CN113628048A - 一种基于区块链的用于电力的溯源系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于区块链的用于电力的溯源系统和方法，通过获取任一发电商和用电商分别提供的发电报价和用电报价，并检测是否满足价格撮合条件的要求，若满足，则价格撮合成功，实现电力交易；采集发电商提供的发电功率和用电商需求的用电功率进行电力匹配，并检测是否满足电力匹配条件的要求，若满足表示从该发电商采购全部电力，当电力交易开始后，计算用电商的累计用电量和用电费用。引入了电力潮流理论、绿电成分以及价格指数等相关数据，通过短时或超短时计算，自动匹配发电和用电之间的潮流，并按照时间累积获得发电电量数或用电电量数，实现发电和用电之间电力高精度匹配，更精确的获得电力溯源数据。

Description

一种基于区块链的用于电力的溯源系统和方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种基于区块链的用于电力的溯源系统和方法。

背景技术

电是个非常特殊的商品，发电机组发出电力后，通过输电线路实现电力上网，然后通过配电网络将电力输送到电力用户。由于电商品与普通的商品不一样，难以通过肉眼或其他物理方式分辨的方式给电进行“打捆”、“装箱”、“运输”，几乎无法实现传统意义上的“一手交钱，一手交货”交易。电力用户(如居民用电客户)一般不清楚自己用电来之哪个发电商，更不清楚哪个时间段用的某一个发电商用的什么品种的电力，究竟是不是清洁电还是火电。

随着电力交易诞生，电力用户与发电商之间签署合同进行电力买卖，给电力溯源提供了一种方法。大体思路是，发电商与用电商商议购售合同，指定一段时间内电力售电量和价格，双方将按照合同执行；该合同到“电力交易中心”审核备案，到合同执行结束，电力交易中心将按照双方电量数据判定是否符合要求。

达成发电和用电之间的溯源有几个约束条件，一是发电商与用电商之间具有物理连接，连接的距离不限。二是发电商与用电商之间达成的电量能通过电网输电及调度指标核算，满足电力电缆输送要求。但是这个溯源的颗粒度较大，只能考核一定时间内电量累计值，无法精确到更细的颗粒度，如每一分钟或每10秒钟用电商的电力来自谁。

传统方法中目前只有电力交易可以确认发电方和用电方之间的购售电关系，并同时定义用电方的电力消耗来自该发电商。电力交易是采用电量方式以及合同关系来完成了用电方和发电方之间的溯源关系，但是没有考虑到发电和用电在某一个时刻的实际情况，如用电方在2021年1月3日10：01的功率是50kw，而发电方不足50kw，那么这个时刻的电力是不能代表购售成立的。但是电力交易在指一段时间如2021年1月3日0：00-24：00，用电方从发电方处购买电力为200kwh，可能满足电量总体情况，这样不符合实际的物理规律。

发明内容

针对现有技术中电力溯源数据获取精度较低问题，本发明提出一种基于区块链的用于电力的溯源系统和方法，通过短时或超短时计算，自动匹配发电和用电之间的潮流，并按照时间累积获得发电电量或用电电量数，在考虑线损的情况下，实现发电和用电之间潮流、电量高精度匹配，同时更精确的获得电力溯源数据。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于区块链的用于电力的溯源系统，包括报价获取模块、价格撮合模块、功率采集模块、电力匹配模块和区块链数据存储模块；

所述报价获取模块，用于分别获取发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价，并发送到区块链数据存储模块存储；

所述价格撮合模块，用于将发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价进行撮合比对，若满足价格撮合条件，则表示实现电力交易，否则不实现电力交易；

所述功率采集模块，用于采集发电商提供的发电功率和用电商需求的用电功率并发送到区块链数据存储模块存储；

所述电力匹配模块，用于将用电功率和任一发电商的发电功率进行匹配，若满足电力匹配条件，则进行电力交易并发送到区块链数据存储模块存储。

优选的，还包括电量计算模块，用于根据用电商的用电功率和时间计算用电商的累计用电量，发送到区块链数据存储模块存储。

优选的，还包括电费计算模块，用于根据电力匹配模块的匹配结果分别计算发电商的用电费用，发送到区块链数据存储模块存储。

优选的，所述功率采集模块每次采集的时间间隔为T，在时间间隔T内发电功率和用电功率保持不变。

本发明还提供一种基于区块链的用于电力的溯源方法，包括以下步骤：

S1：获取任一发电商和用电商分别提供的发电报价J_发和用电报价J_用，并检测是否满足价格撮合条件的要求，若满足，则价格撮合成功，实现电力交易，跳转到S2；若不满足，则价格撮合不成功，无法实现电力交易，继续匹配其它发电商，价格撮合条件为：

