块链交易经过特定的共识环节之后,准确无误地存储在各个区块链节点对应的本地区块链中,保证数据地公开透明、不可篡改。
优选的,所述能源数据是指能源路由器采集的能源接入主体的供耗电数据,以及对应时刻用户之间的能源结算价格数据;
所述采集能源接入主体的供耗电数据指的是利用可靠的能源路由器设备监测能源接入主体阶段时间内的供耗电情况,所述能源接入主体包括但不限于家用电器、充电桩、照明设备、直流负载等耗电设备以及风力发电机、光伏发电机、柴油发电机等产电设备;
所述能源路由器是指提供各种电能形式的标准化接口以及完成电网数据采集的设备。
优选的,所述智能合约包括但不限于用户注册合约、数据上链合约、异步结算合约、资金管理合约和违规处罚合约;
所述用户注册合约供用户管理模块调用完成新用户的注册以及区块链节点的分配;
所述数据上链合约供区块链节点模块调用完成区块链交易信息中能源数据的共识上链存储;
所述异步结算合约供区块链节点模块调用完成能源数据的周期性结算;
所述资金管理合约供用户管理模块调用完成用户供耗电结算之后的资金转账;
所述违规处罚合约供用户管理模块调用完成对违法用户的惩罚。
优选的,所述新版本智能合约指的是根据用户需求在现用智能合约的基础上开发的功能更强大的智能合约;
所述智能合约远程升级部署指的是在用户同意的情况下,系统管理员节点对普通用户节点的智能合约进行远程升级部署。
优选的,一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,包括以下步骤:
(1)能源路由器连接能源接入主体监控其使用情况,将采集到的能源接入主体的供耗电数据传输到普通用户节点;
(2)普通用户节点将包含能源数据的区块链交易上传到区块链网络,所有普通用户节点参与基于Kafka的共识流程,完成区块链交易打包成块上链存储;
(3)每个周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约,异步结算合约依据价格矩阵和链上不可篡改的能源数据完成能源接入主体的能源结算,能源结算结果作为区块链交易上链存储;
(4)异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成资金转账。
优选的,进行步骤(1)之前的流程为:
a、在根据普通用户的注册信息对所述普通用户进行身份认证授权之后,将所述普通用户对应的普通用户节点加入预先构建的区块链网络中;
b、所述普通用户身份认证授权指的是依据注册信息中的能源路由器设备编号进行用户身份认证,依据能源路由器设备编号完成对用户的区块链节点分配。
优选的,步骤(2)中区块链交易打包成块上链存储的步骤为:
①、普通用户节点依据能源数据生成区块链交易,并将区块链交易发送给指定的背书节点进行背书;
②、背书节点将完成背书的区块链交易返回给普通用户节点,普通用户节点将完成背书的区块链交易发送给排序节点进行背书验证;
③、Kafka完成区块链交易排序之后,将排好序的所有区块链交易返回各个排序节点;
④、排序节点将排好序的区块链交易打包生成新的区块,并返回给各个区块链节点进行上链存储。
优选的,步骤(3)中周期指的是系统设定的周期结算,能源路由器以周期为单位记录能源接入主体供耗电情况,并将能源数据上传到普通用户节点;
所述价格矩阵指的是每个用户针对不同的用户具有不同的能源买卖优先级和买卖价格,所述能源买卖优先级和买卖价格由用户之间协定,可由系统管理员节点定期更新;
步骤(3)中周期结算包括正常周期结算和异常周期结算;
所述正常周期结算指的是在周期时间内所有普通用户节点都按时上传包含能源数据的区块链交易,由周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约进行周期内能源结算;
所述异常周期结算指的是在周期时间内存在违规用户导致未能按时完成周期内的能源结算,该周期标记为未结算周期;
所述违规用户指的是周期内未能按时上传包含能源数据的区块链交易的普通用户;
