CN113643150B - 一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法 - Google Patents

Abstract

一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法，涉及基于能源交易链的分布式竞价交易方法技术领域，将生产及出售电能的单位作生产节点，销售电能的节点作消费节点，虚拟电厂作权威节点建立电力交易区块链网络，通过消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点，生产节点响应能源交易请求发起竞价，权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC，权威节点根据发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点调度配电中心，为发起电力交易的用户节点供电，本发明可有效解决分布式能源的竞价困难、效率低下问题。

Description

一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法

技术领域

本发明涉及基于能源交易链的分布式竞价交易方法技术领域，具体涉及一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法。

背景技术

分布式能源在其建设过程中存在较多的障碍和挑战，主要体现在能源的开发、并网、交易等环节，需要长期的摸索和大量的投资，是一项复杂艰巨的系统工程。

虽然我国分布式能源交易探索已经取得了长足进展，但必须认识到，还存在较多的难点和壁垒亟待突破。首先，分布式发电源种类繁多，规模参差不齐，并且地理分布极为分散，导致电力管理、调度和维护需要较高的成本；其次，风电、光伏等发电源受限于自然条件，发电量不可预测，收益无法绝对保障。空间成本和自然条件受限导致构建一个中心化交易系统极为困难，即使该系统构建成功，也将面临运营和维护这一难题。

区块链具有分布式、自治、根据智能合约执行、信息保护以及溯源等特点，区块链去中心化的特征符合分布式能源系统的设计理念。

如何确保能源安全交易，根据需求进行能源动态调度、公平的维护市场交易、确保合理有效的利用能源以及系统中用户数据的隐私安全等是分布式能源系统亟待突破的技术问题，为解决上述技术问题，本发明提供一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法。

发明内容

本发明的目的在于：为解决背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种信誉竞价的分布式电力交易模型及方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种信誉竞价的分布式电力交易方法，包括以下步骤：

步骤一、将生产及出售电能的单位作为生产节点，将销售电能的节点作为消费节点，将虚拟电厂、配电中心作为权威节点建立电力交易区块链网络；

生产节点、消费节点和权威节点通过各自的服务器链接到区块链网络中，分别作为区块链网络的节点，由此建立整个区块链网络，所有节点共同维护整个区块链网络。消费节点中的任意节点可以发起交易，权威节点中的虚拟电厂对发起的交易进行信息的确认、打包并发布到区块链网络中。生产节点对发布的区块进行监听，并对相关交易进行竞价，一笔交易可能有多个生产节点参与竞价，区块链中智能合约根据的电力竞价交易模型对该交易的所有生产节点进行SC计算，最终确定SC最高的生产节点作为售电方。最后虚拟电厂调用配电中心进行电力输送，输送完毕，完成交易。

步骤二、消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点；

步骤三、生产节点响应能源交易请求，并发起竞价；

步骤四、权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC；

步骤五、权威节点中的虚拟电厂根据步骤四中发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点的配电中心为发起电力交易的用户节点供电；

步骤六、拟交易的生产节点收到配电中心的指令后向发起电力交易的用户节点供电；

步骤七、接受供电服务的消费节点对提供供电服务的生产节点进行服务评价，并将评价结果反馈至区块链区块中存储以便在对生产节点的信誉分值SC进行计算时使用。

进一步地，所述步骤四中竞价指标包括能源交易履约率、平均能源供给量、衰变服务质量、能源综合利用率，通过其计算发起竞价的生产节点的信誉分值SC的计算公式如下：

SC＝b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₄

其中，x₁为能源交易履约率，x₂为平均能源供给量，x₃为衰变服务质量，x₄为能源综合利用率，b_k(k＝1,2,3,4)为各项的权重且

进一步地，所述能源交易履约率x₁计算方式如下：

其中，O_com为当前生产节点在电力交易市场中已完成的售电的订单数，O_sum为当前生产节点在电力交易市场中需要完成的总订单数。

进一步地，所述平均能源供给量x₂计算方式如下：

其中，Q_τ为当前生产节点单位时间内交易量，T为24小时。

进一步地，所述衰变服务质量x₃计算方式如下：

其中，D_i为当前生产节点近5笔交易的服务质量分，i为当前生产节点近期的某笔交易，i≤5，α_i为第i笔交易的衰变因子。

进一步地，所述衰变因子α的计算方式如下：

其中，β时效性，β∈(0,1)，q为当前生产节点本笔交易中的能源交易量，Q为当前生产节点历史交易中已完成的能源交易总量，t_x当前生产节点历史交易总次数，T_x当前生产节点的当前交易次数，T_x＝t_x+1。