J_发≤J_用+J_网+J_其他 (1)

公式(1)中，J_发表示发电报价，J_用表示用电报价，，J_网表示网络费用；J_其他表示其它费用；

S2：采集发电商提供的发电功率P_发和用电商需求的用电功率P_用进行电力匹配，并检测是否满足电力匹配条件的要求，若满足表示从该发电商采购全部电力，否则采购剩余电力并继续匹配其它的发电商，直到满足用电商需求的用电功率为止，电力匹配的条件为：

公式(2)中，P_发表示发电商提供的实时发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的电力功率；m表示买了电力功率的用户数量；P_用表示用电商需求的用电功率；

S3：当电力交易开始后，计算用电商的累计用电量：

E_用＝P_用×t (3)

公式(3)中，E_用表示用电商的累计用电量，P_用表示用电商需求的用电功率，t表示用电时间；

S4：根据用电商的累计用电量计算用电费用，用电商完成支付并进行记录：

F_用＝E_用×J_用 (4)

公式(4)中，F_用表示用电费用，E_用表示用电商的累计用电量，J_用表示用电报价。

优选的，所述S2中，用电商需求的用电功率为P_用，从发电商A购买电力为P₁，从发电商B购买电力为P₂，从发电商C购买电力为P₃，则P₁+P₂+P₃＝P_用。

优选的，所述电力匹配的时间间隔为T，在时间间隔T内发电功率和用电功率保持不变。

优选的，当用电商采购清洁能源时，应优先匹配绿色发电商，则在进行价格撮合时，应满足以下公式：

J_发绿≤J_用绿+J_网+J_其他 (5)

公式(5)中，J_发绿表示发电商的绿色发电报价，J_用绿表示绿色用电报价。

优选的，当用电商采购清洁能源时，在电力匹配过程中，应满足以下条件：

公式(6)中，P_发绿表示发电商提供的实时绿色发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的绿色电力功率；m表示买了绿色电力功率的用户数量；P_用绿表示用电商需求的绿色用电功率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明结合了传统电力交易中“合同执行”的准则方式，同时引入了电力潮流理论、绿电成分以及价格指数等相关数据，通过短时或超短时计算，自动匹配发电和用电之间的潮流，并按照时间累积获得发电电量数或用电电量数，实现发电和用电之间电力高精度匹配，更精确的获得电力溯源数据。相比传统电力交易的“逻辑匹配”方案，具有更佳源端和用端匹配效果，可自动计算电源和用端电能匹配值，可提高电力交易的速度。

附图说明：

图1为根据本发明示例性实施例的一种基于区块链的用于电力的溯源系统示意图。

图2为根据本发明示例性实施例的一种基于区块链的用于电力的溯源方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

本发明中的电力溯源定义：通过新型的模型匹配电力源端和用端实时潮流数据，并综合考虑线损、电力交易经济性、绿电成分比例以及价格指数，实现源端和用端电量和潮流二者匹配，并实现用端电力溯源的技术。

如图1所示，本发明提供一种基于区块链的用于电力的溯源系统，包括报价获取模块、价格撮合模块、功率采集模块、电力匹配模块、电量计算模块、电费计算模块和区块链数据存储模块，报价获取模块、价格撮合模块、功率采集模块、电力匹配模块、电量计算模块、电费计算模块分别和区块链数据存储模块双向连接。

报价获取模块，用于分别获取发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价，并发送到区块链数据存储模块存储。

价格撮合模块，用于将发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价进行撮合比对，若满足撮合条件，则表示可能实现电力交易，否则(即不满足撮合条件)不实现电力交易。

功率采集模块，可采用高速采集设备，用于采集发电商提供的发电功率P_发和用电商需求的用电功率P_用并发送到区块链数据存储模块存储。每次采集的时间间隔为T(例如10s或者1分钟)，在时间间隔内发电功率和用电功率保持不变。

电力匹配模块，用于将用电功率和任一发电商的发电功率进行匹配，若发电功率大于或等于用电功率，则进行电力交易，否则(即该发电商的发电功率小于用电功率)将用电功率和其他发电商的发电功率继续匹配，知道满足用电功率为止。同时将匹配结果(进行电力交易的用电商和对应的发电商)发送到区块链数据存储模块存储。

