CN112365330A - 一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，包括下述步骤：分布式可再生能源绿证需要政府监管节点资质审核，平台节点创建智能合约并发起双向拍卖，价格统一在电量交易的同时进行绿证双向交易。基于超级账本技术创建独立通道，将相关交易人节点隔离独立通信。步骤S3.智能合约部署在每个节点的本地数据库中，交易电量和对应绿证加密上链。智能合约触发交易后，结算数据包含绿证审验，在交易相关各节点进行验证后，交易支付电费和购得对应绿证。本发明用于分布式能源现货交易，实现了可再生能源快捷、安全、高效交易。

Description

一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的 交易方法
技术领域
本发明涉及一种拍卖交易方法，尤其是涉及一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法。
背景技术
目前分布式能源的交易结算方式以中长期交易为主。通过用电信息采集确定电量，通过电力营销系统和财务管控系统来电费结算、代开发票、确定补贴转付、结算入账等。流程复杂且逐层报批。由于过多的人工审核和操作使得交易时间漫长无法满足未来分布式能源现货交易的需求。
随着电力现货交易的试点和推广，以往的中长期交易方式显然存在处理效率低下，审核流程漫长，支付不及时等缺点，人工校核可能出现错漏账等隐患。同时，交易的实时性低下也会损害发电方与用电方的经济效益，成为能源市场发展的阻碍。而电力安全是国家安全的重要组成部分，传统的区块链技术在分布式能源交易方式上存在交易节点资格审查不严格，系统管理复杂，扩展性灵活性复杂，无法满足多种形式的分布式能源交易。同时集中式可再生能源交易涉及到可交易绿色证书（绿证）双向交易，程序复杂，简单的数字货币支付已无法满足现货拍卖负责的电力交易需求，且由于电力拍卖交易卖方和买方信任度低，交易容易产生安全和监管漏洞，成交价格较低，使得卖方参与现货拍卖积极性不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法。该方法以区块链技术为基础具有一致性拍卖设计机制，解决了电能现货实时、自主交易、绿证交易的问题。极大提升了交易效率，降低了用电成本。同时超级账本技术的采用，简化和降低了区块链系统的管理复杂度，对交易成员进行严格资质审查和定制化交易服务，使得系统的安全性和扩展性获得提升，满足了灵活多样的可再生分布式能源交易和绿证双向交易需求。
针对目前存在的问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，包括卖方分布式可再生能源售电节点、买方电力能源购电节点、政府监管节点、电网节点和平台交易节点，包括以下步骤：
(1)政府监管节点资质审核后，由平台交易节点发起用户注册，获取公钥私钥、区块链接口；
(2) 由平台交易节点发起用户创建获取接口和独立通信通道；
(3)查询用户合法性并验证接口；
(4)交易平台上有若干电力能源买方和卖方，买方对合同的估价为买方竞拍价，卖方的估价为卖方竞拍价；
(5)买卖双方的交易信息通过智能合约进行判断，价格为面向卖方和买方的统一价格；
(6)价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易；否则，继续进行双方报价；
(7)交易达成后，对交易卖方和买方用户接口进行查询；
(8)生成绿证，触发智能合约自动开始交易，在合同交易的同时进行绿证交易；交易后电力合同进行签名验证和共识校验，绿证进行核查和注销；
（9）买方向卖方支付电费。
进一步地，所述步骤（9）买方向卖方支付电费包括以下步骤：电网节点营销系统核算正常电费，绿证补贴及税金税率，核算后信息转交电网财务进行支付与开票，开票信息与合约中交易信息匹配上链，结算凭证上链备查，调度部门负责相应电量调度。
进一步地，所述步骤（6）价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易包括下述步骤：
智能合约在交易达成后需要进行加密，卖方或买方使用私匙对电力交易内容进行加密，再将密文、原文及公匙全网广播；为防篡改，交易合约打包保存在区块中，区块内部和区块之间采用Hash值验证；每个区块的区块头包含了时间戳，前一个区块Hash值、默克尔树根Hash值及本区块Hash值，内容包含智能合约原文内容及记录的数据。