进一步地，所述能源综合利用率x₄计算方式如下：

x₄＝max(λ₁E_p+λ₂A_e+λ₃p)

其中，E_p为环保因子，A_e为弃能惩罚成本，p为当前交易报价，λ_i(i＝1,2,3)为各项因素的权重且

进一步地，所述环保因子E_p计算方式如下：

其中，Q_x(t)为能源在t时刻的交易量，Q_sum为能源交易总量，PS_x为清洁能源电价补贴，E_win为风电，E_sun为光伏太阳能，E_wa为水电，E_fir为火电；

所述弃能惩罚成本A_e的计算方式如下：

其中，p为当前交易报价，p_w(t)和p_s(t)分别为风电和光伏太阳能在t时刻的交易金额，C_w，C_s分别为风能和光伏太阳能的发电成本。

进一步地，所述电力交易区块链中包含多个区块，每个区块体上均记录着上一区块的ID，每个区块体均包括区块头和区块体，所述区块体中存储了电力交易信息，所述电力交易信息包括用户信息、售电方信息和交易信息，所述用户信息包含用户ID和计量设备ID；所述售电方信息包含售电方ID和售电方信誉分；所述交易信息包括本次交易ID、购电量、能源类型、服务评价、完成时间。

一种信誉竞价的分布式电力交易模型，所述模型包括：区块链发起交易模块，任意消费节点进行交易发起；交易确认模块，用于对发起的交易进行信息的确认、打包并发布到区块链网络中；智能合约模块，用于对交易中的所有生产节点进行SC计算，最终确定SC最高的生产节点作为售电方。

本发明的工作原理和有益效果：本发明将生产及出售电能的单位作生产节点，销售电能的节点作消费节点，虚拟电厂作权威节点建立电力交易区块链网络，通过消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点，生产节点响应能源交易请求发起竞价，权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC，权威节点根据发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点调度配电中心，为发起电力交易的用户节点供电，本发明可有效解决分布式能源的竞价困难、效率低下问题。

附图说明

图1是本发明能源交易框架示意图；

图2是本发明区块设计示意图；

图3是本发明信誉分值竞价响应图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

实施例1

如图1-3所示，一种信誉竞价的分布式电力交易方法，包括以下步骤：

步骤一、将生产及出售电能的单位作为生产节点，将销售电能的节点作为消费节点，将虚拟电厂、配电中心作为权威节点建立电力交易区块链网络，所述生产节点主要包括生产及出售火电、光伏太阳能、风电和水电的生产和出售电能的单位，所述消费节点主要包括充电桩、工业用电、储能设备、居民用电等电能消费单位；

其中，建立电力交易区块链网络的具体为：生产节点、消费节点和权威节点通过各自的服务器链接到区块链网络中，分别作为区块链的节点，由此建立整个区块链网络，所有节点共同维护整个区块链网络，消费节点中的任意节点可以发起交易，权威节点中的虚拟电厂对发起的交易进行信息确认、打包并将该交易信息发送至区块链网络中；生产节点对发布的区块进行监听，并对相关交易进行竞价，某一笔交易可能有多个生产节点参与竞价，区块链中智能合约根据提出的电力竞价交易模型对该交易的所有生产节点进行SC(信誉分值)计算，最终确定SC最高的生产节点作为售电方，后虚拟电厂调用配电中心进行电力输送，输送完毕交易完成；

步骤二、消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点；

步骤三、生产节点响应能源交易请求，并发起竞价；

步骤四、权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC；

步骤五、权威节点中的虚拟电厂根据步骤四中发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点的配电中心为发起电力交易的用户节点供电；

步骤六、拟交易的生产节点收到配电中心的指令后向发起电力交易的用户节点供电；

步骤七、接受供电服务的消费节点对提供供电服务的生产节点进行服务评价，并将评价结果反馈至区块链区块中存储以便在对生产节点的信誉分值SC进行计算时使用。

优选地，所述步骤四中竞价指标包括能源交易履约率、平均能源供给量、衰变服务质量、能源综合利用率，能源交易履约率和平均能源供给量代表生产节点的历史信誉和对能源市场交易的贡献值，是能源供给的数量指标，衰变服务质量和能源综合利用率代表生产节点的质量指标，用来评估生产节点的能源服务质量，通过以上是个竞价指标计算发起竞价的生产节点的信誉分值SC的计算公式如下：