电量计算模块，用于根据用电商的用电功率和时间计算用电商的累计用电量，发送到区块链数据存储模块存储。

电费计算模块，用于根据电力匹配模块的匹配结果分别计算发电商的用电费用，用电商完成支付，发送到区块链数据存储模块存储。

如图2所示，本发明提供一种基于区块链的用于电力的溯源方法，具体包括以下步骤：

S1：采集发电商和用电商分别提供的发电报价J_发和用电报价J_用，是否满足价格撮合条件的要求，若满足，则价格撮合成功，表示可能实现电力交易，跳转到S2；若不满足，则价格撮合不成功，无法实现电力交易，继续匹配发电商和用电商。

价格撮合条件公式为：

J_发≤J_用+J_网+J_其他 (1)

公式(1)中，J_发表示发电报价，J_用表示用电报价，J_网表示网络费用；J_其他表示其它费用，例如清洁费用。

本实施例中，在考虑价格撮合时候，还需要考虑发电商和用电商之间是否已经建立框架购售关系；如果建立了购售关系，则并将发电和用电商之间签署的合同价格作为撮合因素统一进行计算；反之则不考虑，表明无法建立电力购售前提条件。如果所有的发电商和用电商均默认参加电力市场则除外。

S2：采集发电商提供的发电功率P_发和用电商需求的用电功率P_用进行电力匹配，当发电商提供的发电功率功率大于用电商需求的用电功率或发电商提供的剩余发电功率(即发电商已经卖出部分发电功率)大于用电功率，表示可以进行交易，可实现全额采购自发电商的电力；否则从该发电商采购部分电力，剩余发电功率不能满足用电商需求的用电功率时，需要将用电商需求的剩余用电功率与另外的发电商的发电功率进行匹配，直到满足用电商需求的用电功率为止，匹配的时间要短。例如，用电商需求的用电功率为P_用，从发电商A购买一部分电力为P₁，从发电商B购买一部分电力为P₂，从发电商C购买一部分电力为P₃，则P₁+P₂+P₃＝P_用。

电力匹配的条件为：

公式(2)中，P_发表示发电商提供的实时发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的电力功率；m表示买了电力功率的用户数量；P_用表示用电商需求的用电功率。

本实施例中，采用高速采集设备(采集频率快)采集发电商提供的发电功率和用电商需求的用电功率。

电力潮流：电力潮流满足电路基尔霍夫定律或潮流计算方法，满足发电功率和用电功率短时间内平衡原则。因此考虑到高速数据采集的频率问题，需定义一个间隔时间，如10s或者1分钟，在间隔时间内发电功率和用电功率保存不变，以此为依据计算发电端和用电端数据撮合。

S3：当电力交易开始后，计算用电商的累计用电量：

E_用＝P_用×t (3)

公式(3)中，E_用表示用电商的累计用电量，P_用表示用电商需求的用电功率，t表示用电时间。

S4：根据用电商的累计用电量计算用电费用，用电商将用电费用上传到发电商并进行记录：

F_用＝E_用×J_用 (4)

公式(4)中，F_用表示用电费用，E_用表示用电商的累计用电量，J_用表示用电报价。

本实施例中，一旦用电商将用电费用交给了对应的发电商，则表明该时段内的电力来自于固定的对应发电商，从而使得使用的电力具有溯源功能。

本实施例中，发电商用电商之间的价格撮合采用计算机自动计算方式，并对其中的价格、电费等进行数据记录，并通过区块链系统记录，防止随意篡改。相比传统电力交易模式实现溯源，具有电力功率实时匹配的特点，一定程度上与实际情况满足。

同时，在本实施例中，不考虑发电端与用电端之间由于变压器、线路长度等导致的线损，所有的线损费用可计入电网运营网络费，在此不做过多考虑，电网运营网络费用的多少可以有国家相关机构如能源局强制规定，也可以由电网建设运营方按照市场价格收取。

本实施例中，再需要考虑用户消纳某一种能源的意向，假如用电方有强烈意愿消纳清洁能源，将用户消纳的意图作为影响因素一并考虑。

则在进行价格撮合时，应满足以下公式：

J_发绿≤J_用绿+J_网+J_其他 (5)