进一步地，所述步骤(8)中绿证周期性流通过程如下：分布式可再生能源供应商资格由政府监审机构认定，在供应商现货发电并上网计量后将产生对应绿证，在双向拍卖时同时出售绿证，成功交易后，供应商失去绿证，购电方获得绿证并在购电金额中体现补贴金额，绿证回收并由政府监审机构备案。
本发明所具有的优点和有益效果是：
本发明公开了一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，该方法在统一价格的基础上双向拍卖电量与绿证，且电量和绿证可同时双向交易；政府监管节点用于审核买卖双方的交易资格和绿证交易资格；平台交易节点用于建立上网交易智能合约并部署到节点的本地数据库（账本），组织发起拍卖交易，多个卖方和买方同时竞价，保证场内价格统一和绿证合规交易；电网节点用于核算、开票并调度交易电量。可再生能源售电节点需要外售电能进行拍卖叫价，当双方价格达成一致时触动智能合约，审核绿证后执行电量交易，并将交易的上网电量加密上链，提供拍卖电量，出售对应电量绿证；电力能源购电节点采集上网交易电量，拍卖叫价，并在触发智能合约后购买绿证，获得结算数据，交易节点签名和共识验证后由电网节点进行电费核算、支付和开票，电量调度。本发明用于分布式能源现货交易，实现了可再生能源快捷、安全、高效交易。该方法对交易方资质进行严格审核，电网、平台运营方和监审机构可以有效参与交易环节。根据新能源特点在电力交易时伴随绿证交易。电力交易价格统一双向拍卖。智能合约自动触发交易结算，区块链技术保证了电量、资金、绿证对应并在所有节点互相校对，实现数据一致和精准。交易信息、时间戳、默克尔树、区块哈希值（Hash值）全部保存在区块链上，保证了交易的追溯和统一监管，交易各方互相协调完成电力拍卖交易。
附图说明
图1为一致价格双向拍卖市场出清价格和交易；
图2为智能合约触发后的流程；
图3为基于超级账本的电力交易及绿证流通体系；
图4为基于超级账本的双向拍卖交易与集中式对比。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：
如图1所示，本发明一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，采用超级账本Hyper Ledger Fabric架构开发基于区块链的双向拍卖交易平台。包含分布式可再生能源售电节点（卖方）、电力能源购电节点（买方）节点、政府监管节点、电网节点、平台交易节点。为了电力交易不向未参与的节点公开，设定了一种保密和隔离方式，通道。其中：拍卖是指电力合约的投标拍卖。双向是指允许多个买家和多个卖家同时竞价，优于单向拍卖中唯一买家或唯一卖家的垄断优势问题，降低交易次数，具有交易平等性、多样性、高效性非常适合网络环境下的资源分配。统一定价是指买卖双方的交易信息发送给智能合约和交易中心，交易平台中心以统一的价格将信息发送给网络中的买卖双方。
分布式可再生能源售电节点主要指风能、光伏等分布式可再生能源的电力生产者，该生产者符合国家可交易绿色证书（绿证）资质审核。生产电量可以全额上网，也可以自发自用，余电上网。电力能源购电节点主要包含居民用电、工业用电及商业用电消费者，也可以是电网企业或小区、高新开发区等微网用户。政府监管节点主要指政府绿证资质审核和电力政策审核部门。电网节点指国家电网公司负责交易结算开票，交易后电力调度等。平台交易节点指超级账本区块网络的运营方负责电力交易及绿证交易，一般为电力交易中心。
本实施实例中的节点特指区块链中的各自的终端如手机，电脑等物理主机，物理主机通过SDK客户端实现对区块链的访问和操作，并最终组网。网络中，具有独立的CA节点，作用是身份和证书审核。Peer节点用于交易操作，有些具有Committer（提交）/Endorse（背书）功能。存在order节点（排序）功能。
绿证是国家以市场化方式对可再生能源进行补贴的凭证。在交易过程中，绿证存在着核发、交易、核验和回收得到过程。在电力交易中体现为国家补贴金额计费和税率等。
实际应用中，以平台运营方，电网及监审机构作为CA节点负责区块链中所有节点的授权和准入，分配其他节点的权限。其中平台运营方将信息传至电网，后者负责交易后的开票，由电网财务系统根据区块链交易合同的结算信息进行财务审核，并进行确认、支付、制证，并返回平台系统。
电网节点负责根据电力交易合同进行相应的电费核算，根据发电量和上网电量审核电费，确定无误后电网调度部门对相应电量进行调度操作。
售电卖方节点与购电买方为Peer节点，节点Committer具有提交功能，该功能为定期从order节点获得排序后的区块。电力交易及绿证经过检查后结果写入区块账本。Endorse功能是对交易结果进行背书。账本即平台数据库，每个Committer节点在本地拥有数据库备份，Order节点用来获取交易并排序打包区块链。节点全部在特定的通道中创建并运行操作。由于通道的隔离使得电力交易的保密性大幅提高。同时由于平台节点具有排序打包功能，区块链网中不再需要传统方式中的矿工节点。