若在五个周期内违规用户及时完成未上传的区块链交易的上传工作,则触发异步结算智能合约完成之前未结算周期内的能源结算;
若五个周期内违规用户未能及时完成未上传的区块链交易的上传工作,则触发异步结算合约完成五个周期内其他普通用户的能源结算,同时触发违规处罚合约对违规用户进行对应的违规处罚,冻结违规用户账号;
所述能源结算指的是依据能源路由器采集的能源数据和价格矩阵中的买卖优先级、买卖价格进行结算。
优选的,步骤(4)中资金转账包括:正常周期资金转账和异常周期资金转账;
所述正常周期资金转账指的是正常周期内异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成能源接入主体之间的资金转账;
所述异常周期资金转账指的是异常周期完成异步结算后触发资金管理合约,资金管理合约依据异常周期内的能源结算结果完成能源接入主体以及系统账户之间的资金转账;
所述系统账户指的是代替异常周期内的违规用户的账户,用于为异常周期内的普通用户补足与违规用户之间的差价。
与现有技术相比,本发明提供了一种基于区块链的能源互联网交易系统及交易处理方法,具有如下有益效果:
1、该系统通过区块链技术实现了能源数据的分布式存储,所有区块链节点是平等的,不存在中心节点,各区块链节点同等存储能源交易数据,保证了交易数据透明、可追溯和不可篡改,实现了数据的高可用性;
2、该系统中各区块链节点利用智能合约可以单独完成相应的能源业务处理,实现了去中心化的点对点能源交易,同时利用异步结算的交易处理方法进行能源交易结算,不在需要中心节点统一控制,提高了能源互联网的业务执行效率。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明一种基于区块链的能源互联网交易系统的逻辑结构示意图;
图2为本发明一种基于区块链的能源互联网交易系统中区块链能源互联网场景适用图;
图3为本发明一种基于区块链的能源互联网交易系统中基于Kafka集群的共识机制的逻辑示意图;
图4为本发明一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
一种基于区块链的能源互联网交易系统,如图1所示,包括用户管理模块、区块链节点模块、能源数据采集模块、智能合约模块和智能合约管理模块,用户管理模块与区块链节点模块通信连接,用户管理模块与智能合约模块通信连接,智能合约模块与区块链节点模块通信连接,智能合约模块与智能合约管理模块通信连接,区块链节点模块与能源数据采集模块通信连接;
用户管理模块:用于根据普通用户注册信息进行身份认证注册以及管理用户资金;
用户身份认证注册指的是用户管理模块调用智能合约模块中的用户注册合约完成用户注册信息的验证以及为用户分配新的区块链节点,新的区块链节点被分配之后需要连接入区块链节点模块参与区块链网络业务;
例如,某一个用户想要加入区块链能源网络,需要先购买能源路由器设备,本系统根据能源设备编号以及用户身份信息为用户分配相应的区块链节点,并通过系统管理员节点对新的区块链节点进行智能合约的部署安装实例化,之后加入到区块链节点模块,保证了新用户的区块链节点顺利加入到区块链网络参与能源业务处理。
区块链节点模块:用于各个用户对应的区块链节点与区块链网络进行特定数据传输通信:
区块链节点模块用于各个用户对应的区块链节点与区块链网络进行特定数据传输通信,区块链节点包括普通用户节点、系统管理员节点、排序节点、背书节点,特定数据包括未背书区块链交易、已背书区块链交易、未共识区块链交易、已共识区块交易等,区块链节点Kafka共识流程如图3所示;
例如,某一地区要部署区块链能源互联网,需要先完成对应系统管理员节点、排序节点的部署,新用户完成注册后分配到的用户节点需要加入区块链网络,由系统管理员节点远程完成对新用户节点的智能合约安装测试,用户节点收到能源路由器上传的能源数据之后,将其封装成区块链交易并调用数据上链智能合约将区块链交易发送给特定的背书节点,由背书节点完成区块链交易的背书认证,普通用户节点将完成背书认证的区块链交易发送到排序节点,排序节点在完成区块链交易的背书验证之后将其发送到Kafka集群,由Kafka集群完成对所有区块链交易的排序共识,排序节点定期读取完成排序的区块链交易并打包生成新的区块,新区块广播到区块链网络,所有节点同步新区块,完成新区块同步上链。
