CN113988956A

CN113988956A - 基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法和系统

Info

Publication number: CN113988956A
Application number: CN202111587600.9A
Authority: CN
Inventors: 赵勇; 陆宏智; 曾景; 黄成�; 俞耀文; 李远征; 梁潇; 雷舒娅
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology; Global Energy Interconnection Research Institute; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology; Global Energy Interconnection Research Institute; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-01-28

Abstract

本发明公开了一种基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法和系统，属于分布式电力交易领域，包括：售购双方生成包含电量曲线的中长期交易申请，通过智能合约上传至区块链；电网企业调用智能合约从区块链获取交易申请进行校核；若需要转让合约，合约出让者和寻求出让者达成转让意向后通过智能合约完成合约所有权和资产转移；区块链依据存储的合约转让记录确认合约最终所有权；智能合约从现货市场获取实时电价，使用差价合约结算各方费用。本申请采用电量分解曲线进行中长期交易，交易电量附带时标，便于衔接现货市场；交易合约建立后允许合约转让，保障交易灵活性；提高跨部门跨市场数据处理、分析、溯源和监管的效率。

Description

基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法和系统

技术领域

本发明属于分布式电力交易领域，更具体地，涉及基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法和系统。

背景技术

区块链是一种使用密码学原理保证存储数据可信的分布式数据库，基于区块链技术提供的可靠数据环境，可以在市场内外搭建透明可信的数据共享环境，打破不同部门、不同市场之间的数据壁垒，大幅降低跨部门、跨市场数据收集和处理的信任成本。智能合约是一种无需可信中介参与即可自动完成合约条件的计算机协议，基于智能合约技术设计带曲线的符合现货市场建设需求的中长期交易方法，可以让交易在无需权威担保的情况下，依照预设的逻辑自动执行，降低市场运营部门的交易管理成本，提高交易效率。基于区块链和智能合约技术开发的应用程序被称为DAPP (decentralized application)，运营DAPP的任一区块链节点都可作为服务端为客户端提供服务。

随着新一轮电力体制改革有序推进，建设电力现货市场成为当前电力改革的重点内容。在摸索如何建设电力现货市场的过程中，现有的电力中长期市场规则应基于现货市场建设的需要做出相应调整，使新的电力中长期市场能够与电力现货市场衔接。为此，现货市场需从中长期市场获取交易结果、分解曲线等交易数据，这个过程将涉及市场内不同部门、以及不同市场间的数据采集和分析。由于市场内部数据由不同市场对应部门独立存储、维护，导致跨部门、跨市场的数据收集和分析存在较高的信任成本，这不仅给中长期交易的溯源和监管带来了困难，也为衔接现货交易的工作提高了难度，降低了交易执行的效率。引入现货市场后，中长期市场的交易结算方式从包含实物交割的物理合约向不含实物交割的金融合约转变，合约出让交易可能变得更加频繁，这也对交易系统的服务端数据吞吐量和信息处理能力提出了更高的要求。换言之，目前中长期市场交易领域存在信任成本高、数据共享过程复杂等问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法和系统，为电力现货市场过渡期的中长期市场提供了一种可行的交易及出让结算方法，提高了跨部门、跨市场的数据处理和分析、交易溯源和监管的效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法，包括：

S1：售电方和购电方达成交易意向，依据包括成交电价和分解曲线的交易信息生成交易申请，并通过智能合约上传至区块链；

S2：电网企业调用智能合约从区块链上获取所述交易申请，经过交易校核后返回审核意见；当所述审核意见为批准交易时合约签订成功；

当需要变动已签订合约的所有权时，所述基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法还包括：

S3：合约出让者和寻求出让者达成合约转让意向，并将转让申请通过智能合约上传至区块链，以使智能合约进行合约所有权和财产转移；区块链内存储所有合约转让记录并依据记录确认合约最终所有权。