如图2所示，本发明一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，采用超级账本区块链技术进行电力能源统一价格双向拍卖，包括以下步骤：
(1) 由CA节点监审结构授予分布式可再生能源售电节点（绿证持有者）、电力能源购电节点、交易平台节点和电网节点等访问区块链的权限，各节点通过客户端交互访问；政府监审节点资质审核后，由平台交易节点发起用户注册，获取公钥私钥、区块链接口；
(2) 由平台交易节点发起用户创建获取接口和独立通信通道；
(3)查询用户合法性并验证接口；由平台方确定交易参与方，并由平台方发起拍卖邀约，卖方和买方基于市场统一价格叫价拍卖。
(4)交易平台上有若干电力能源买方和电力能源卖方，每个买方一次只有一个电力合约购买需求，每个卖方一次只有一个电力合约拍卖。买方对合同的估价为买方竞拍价，卖方的估价为卖方竞拍价；
(5)买卖双方的交易信息通过智能合约进行判断，价格为面向卖方和买方的统一价格；智能合约为区块链中已经部署完毕的可执行代码，已经将电力交易的内容和细则进行预先设定，自动处理返回交易结果。智能合约使得区块链可以执行比数字货币转移更加复杂的电力交易和凭证检查。尤其在分布可再生能源具有绿证核发及电量等额绿证生成，绿证有效期验证等复杂的环节均需要智能合约自动检测；
(6)价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易；否则，继续进行双方报价拍卖；
(7)交易达成后，对交易卖方和买方接口进行查询；交易信息向Endorse节点提交。内容包含卖方账户地址，买方账户地址，交易时间戳，成交电量，成交价格，绿证编号等。编号为电网公司根据卖方在上网关口表数据自动生成的一个唯一的绿证，单位为每1MWh。Endorse节点检查交易合法性和逻辑性并对交易导致的账本变化进行背书。
(8)生成绿证，触发智能合约自动开始交易，在合同交易的同时进行绿证交易；交易后电力合同进行签名验证和共识校验，绿证进行核查和注销；平台向Order节点提交排序请求，Order节点对所有未上链的交易进行排序打包，形成新区块。Committer节点对交易进行最终检查，并向Endorse节点同步账本，交易完成，交易数据上链并扩展至全网其他节点，如图3所示。
（9）买方向卖方支付电费。
所述步骤（9）买方向卖方支付电费包括以下步骤：电网节点营销系统核算正常电费，绿证补贴及税金税率，核算后信息转交电网财务进行支付与开票，开票信息与合约中交易信息匹配上链，结算凭证上链备查，调度部门负责相应电量调度。
所述步骤（6）价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易包括下述步骤：
智能合约在交易达成后需要进行加密，卖方或买方使用私匙对电力交易内容进行加密，再将密文、原文及公匙全网广播；为防篡改，交易合约打包保存在该时段对应的区块中，区块按照时间先后顺序链接，区块内部和区块之间采用Hash值验证；每个区块的区块头包含了时间戳，前一个区块Hash值、默克尔树根Hash值及本区块Hash值，内容包含智能合约原文内容及记录的数据。块体包含了交易日志的默克尔树。
所述步骤(8)中绿证周期性流通过程如下：分布式可再生能源供应商资格由政府监审机构认定，在供应商现货发电并上网计量后将产生对应绿证，在双向拍卖时同时出售绿证，成功交易后，电力合同进行签名验证和共识校验，供应商失去绿证，购电方获得绿证并在购电金额中体现补贴金额，绿证回收并由政府监审机构备案。买方向卖方支付电费，电网节点则对区块链中的交易和绿证进行再次审核，并开具交易发票，同时电网节点根据采集的交易电量进行电力调度。
所述步骤(6)中在交易平台上，双向拍卖通道中有若干符合条件的买方和卖方，每个买方一次只有一个电力合约购买需求，每个卖方一次只有一个电力合约拍卖。买方对合同的估价为买方竞拍价，卖方的估价为卖方竞拍价。价格为面向卖方和买方的统一价格。价格一致时，交易达成，自动触发智能合约进行交易。否则，继续进行报价拍卖。
该交易方法实现的技术特点体现在：
①分布式可再生能源绿证需要政府监管节点资质审核，平台节点创建智能合约并发起双向拍卖，价格统一在电量交易的同时进行绿证双向交易。
②基于超级账本技术创建独立通道，将相关交易人节点隔离独立通信。
③智能合约部署在每个节点的本地数据库中，交易电量和对应绿证加密上链。
④智能合约触发交易后，结算数据包含绿证审验，在交易相关各节点进行验证后，交易支付电费和购得对应绿证。