能源数据采集模块:用于采集能源接入主体的供耗电数据并整理传输到区块链网络节点;
采集能源接入主体的供耗电数据指的是利用可靠的能源路由器设备监测能源接入主体阶段时间内的供耗电情况,能源路由器是指提供各种电能形式的标准化接口以及完成电网数据采集的设备,能源接入主体包括家用电器、充电桩、照明设备、直流负载等耗电设备以及风力发电机、光伏发电机、柴油发电机等产电设备;
例如,某一用户完成身份注册之后,即可将所需的能源接入设备连接到能源路由器加入到能源互联网,如图2所示,能源互联网包括各种能源接入主体,能源路由器监测所有接入设备的供耗电情况,以1分钟为一个周期,能源路由器收集每个周期内能源接入主体的供耗电数据并整理上传到区块链节点,保证了异步结算环节能源数据的完整性。
智能合约模块:用于为各个模块提供相应功能的智能合约,处理各个模块的智能合约调用请求,智能合约包括用户注册合约、数据上链合约、异步结算合约、资金管理合约、违规处罚合约;
用户注册合约供用户管理模块调用完成新用户的注册以及区块链节点的分配,数据上链合约供区块链节点模块调用完成区块链交易信息中能源数据的共识上链存储,异步结算合约供区块链节点模块调用完成能源数据的周期性结算,资金管理合约供异步结算合约调用完成用户供耗电结算之后的资金转账,违规处罚合约供异步结算合约调用完成对违法用户的惩罚。
智能合约管理模块:用于对新版本智能合约进行远程升级部署;
新版本智能合约指的是根据用户需求在现用智能合约的基础上开发的功能更强大的智能合约,智能合约远程升级部署指的是在用户同意的情况下,系统管理员节点对普通用户节点的智能合约进行远程升级部署。
用户注册信息主要包括用户购买的能源路由器设备编号以及用户身份信息;
用户资金主要来源于用户充值以及用户发电装置产电售电的回报;
用户资金主要去向为用户耗电装置购电以及非正常参与能源网络罚款。
区块链节点包括普通用户节点和系统管理员节点,特定数据指的是包含能源数据的区块链交易数据和新区块数据;
普通用户节点指的是与各个用户对应的区块链节点,用于接收能源路由器采集的能源数据并处理,调用数据上链合约发起区块链交易上链存储请求;
系统管理员节点指的是由系统控制的区块链节点,在用户同意的情况下用于对普通用户节点进行合约部署、调试以及针对违规用户进行违规处罚合约的调用触发;
区块链交易上链存储指的是区块链交易经过特定的共识环节之后,准确无误地存储在各个区块链节点对应的本地区块链中,保证数据地公开透明、不可篡改。
能源数据是指能源路由器采集的能源接入主体的供耗电数据,以及对应时刻用户之间的能源结算价格数据;
采集能源接入主体的供耗电数据指的是利用可靠的能源路由器设备监测能源接入主体阶段时间内的供耗电情况,能源接入主体包括但不限于家用电器、充电桩、照明设备、直流负载等耗电设备以及风力发电机、光伏发电机、柴油发电机等产电设备;
能源路由器是指提供各种电能形式的标准化接口以及完成电网数据采集的设备。
智能合约包括但不限于用户注册合约、数据上链合约、异步结算合约、资金管理合约和违规处罚合约;
用户注册合约供用户管理模块调用完成新用户的注册以及区块链节点的分配;
数据上链合约供区块链节点模块调用完成区块链交易信息中能源数据的共识上链存储;
异步结算合约供区块链节点模块调用完成能源数据的周期性结算;
资金管理合约供用户管理模块调用完成用户供耗电结算之后的资金转账;
违规处罚合约供用户管理模块调用完成对违法用户的惩罚。
新版本智能合约指的是根据用户需求在现用智能合约的基础上开发的功能更强大的智能合约;
智能合约远程升级部署指的是在用户同意的情况下,系统管理员节点对普通用户节点的智能合约进行远程升级部署。