在其中一个实施例中，所述方法还包括合约执行，所述合约执行包括：

S4：智能合约依据区块链内合约记录交易价格、分解曲线和现货市场实时电价，使用差价合约结算规则结算各方费用。

在其中一个实施例中，所述S4中：

差价合约的电费结算规则为：

其中，T表示合约涉及的市场时段数目，

为购方依据差价合约的花销，

为售方差价合约的收益，

为分解至时段t的合约电量，

为预先协定的时段t的合约成交电价，

为现货市场电价。

在其中一个实施例中，所述S1包括：

售电方和购电方通过双边协商达成交易意向后，通过调用智能合约提交所述交易申请，交易申请至少包括：交易参与者、交易周期、成交价格和分解曲线，所述交易申请提交后将储存在区块链上，等待电网企业审核。

在其中一个实施例中，所述S2包括：

S21：电网企业调用智能合约从区块链获取所述交易申请，对交易进行安全校核；

S22：若通过安全校核，则电网企业通过智能合约批准交易，此时交易合约生效；若交易未通过安全校核，则电网企业退回交易请求并给出调整意见。

在其中一个实施例中，所述S22之后，所述方法还包括：

售电方和购电方依据所述调整意见对回退的交易合约进行修改，再将修改后的交易合约经智能合约上传至区块链，以供电网企业二次安全校核。

在其中一个实施例中，所述区块链内存储所有合约转让记录并依据记录确认合约最终所有权，包括：区块链存储每次合约转让交易记录，当合约转让交易开放时间结束，智能合约读取区块链上所有交易记录，依此记录确认交易合约的售购方和交易执行期间的结算主体。

按照本发明的另一方面，提供了基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易系统，包括：去中心化应用DAPP层、智能合约层和区块链层；

所述DAPP层包括：电网企业模块和售购模块；

所述售购模块，用于达成交易意向并依据包括成交电价和分解曲线的交易信息生成交易申请，并通过智能合约层上传至区块链层；

所述电网企业模块，用于调用智能合约从区块链层上获取所述交易申请，经过交易校核后返回审核意见；当所述审核意见为批准交易时合约签订成功；

所述售购模块，还用于当合约出让者和寻求出让者达成合约转让意向，并将转让申请通过智能合约层上传至区块链层，以使智能合约进行合约所有权和财产转移；在区块链内存储所有合约转让记录并依据记录确认合约最终所有权。

在其中一个实施例中，所述DAPP层还包括：

管理员模块，用于监管电力市场交易，对所有用户账户进行准入、逐出和账户类型修改。

在其中一个实施例中，所述智能合约层依据区块链内合约记录交易价格、分解曲线和现货市场实时电价，使用差价合约结算规则结算各方费用。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

（1）基于区块链和智能合约技术设计了一种可以衔接电力现货市场的中长期交易方法和系统，交易合约签订时需附带分解曲线，便于中长期合约衔接至现货市场；允许合约持有者进行合约转让操作，提高市场灵活性。使用区块链技术，在中长期电力交易市场中搭建了一个保证信息可信的数据共享环境，打通了市场内部和市场间的信息壁垒，降低了跨部门、跨市场数据采集和分析的信任成本：

（2）使用智能合约技术，针对电力现货市场建设期中长期市场的契约关系和合约内容，设计了可在无权威介入的情况下自动运行的衔接电力现货市场的中长期交易智能合约，采用金融性的差价合约进行结算，降低了监管部门的监督成本，提高了交易执行效率：

（3）设计DAPP作为衔接电力现货市场的中长期交易系统的顶层架构，用户侧可使用DAPP向系统内任一区块链节点发送请求，即可实现系统内全局的信息更新，实现了分布式的服务端响应，降低了市场运营者对服务端的维护压力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法，包括：

S2：电网企业调用智能合约从区块链上获取交易申请，经过交易校核后返回审核意见；当审核意见为批准交易时合约签订成功；

在其中一个实施例中，方法还包括合约执行，合约执行包括：

在其中一个实施例中，S4中：

差价合约的电费结算规则为：

其中，T表示合约涉及的市场时段数目，

为购方依据差价合约的花销，

为售方差价合约的收益，

为分解至时段t的合约电量，

为预先协定的时段t的合约成交电价，

为现货市场电价。

下文对本发明方法进行详细介绍，图1是本发明实施例提供的基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易方法的流程图；具体步骤如下：