SC＝b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₄

其中，x₁为能源交易履约率，x₂为平均能源供给量，x₃为衰变服务质量，x₄为能源综合利用率，b_k(k＝1,2,3,4)为各项的权重且

优选地，所述能源交易履约率也称合同完成百分比，是指实际交货与合同规定的交付额之比，是用来反应合同履行情况的重要指标，电力交易市场中反应生产节点售电时的历史信誉，为追求消费节点利益最大化，同时保证生产节点的服务质量，本申请将能源交易履约率作为对生产节点信誉分值SC的评估指标，能源交易履约率x₁的计算方式如下：

其中，O_com为当前生产节点在电力交易市场中已完成的售电的订单数，O_sum为当前生产节点在电力交易市场中需要完成的总订单数。

优选地，所述平均能源供给量生产节点平均能源供给量，反映了生产节点的在网电量，充足的在网电量能及时对电力交易市场的需求进行响应，反应生产节点在电力交易市场的参与度，一般参与度越高的生产节点具有较高的服务质量，本申请中对平均能源供给量进行计算时候，将一天分为τ个时间周期，τ＝{1,2......,T}，其中T＝24，平均能源供给量x₂计算方式如下：

其中，Q_τ为当前生产节点单位时间内交易量，T为24小时。

优选地，服务质量是对生产节点售电时售电服务的一种反馈，生产节点根据用户评价的服务质量进行服务优化，质量提升，以便在下次服务中进行改进，为了维持服务质量的准确性与时效性，本申请中为每笔交易的服务质量分配衰变因子时，主要考虑衰变因子和服务质量两个因素，其中服务质量指消费节点通过生产节点进行能源交易，期间售电的生产节点为本次能源交易提供相对应的服务，包括能源调度、能源传输、能源结算。每次能源交易成功接受本次交易的消费节点都会对本该次交易进行相应的服务质量评分，服务质量评分是分析当前售电的生产节点可靠性的重要指标，因此，本申请选择了当前售电的生产节点近5笔交易所得的服务质量的评分，从而对当前售电的生产节点进行近期服务进行评判。衰变服务质量x₃计算方式如下：

其中，D_i为当前生产节点近5笔交易的服务质量分，i为当前生产节点近期的某笔交易，i≤5，α_i为第i笔交易的衰变因子。

优选地，本申请中衰变因子α主要考虑了时效性和当前交易量在历史能源交易量中的占比。时效性是指达成的交易中，通常认为结算时间最新的交易具备更好的时效性，对双方动态变化的评估更加精确，衰变因子α的计算方式如下：

其中，β时效性，β∈(0,1)，q为当前生产节点本笔交易中的能源交易量，Q为当前生产节点历史交易中已完成的能源交易总量，t_x当前生产节点历史交易总次数，T_x当前生产节点的当前交易次数，T_x＝t_x+1。

优选地，能源供给主要由风电(E_win)、光伏太阳能(E_sun)、水电(E_wa)、火电(E_fir)组成，在进行能源综合利用率计算时，以利用率最大化为目标建立函数计算能源综合利用率，能源综合利用率x₄计算方式如下：

x₄＝max(λ₁E_p+λ₂A_e+λ₃p)

其中，E_p为环保因子，A_e为弃能惩罚成本，p为当前交易报价，λ_i(i＝1,2,3)为各项因素的权重且

优选地，所述环保因子E_p主要由清洁能源利用占比及补贴组成,环保因子E_p计算方式如下：

其中，Q_x(t)为能源在t时刻的交易量，Q_sum为能源交易总量，PS_x为清洁能源电价补贴，E_win为风电，E_sun为光伏太阳能，E_wa为水电，E_fir为火电；

所述弃能惩罚成本A_e由风电、光伏太阳能发电成本以及弃风弃光电量金额比例构成,弃能惩罚成本A_e的计算方式如下：

其中，p为当前交易报价，p_w(t)和p_s(t)分别为风电和光伏太阳能在t时刻的交易金额，C_w，C_s分别为风能和光伏太阳能的发电成本。

优选地，所述电力交易区块链中包含多个区块，每个区块体上均记录着上一区块的ID，每个区块体均包括区块头和区块体，所述区块体中存储了电力交易信息，所述电力交易信息包括用户信息、售电方信息和交易信息，所述用户信息包含用户ID和计量设备ID；所述售电方信息包含售电方ID和售电方信誉分；所述交易信息包括本次交易ID、购电量、能源类型、服务评价、完成时间。

一种信誉竞价的分布式电力交易模型，所述模型包括：区块链发起交易模块，任意消费节点进行交易发起；交易确认模块，用于对发起的交易进行信息的确认、打包并发布到区块链网络中；智能合约模块，用于对交易中的所有生产节点进行SC计算，最终确定SC最高的生产节点作为售电方。