本系统基于区块链的能源互联网的能源交易,基于区块链的特性,实现了去中心化交易,不需要第三方监管机构参与,利用智能合约自动实现了能源业务处理,同时能源数据信息被存储到各区块链节点的本地区块链,能源数据透明且不可篡改,保证了异步交易的可行性,提高了能源互联网业务处理效率。
一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,包括以下步骤:
(1)能源路由器连接能源接入主体监控其使用情况,将采集到的能源接入主体的供耗电数据传输到普通用户节点;
例如,用户A为能源互联网的一个注册用户,拥有相应的能源路由器和区块链普通用户节点等设备,能量路由器与普通用户节点通信连接。用户A家中放置了一台光伏发电设备,用户A将能量路由器连接到该光伏发电设备上。用户B同样为能源互联网的注册用户,其家中包含冰箱、电视等交流负载,用户B将能量路由器连接到这些家电上。用户A的光伏发电设备已产生并存储了一部分电力能源,某时用户B要使用该部分电力能源,于是双方的能源路由器进行电力调配,将光伏发电设备中的电力提供给用户B的家电设备,并且记录双方的供电和耗电数据。该供耗电数据分别发送到双方的普通用户节点中。
步骤(1)进行之前需要进行以下步骤:
a、在根据普通用户的注册信息对普通用户进行身份认证授权之后,将普通用户对应的普通用户节点加入预先构建的区块链网络中;
b、普通用户身份认证授权指的是依据注册信息中的能源路由器设备编号进行用户身份认证,依据能源路由器设备编号完成对用户的区块链节点分配。
(2)普通用户节点将包含能源数据的区块链交易上传到区块链网络,所有普通用户节点参与基于Kafka的共识流程,完成区块链交易打包成块上链存储;
区块链交易打包成块上链存储的步骤为:
①、普通用户节点依据能源数据生成区块链交易,并将区块链交易发送给指定的背书节点进行背书;
②、背书节点将完成背书的区块链交易返回给普通用户节点,普通用户节点将完成背书的区块链交易发送给排序节点进行背书验证;
③、Kafka完成区块链交易排序之后,将排好序的所有区块链交易返回各个排序节点;
④、排序节点将排好序的区块链交易打包生成新的区块,并返回给各个区块链节点进行上链存储。
例如,用户A家中的能量路由器收集到光伏发电设备供应了10度电,能量路由器会将该数据和用户ID、时间戳一起作为参数,调用该用户节点中的数据上传合约。该用户节点会将该过程打包为一笔区块链中的交易,通过与区块链网络中其他节点的通信,完成背书、验证、排序、出块等过程,将该能源数据上传到区块链中。
(3)每个周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约,异步结算合约依据价格矩阵和链上不可篡改的能源数据完成能源接入主体的能源结算,能源结算结果作为区块链交易上链存储;
周期指的是系统设定的周期结算,能源路由器以周期为单位记录能源接入主体供耗电情况,并将能源数据上传到普通用户节点;
价格矩阵指的是每个用户针对不同的用户具有不同的能源买卖优先级和买卖价格,能源买卖优先级和买卖价格由用户之间协定,可由系统管理员节点定期更新,用矩阵的形式展示;
周期结算包括正常周期结算和异常周期结算;
正常周期结算指的是在周期时间内所有普通用户节点都按时上传包含能源数据的区块链交易,由周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约进行周期内能源结算;
能源结算指的是依据能源路由器采集的能源数据和价格矩阵中的买卖优先级、买卖价格进行结算;
异常周期结算指的是在周期时间内存在违规用户导致未能按时完成周期内的能源结算,该周期标记为未结算周期;
违规用户指的是周期内未能按时上传包含能源数据的区块链交易的普通用户;
若在五个周期内违规用户及时完成未上传的区块链交易的上传工作,则触发异步结算智能合约完成之前未结算周期内的能源结算;
若五个周期内违规用户未能及时完成未上传的区块链交易的上传工作,则触发异步结算合约完成五个周期内其他普通用户的能源结算,同时触发违规处罚合约对违规用户进行对应的违规处罚,冻结违规用户账号;