步骤1：交易主体达成交易意向，确定成交电价、分解曲线等必要信息，通过智能合约提起交易申请，等待审核意见：

电能的购售方通过双边协商达成交易意向后，通过调用相关智能合约提交申请，交易申请应包含交易参与者、交易周期、成交价格、分解曲线等构成合约的必要数据，交易申请提交后将储存在区块链上，等待电网企业审核：

步骤2：电网企业获取交易意向，经交易校核后返回审核意见：

电网企业通过智能合约从区块链中获取所有待审核的交易意向，根据已发布的市场主体交易电量等约束对所有交易进行校核，若交易通过校核，则批准交易申请，交易生效；若交易未通过校核，则电网企业退回交易请求，并给出调整意见：

若需要变动已签订合约的所有权，进入合约转让步骤3，步骤3包括：步骤3.1和步骤3.2，具体如下：

步骤3.1：合约出让者和求购者达成合约转让意向，使用智能合约完成合约所有权和财产转移：

交易生效后，交易合约持有者可以通过出让交易转移合约所有权，同时所有人可以从持有者购买其拥有的合约。合约出让双方形成交易意向后，通过智能合约完成合约所有权与出让交易资金的流转过程：

步骤3.2：在区块链内存储所有合约转让记录并依据记录确认合约最终所有权：

每次合约转让交易记录都被存储在区块链中，当合约转让交易开放时间结束，智能合约读取区块链上所有交易记录，依此记录确认交易合约的售购方，确认交易执行期间的结算主体：

步骤4：智能合约获取现货价格，依据差价合约结算电费：

交易实际执行阶段，智能合约从现货市场获取现货电价，并根据合约成交电价、分解曲线等信息，根据差价合约结算规则，计算该时段交易双方的中长期合约电费：

差价合约在电力市场中不涉及实际电力商品的交割，作为一种提前锁定收益和支出的工具，用于规避现货市场的价格风险，差价合约的电费结算规则：

其中，T表示合约涉及的市场时段数目，

为购方依据差价合约的花销，

为售方差价合约的收益，

为分解至时段t的合约电量，

为预先协定的时段t的合约成交电价，

为现货市场电价：

步骤5：购电方向售电方支付交易费用，依据差价合约结算的电费，购电方将交易费用通过智能合约发送至售电方账户，完成合约电费交付。

在其中一个实施例中，S1包括：

售电方和购电方通过双边协商达成交易意向后，通过调用智能合约提交交易申请，交易申请至少包括：交易参与者、交易周期、成交价格和分解曲线，交易申请提交后将储存在区块链上，等待电网企业审核。

在其中一个实施例中，S2包括：

S21：电网企业调用智能合约从区块链获取交易申请，对交易进行安全校核；

在其中一个实施例中，S22之后，方法还包括：

售电方和购电方依据调整意见对回退的交易合约进行修改，再将修改后的交易合约经智能合约上传至区块链，以供电网企业二次安全校核。

在其中一个实施例中，区块链内存储所有合约转让记录依据记录确认合约最终所有权包括：

区块链存储每次合约转让交易记录，当合约转让交易开放时间结束，智能合约读取区块链上所有交易记录，依此记录确认交易合约的售购方和交易执行期间的结算主体。

DAPP层包括：电网企业模块和售购模块；

售购模块，用于达成交易意向并依据包括成交电价和分解曲线的交易信息生成交易申请，并通过智能合约层上传至区块链层；

电网企业模块，用于调用智能合约从区块链层上获取交易申请，经过交易校核后返回审核意见；当审核意见为批准交易时合约签订成功；

售购模块，还用于当合约出让者和寻求出让者达成合约转让意向，并将转让申请通过智能合约层上传至区块链层，以使智能合约进行合约所有权和财产转移；在区块链内存储所有合约转让记录并依据记录确认合约最终所有权。