本发明的工作原理及有益效果如下：本发明将生产及出售电能的单位作生产节点，销售电能的节点作消费节点，虚拟电厂作权威节点建立电力交易区块链网络，通过消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点，生产节点响应能源交易请求发起竞价，权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC，权威节点根据发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点调度配电中心，为发起电力交易的用户节点供电，本发明可有效解决分布式能源的竞价困难、效率低下问题。

由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将生产及出售电能的单位作为生产节点，将销售电能的节点作为消费节点，将虚拟电厂、配电中心作为权威节点建立电力交易区块链网络；

步骤二、消费节点向电力交易区块链网络发起能源交易请求，权威节点将能源交易请求打包并广播给各生产节点；

步骤三、生产节点响应能源交易请求，并发起竞价；

步骤四、权威节点通过电力交易区块链网络获得各个生产节点的竞价指标，并通过其计算发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC，所述竞价指标包括能源交易履约率、平均能源供给量、衰变服务质量、能源综合利用率，通过其计算发起竞价的生产节点的信誉分值SC的计算公式如下：

SC＝b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₄x₄ (1)

其中，SC为发起竞价的生产节点的信誉分值，x₁为能源交易履约率，x₂为平均能源供给量，x₃为衰变服务质量，x₄为能源综合利用率，b_k(k＝1,2,3,4)为各项的权重且

所述能源综合利用率计算方式如下：

x₄＝max(λ₁E_p+λ₂A_e+λ₃p) (2)

其中，x₄为能源综合利用率，E_p为环保因子，A_e为弃能惩罚成本，p为当前交易报价，λ_i(i＝1,2,3)为各项因素的权重且

所述环保因子E_p计算方式如下：

其中，Q_x(t)为能源在t时刻的交易量，Q_sum为能源交易总量，PS_x为清洁能源电价补贴，E_win为风电，E_sun为光伏太阳能，E_wa为水电，E_fir为火电；

所述弃能惩罚成本A_e的计算方式如下：

其中，p为当前交易报价，p_w(t)和p_s(t)分别为风电和光伏太阳能在t时刻的交易金额，C_w，C_s分别为风能和光伏太阳能的发电成本；

步骤五、权威节点中的虚拟电厂根据步骤四中发起竞价的各个生产节点的信誉分值SC确定拟交易的生产节点，权威节点的配电中心为发起电力交易的用户节点供电；

步骤六、拟交易的生产节点收到配电中心的指令后向发起电力交易的用户节点供电；

步骤七、接受供电服务的消费节点对提供供电服务的生产节点进行服务评价，并将评价结果反馈至区块链区块中存储以便在对生产节点的信誉分值SC进行计算时使用。

2.根据权利要求1所述的一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，所述能源交易履约率计算方式如下：

其中，x₁为能源交易履约率，O_com为当前生产节点在电力交易市场中已完成的售电的订单数，O_sum为当前生产节点在电力交易市场中需要完成的总订单数。

3.根据权利要求1所述的一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，所述平均能源供给量计算方式如下：

其中，x₂表示平均能源供给量，Q_τ为当前生产节点单位时间内交易量，T为24小时。

4.根据权利要求1所述的一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，所述衰变服务质量计算方式如下：

其中，X₃为衰变服务质量，D_i为当前生产节点近5笔交易的服务质量分，i为当前生产节点近期的某笔交易，i≤5，α_i为第i笔交易的衰变因子。

5.根据权利要求4所述的一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，所述衰变因子α的计算方式如下：

其中，β时效性，β∈(0,1)，q为当前生产节点本笔交易中的能源交易量，Q为当前生产节点历史交易中已完成的能源交易总量，t_x当前生产节点历史交易总次数，T_x当前生产节点的当前交易次数，T_x＝t_x+1。

6.根据权利要求1所述的一种信誉竞价的分布式电力交易方法，其特征在于，所述电力交易区块链中包含多个区块，每个区块体上均记录着上一区块的ID，每个区块体均包括区块头和区块体，所述区块体中存储了电力交易信息，所述电力交易信息包括用户信息、售电方信息和交易信息，

所述用户信息包含用户ID和计量设备ID；

所述售电方信息包含售电方ID和售电方信誉分；

所述交易信息包括本次交易ID、购电量、能源类型、服务评价、完成时间。

7.一种信誉竞价的分布式电力交易模型，用于权利要求1所述的电力交易方法，其特征在于，所述模型包括：

区块链发起交易模块，任意消费节点进行交易发起；

交易确认模块，用于对发起的交易进行信息的确认、打包并发布到区块链网络中；

智能合约模块，用于对交易中的所有生产节点进行SC计算，最终确定SC最高的生产节点作为售电方。

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