例如,一个能源互联网中包含7个注册用户,每个用户之间相互都可以买卖能源,智能合约中维护着一个价格矩阵,存储着每个用户的买电策略。每个用户在加入能源互联网之前,会预先将自己买电的策略告知能源互联网的管理人员,管理人员会将该策略添加到价格矩阵中,并存放在智能合约中。该网络中7个普通用户的能源购买价格矩阵如下表所示:
Figure BDA0002472398710000131
其中,表格行代表卖方,列代表买方;表格中的元素为购买策略,是一个二维向量,第一个元素代表购买优先级,第二个元素代表相应的购买价格;价格矩阵的最后一行为第二结算顺序,结算时如果第一优先级(第一结算顺序)有所冲突则使用第二结算顺序排序进行结算。
例如,第3行代表卖方为用户B,第二列代表买方为用户A,则第3行第2列的元素代表用户A从用户B购买能源的策略,该策略为用户A购买用户B的优先级为1(即第一优先),且购买价格为0.2元/度。同样的,第4行第2列的元素代表用户A从用户C购买能源的策略,该策略为用户A购买用户C的优先级为2(即第二优先),且购买价格为0.5元/度。若用户A需要购买10度的电力,用户B可提供的电力有7度,用户C可提供的电力有12度,则用户A会先购买用户B的7度电,再购买用户C的3度电。
若此时用户A和用户G同时需要购买用户B的电力,且用户A和用户G的第一购买优先级都为用户B,则按照第二结算顺序,用户B优先将电力出售给用户A。
(4)异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成资金转账。
资金转账包括:正常周期资金转账和异常周期资金转账;
正常周期资金转账指的是正常周期内异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成能源接入主体之间的资金转账;
异常周期资金转账指的是异常周期完成异步结算后触发资金管理合约,资金管理合约依据异常周期内的能源结算结果完成能源接入主体以及系统账户之间的资金转账;
系统账户指的是代替异常周期内的违规用户的账户,用于为异常周期内的普通用户补足与违规用户之间的差价。
违规用户若是想重新激活账户参与能源使用,需要进行资金充值,激活被冻结的违规账户。
例如,按(3)中结算规则举例,在一个正常周期资金转账中,用户A从用户B购买了7度电,并且也从用户C购买了3度电,则用户A的账户资金减去的金额为:
7*0.2+3*0.5=2.9元,
用户B的账户资金添加的金额为1.4元,用户C的账户资金添加的金额为1.5元。
而在一个异常周期资金转账中,如果是由于用户A未能及时上传能源交易数据,导致无法正常结算,则用户B和用户C应得的费用由系统账户补偿;反之,如果违规用户是用户B或用户C,则用户A付出的费用将转入系统账户。
如图4所示,在(2)的例子中,通常该能源互联网的一个能源结算周期应该如下:
能源结算周期开始,7个用户根据自己的购买需求,相互按规则交易电力,并通过能量路由器将最终的供耗电数据采集起来,发送给各自的区块链用户节点;
各个用户节点将上传数据的请求打包为区块链中的交易,通过背书、验证、排序和出块等过程,记录在区块链中,若所有7个用户均完成数据上传,则在最后一个用户上传数据时触发异步结算合约,完成能源数据结算;若有用户在该周期结束前未能及时上传数据,则该用户违规记录增加一次,且该周期的所有数据暂不结算,等待该用户恢复正常,若违规用户超过五个周期未能上传数据,则冻结该用户,并触发异步结算合约,完成剩余正常用户的结算;
正常用户依据能源路由器采集的能源数据和价格矩阵中的购买优先级、购买价格进行结算,并调用资金管理合约;
资金管理合约依据能源结算结果和用户的违规情况,完成资金转账,该能源结算周期结束。
需要说明的是,本发明公开了一种基于区块链的能源互联网交易系统,解决了现有技术中能源交易数据集中存储不透明、丢失无法恢复、可信度底且交易数量庞大、交易结算效率低下的问题;