在其中一个实施例中，DAPP层还包括：

管理员模块，用于监管电力市场交易，对所有用户账户进行准入、逐出和账户类型修改。需要说明的是，上述仅用于举例说明管理员的功能，管理员模块执行不限于上述列举操作。

在其中一个实施例中，智能合约层依据区块链内合约记录交易价格、分解曲线和现货市场实时电价，使用差价合约结算规则结算各方费用。

图2是本发明实施例提供的基于智能合约的衔接电力现货市场中长期交易系统的结构示意图，交易系统包括区块链层、智能合约层和DAPP层三部分。

1. DAPP层，位于系统顶层，为用户提供与系统交互的接口。DAPP层负责从用户端接收请求和相关信息，并根据请求触发相应的智能合约。根据电力交易系统接入者类型的不同，本系统将用户分为售购电用户、电网企业和管理员，提供对应功能模块。

1) 售购电用户模块包括发起交易、电费缴纳、账户流水、交易出让和用户相关交易溯源。发起交易用于提出一笔交易申请，随后交由电网企业审核。电费缴纳用于购电方缴纳交易结算后待缴清的电费。账户流水用于查询账户余额变动情况，便于用户监管资金。交易出让用于合约拥有者或求购者执行交易合约的出让操作。用户相关交易溯源用于查询与账户相关的所有交易及交易的详细记录，包括协定的交易合约内容、审核时间及意见、缴费明细等信息。

2) 电网企业模块包括交易审核功能。交易审核用于对提交的交易申请进行审核，管理员对交易执行校核后给出审批意见，通过则交易合约形成，不通过则返回调整意见供售购电用户参考。

3) 管理员模块包括全交易溯源、用户管理等功能。全交易溯源用于为管理员提供系统内发生的所有交易详细记录，提供监管依据。用户管理用于对系统内所有用户账户进行准入、逐出、账户类型修改等操作。

2.智能合约层，由部署于区块链上的智能合约组成。智能合约层接收到来自系统顶层的合约调用请求后，智能合约被触发，依据请求内容在无需可信中介担保和参与的情况下执行约定的服务。本系统智能合约层的设计基于图1所示基于区块链和智能合约技术的衔接电力现货市场的中长期交易方法，提供交易管理、合同出让、电费结算与支付、信息溯源等服务。

1)交易管理服务包括交易建立、交易审核子服务。交易建立由售购电用户发起，用户间达成交易意向后，约定好由其中一方设置交易参数，通过智能合约存储于区块链上，等待电网企业审核。交易审核服务由电网企业调用，电网企业通过智能合约收集到所有待审核的交易申请，对交易进行校核后给出审核意见，通过校核的交易即生效执行，未通过校核的交易被退回，同时给出调整意见供售购电用户调整。

2)合同出让服务由合约拥有者调用，合约拥有者与求购者达成合约出让意向后，拥有者调用智能合约发起合约出让交易请求，设定合约出让目标账户、出让交易分解曲线以及出让交易价格等信息，合约求购者同意请求后，依照设定的信息完成合约部分或全部电量的所有权变更和转让交易的资金交付过程。

3)电费结算与支付服务包括现货电价更新、电费结算、电费支付子服务。现货电价更新服务在交易执行期间自动调用，用于定时更新现货市场的交易电价，用于中长期差价合约的结算工作。电费结算服务在交易执行期间自动调用，根据区块链上存储的交易合约所有者、成交电量电价、现货市场电价等信息，依照差价合约规则得到合约售购电方应缴或应得的电费数额。电费支付服务由交易主体调用，交易主体根据结算的差价电费，通过智能合约向另一方交付相应的费用，在此过程中由智能合约记录下电费流水，存于区块链供用户查询。

4)信息溯源服务可由任意用户调用，根据用户类型不同，拥有的信息溯源权限存在差异。对于售购电用户，可溯源的信息包括个人账户流水、用户拥有的交易信息以及相关交易转让信息；对于管理员用户，可溯源的信息包括所有电力交易及合约转让交易数据、所有账户流水，以及所有用户准入的相关信息。

3.区块链层，位于系统底层，作为可信的分布式账本为系统提供数据服务，由市场运营机构、电网企业、有关监管部门以及拥有一定算力或是拥有监督管理权的机构共同作为区块链节点运行和维护。本实施例区块链层基于以太坊架构设计，关键技术细节包括分布式存储架构、Kademlia 密码算法、POW共识协议以及运行智能合约的以太坊虚拟机环境等内容。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。