本发明方法中的智能合约为部署于区块链中的代码，区块链中的可执行程序。能够依据设定好的电力交易规则或绿证相关信息自动处理交易信息，并返回交易结果。
在本发明中智能合约包含能源合同卖家出价与买家出价一致的情况下，自动执行交易，并自动检测卖家的绿证是否有效。
产生的交易和验证信息进行自动存储，每个时段的交易数据存储于对应的区块中，不同时段存储于不同区块。
在双向拍卖方法中，卖方及买方均可触发智能合约进行交易阶段，并将交易电量同时上传至区块链。
电网平台对符合规定的电力交易和绿证进行结算开票，分布式可再生能源进行电力调度。发票、结算、绿证和交易电量一一对应。
本发明方法绿证生成由电网依据具有绿证资质的分布式能源商通过上网关口表数据，自动生成唯一的绿证码。采用基于超级账本技术的分布式能源统一价格双向拍卖可以更加有效的使买卖双方尽快达成交易，提高了市场的交易效率，同时带来了更高的出清价格和更低的出清质量。
如图4所示，本发明与现有传统双向拍卖技术相比：
首先，基于超级账本区块链技术的统一价格双向拍卖方式与传统集中式的拍卖方式相比，具有更好的交易效率，更高的成交价格，为卖方带来更好得到交易利润。但是从中也可看出，该方法具有更小的出清电量，需加大交易频次。
其次，基于超级账本的交易方式更加安全和可靠，所有信息只有交易的相关人可以提取，加密技术使得交易数据一旦存储于区块链则无法修改。多部门可实时获取交易数据，而无需担心数据的安全性。同时，自动交易降低了交易纠纷的可能性和陌生节点的信任问题，使得高频交易成为可能。该交易方式极大提升了后期核查监审的便利性，规避了后续管理风险。
再次，基于超级账本技术使得电力交易过程中连带的绿证双边交易机制成为可能，将绿证的核发、交易、核验和回收过程转移至区块链上，建立分布式数据账本，从而保证了绿证的信任度，可靠性及一致性，并为多主体异步账本管理提供可能性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，包括卖方分布式可再生能源售电节点、买方电力能源购电节点、政府监管节点、电网节点和平台交易节点，其特征在于包括以下步骤：
(1)政府监管节点资质审核后，由平台交易节点发起用户注册，获取公钥私钥、区块链接口；
(2) 由平台交易节点发起用户创建获取接口和独立通信通道；
(3)查询用户合法性并验证接口；
(4)交易平台上有若干电力能源买方和卖方，买方对合同的估价为买方竞拍价，卖方的估价为卖方竞拍价；
(5)买卖双方的交易信息通过智能合约进行判断，价格为面向卖方和买方的统一价格；
(6)价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易；否则，继续进行双方报价；
(7)交易达成后，对交易卖方和买方用户接口进行查询；
(8)生成绿证，触发智能合约自动开始交易，在合同交易的同时进行绿证交易；交易后电力合同进行签名验证和共识校验，绿证进行核查和注销；
（9）买方向卖方支付电费。
2.根据权利要求1所述的一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，其特征在于：所述步骤（9）买方向卖方支付电费包括以下步骤：电网节点营销系统核算正常电费，绿证补贴及税金税率，核算后信息转交电网财务进行支付与开票，开票信息与合约中交易信息匹配上链，结算凭证上链备查，调度部门负责相应电量调度。
3.根据权利要求1所述的一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，其特征在于：所述步骤（6）价格达成一致后，自动触发智能合约进行交易包括下述步骤：
智能合约在交易达成后需要进行加密，卖方或买方使用私匙对电力交易内容进行加密，再将密文、原文及公匙全网广播；为防篡改，交易合约打包保存在区块中，区块内部和区块之间采用Hash值验证；每个区块的区块头包含了时间戳，前一个区块Hash值、默克尔树根Hash值及本区块Hash值，内容包含智能合约原文内容及记录的数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于超级账本的可再生分布式能源统一价格双向拍卖的交易方法，其特征在于：所述步骤(8)中绿证周期性流通过程如下：分布式可再生能源供应商资格由政府监审机构认定，在供应商现货发电并上网计量后将产生对应绿证，在双向拍卖时同时出售绿证，成功交易后，供应商失去绿证，购电方获得绿证并在购电金额中体现补贴金额，绿证回收并由政府监审机构备案。
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