本发明公开了一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,该方法基于区块链的能源互联网交易系统,通过异步结算能源数据的方法完成能源接入主体的能源结算,提高了能源互联网业务处理效率,
本申请利用能源数据采集模块对能源接入主体进行供耗电数据采集,保证了链上存储的能源数据的准确性,利用区块链节点模块以及智能合约模块进行能源数据多节点分布式存储,保证了能源数据的不可篡改性,利用用户管理模块以及智能合约模块进行能源数据异步结算和监管用户账户,保证了能源互联网的高效运行;
该系统通过区块链技术实现了能源数据的分布式存储,所有区块链节点是平等的,不存在中心节点,各区块链节点同等存储能源交易数据,保证了交易数据公开透明、可追溯和不可篡改,实现了数据的高可用性;
该系统中各区块链节点可以单独利用对应的智能合约完成相应的能源业务处理,实现了去中心化的点对点能源交易,同时利用异步结算的交易处理方法进行能源交易结算,不在需要中心节点统一控制,提高了能源互联网上的业务执行效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:包括用户管理模块、区块链节点模块、能源数据采集模块、智能合约模块和智能合约管理模块,所述用户管理模块与区块链节点模块通信连接,所述用户管理模块与智能合约模块通信连接,所述智能合约模块与区块链节点模块通信连接,所述智能合约模块与智能合约管理模块通信连接,所述区块链节点模块与能源数据采集模块通信连接;
所述用户管理模块:用于根据普通用户注册信息进行身份认证注册以及管理用户资金;
所述区块链节点模块:用于各个用户对应的区块链节点与区块链网络进行特定数据传输通信:
所述能源数据采集模块:用于采集能源接入主体的供耗电数据并整理传输到区块链网络节点;
所述智能合约模块:用于为各个模块提供相应功能的智能合约,处理各个模块的智能合约调用请求;
所述智能合约管理模块:用于对新版本智能合约进行远程升级部署。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:所述用户注册信息主要包括用户购买的能源路由器设备编号以及用户身份信息;
所述用户资金主要来源于用户充值以及用户发电装置产电售电的回报;
所述用户资金主要去向为用户耗电装置购电以及非正常参与能源网络罚款。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:所述区块链节点包括普通用户节点和系统管理员节点,所述特定数据指的是包含能源数据的区块链交易数据和新区块数据;
所述普通用户节点指的是与各个用户对应的区块链节点,用于接收能源路由器采集的能源数据并处理,调用数据上链合约发起区块链交易上链存储请求;
所述系统管理员节点指的是由系统控制的区块链节点,在用户同意的情况下用于对普通用户节点进行合约部署、调试以及针对违规用户进行违规处罚合约的调用触发;
所述区块链交易上链存储指的是区块链交易经过特定的共识环节之后,准确无误地存储在各个区块链节点对应的本地区块链中,保证数据地公开透明、不可篡改。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:所述能源数据是指能源路由器采集的能源接入主体的供耗电数据,以及对应时刻用户之间的能源结算价格数据;
所述采集能源接入主体的供耗电数据指的是利用可靠的能源路由器设备监测能源接入主体阶段时间内的供耗电情况,所述能源接入主体包括但不限于家用电器、充电桩、照明设备、直流负载等耗电设备以及风力发电机、光伏发电机、柴油发电机等产电设备;
所述能源路由器是指提供各种电能形式的标准化接口以及完成电网数据采集的设备。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:所述智能合约包括但不限于用户注册合约、数据上链合约、异步结算合约、资金管理合约和违规处罚合约;
所述用户注册合约供用户管理模块调用完成新用户的注册以及区块链节点的分配;