公式(5)中，J_发绿表示发电商的绿色发电报价，J_用绿表示绿色用电报价。

同时，在电力匹配过程中，应满足以下条件：

公式(6)中，P_发绿表示发电商提供的实时绿色发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的绿色电力功率；m表示买了绿色电力功率的用户数量；P_用绿表示用电商需求的绿色用电功率。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于区块链的用于电力的溯源系统，其特征在于，包括报价获取模块、价格撮合模块、功率采集模块、电力匹配模块和区块链数据存储模块；

所述报价获取模块，用于分别获取发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价，并发送到区块链数据存储模块存储；

所述价格撮合模块，用于将发电商提供的发电报价和用电商提供的用电报价进行撮合比对，若满足价格撮合条件，则表示实现电力交易，否则不实现电力交易；

所述功率采集模块，用于采集发电商提供的发电功率和用电商需求的用电功率并发送到区块链数据存储模块存储；

所述电力匹配模块，用于将用电功率和任一发电商的发电功率进行匹配，若满足电力匹配条件，则进行电力交易并发送到区块链数据存储模块存储。

2.如权利要求1所述的一种基于区块链的用于电力的溯源系统，其特征在于，还包括电量计算模块，用于根据用电商的用电功率和时间计算用电商的累计用电量，发送到区块链数据存储模块存储。

3.如权利要求1所述的一种基于区块链的用于电力的溯源系统，其特征在于，还包括电费计算模块，用于根据电力匹配模块的匹配结果分别计算发电商的用电费用，发送到区块链数据存储模块存储。

4.如权利要求1所述的一种基于区块链的用于电力的溯源系统，其特征在于，所述功率采集模块每次采集的时间间隔为T，在时间间隔T内发电功率和用电功率保持不变。

5.基于权利要求1-4任一所述的一种基于区块链的用于电力的溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取任一发电商和用电商分别提供的发电报价J_发和用电报价J_用，并检测是否满足价格撮合条件的要求，若满足，则价格撮合成功，实现电力交易，跳转到S2；若不满足，则价格撮合不成功，无法实现电力交易，继续匹配其它发电商，价格撮合条件为：

J_发≤J_用+J_网+J_其他 (1)

公式(1)中，J_发表示发电报价，J_用表示用电报价，J_网表示网络费用；J_其他表示其它费用；

S2：采集发电商提供的发电功率P_发和用电商需求的用电功率P_用进行电力匹配，并检测是否满足电力匹配条件的要求，若满足表示从该发电商采购全部电力，否则采购剩余电力并继续匹配其它的发电商，直到满足用电商需求的用电功率为止，电力匹配的条件为：

公式(2)中，P_发表示发电商提供的实时发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的电力功率；m表示买了电力功率的用户数量；P_用表示用电商需求的用电功率；

S3：当电力交易开始后，计算用电商的累计用电量：

E_用＝P_用×t (3)

公式(3)中，E_用表示用电商的累计用电量，P_用表示用电商需求的用电功率，t表示用电时间；

S4：根据用电商的累计用电量计算用电费用，用电商完成支付并进行记录：

F_用＝E_用×J_用 (4)

公式(4)中，F_用表示用电费用，E_用表示用电商的累计用电量，J_用表示用电报价。

6.如权利要求5所述的一种基于区块链的用于电力的溯源方法，其特征在于，所述S2中，用电商需求的用电功率为P_用，从发电商A购买电力为P₁，从发电商B购买电力为P₂，从发电商C购买电力为P₃，则P₁+P₂+P₃＝P_用。

7.如权利要求5所述的一种基于区块链的用于电力的溯源方法，其特征在于，所述电力匹配的时间间隔为T，在时间间隔T内发电功率和用电功率保持不变。

8.如权利要求5所述的一种基于区块链的用于电力的溯源方法，其特征在于，当用电商采购清洁能源时，应优先匹配绿色发电商，则在进行价格撮合时，应满足以下公式：

J_发绿≤J_用绿+J_网+J_其他 (5)

公式(5)中，J_发绿表示发电商的绿色发电报价，J_用绿表示绿色用电报价。

9.如权利要求8所述的一种基于区块链的用于电力的溯源方法，其特征在于，当用电商采购清洁能源时，在电力匹配过程中，应满足以下条件：

公式(6)中，P_发绿表示发电商提供的实时绿色发电功率；P_买n表示n用户已经从发电商买了的绿色电力功率；m表示买了绿色电力功率的用户数量；P_用绿表示用电商需求的绿色用电功率。

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