所述数据上链合约供区块链节点模块调用完成区块链交易信息中能源数据的共识上链存储;
所述异步结算合约供区块链节点模块调用完成能源数据的周期性结算;
所述资金管理合约供用户管理模块调用完成用户供耗电结算之后的资金转账;
所述违规处罚合约供用户管理模块调用完成对违法用户的惩罚。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统,其特征在于:所述新版本智能合约指的是根据用户需求在现用智能合约的基础上开发的功能更强大的智能合约;
所述智能合约远程升级部署指的是在用户同意的情况下,系统管理员节点对普通用户节点的智能合约进行远程升级部署。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)能源路由器连接能源接入主体监控其使用情况,将采集到的能源接入主体的供耗电数据传输到普通用户节点;
(2)普通用户节点将包含能源数据的区块链交易上传到区块链网络,所有普通用户节点参与基于Kafka的共识流程,完成区块链交易打包成块上链存储;
(3)每个周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约,异步结算合约依据价格矩阵和链上不可篡改的能源数据完成能源接入主体的能源结算,能源结算结果作为区块链交易上链存储;
(4)异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成资金转账。
8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,其特征在于:步骤(2)中区块链交易打包成块上链存储的步骤为:
①、普通用户节点依据能源数据生成区块链交易,并将区块链交易发送给指定的背书节点进行背书;
②、背书节点将完成背书的区块链交易返回给普通用户节点,普通用户节点将完成背书的区块链交易发送给排序节点进行背书验证;
③、Kafka完成区块链交易排序之后,将排好序的所有区块链交易返回各个排序节点;
④、排序节点将排好序的区块链交易打包生成新的区块,并返回给各个区块链节点进行上链存储。
9.根据权利要求7所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,其特征在于:步骤(3)中周期指的是系统设定的周期结算,能源路由器以周期为单位记录能源接入主体供耗电情况,并将能源数据上传到普通用户节点;
所述价格矩阵指的是每个用户针对不同的用户具有不同的能源买卖优先级和买卖价格,所述能源买卖优先级和买卖价格由用户之间协定,可由系统管理员节点定期更新;
步骤(3)中周期结算包括正常周期结算和异常周期结算;
所述正常周期结算指的是在周期时间内所有普通用户节点都按时上传包含能源数据的区块链交易,由周期内最后一笔区块链交易触发异步结算合约进行周期内能源结算;
所述异常周期结算指的是在周期时间内存在违规用户导致未能按时完成周期内的能源结算,该周期标记为未结算周期;
所述违规用户指的是周期内未能按时上传包含能源数据的区块链交易的普通用户;
所述能源结算指的是依据能源路由器采集的能源数据和价格矩阵中的买卖优先级、买卖价格进行结算。
10.根据权利要求7所述的一种基于区块链的能源互联网交易系统的交易处理方法,其特征在于:步骤(4)中资金转账包括:正常周期资金转账和异常周期资金转账;
所述正常周期资金转账指的是正常周期内异步结算完成后触发资金管理合约,资金管理合约依据能源结算结果完成能源接入主体之间的资金转账;
所述异常周期资金转账指的是异常周期完成异步结算后触发资金管理合约,资金管理合约依据异常周期内的能源结算结果完成能源接入主体以及系统账户之间的资金转账;
所述系统账户指的是代替异常周期内的违规用户的账户,用于为异常周期内的普通用户补足与违规用户之间的差价。
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