CN114493709A - 电力需求响应交易补贴计算方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法、系统及装置,所述方法包括:构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;智能合约负荷加密读取模块发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥,智能量测终端使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴;本发明有效提高需求响应补贴计算和核发效率,同时可保持多市场主体对需求响应交易的信任。
Description
技术领域
本发明涉及电力需求响应交易补贴计算领域,尤其是涉及一种电力需求响应交易补贴计算。
背景技术
现阶段,高比例新能源将广泛接入电网,加剧了电力供给平衡压力,地区电网的季节性、时段性供需紧张问题将愈发突出。电力需求响应是国内外应对该问题的主要途径。电网公司研判次日需要执行需求响应后,可组织需求侧市场主体参与响应申报并获得响应补贴。电力需求响应一方面可以缓解电力系统运行压力、延缓电网建设投资,另一方面可降低用户的用能成本,实现电网企业与电力用户的双赢。
相关企业已开展区块链技术在需求响应业务中的应用研究以应对传统中心化需求响应在市场可信竞价交易和响应补贴结算滞后等方面的问题。然而,在需求响应交易结算过程中,需要验证用户响应有效性和实际响应量,在执行智能合约时需要读取区块链上存储的用户负荷信息,而该信息可能泄露用户的商业机密。用户负荷信息隐私保护与区块链数据透明可追溯的技术优势形成了面向电力需求响应的区块链方案发展的现实矛盾。可见,区块链技术在电力需求响应交易中的应用,特别是用户需求响应补贴计算隐私保护方面还有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力需求响应交易补贴计算,旨在解决电力需求响应交易补贴计算。
本发明提供一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法,包括:
S1、根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
S2、在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,智能合约负荷加密读取模块发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥,智能量测终端使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
S3、智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴。
本发明还提供一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算系统,包括:
业务架构模块:用于根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
智能合约负荷加密读取模块:用于在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥;
智能量测终端:用于使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
智能合约需求响应量计算模块:用于读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴。
本发明实施例还提供一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序,所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
采用本发明实施例,在联盟链架构下通过同态加密算法能够在不泄露用户负荷隐私数据条件下,通过智能合约模块实现用户需求响应自动计量与补贴计算,有效提高需求响应补贴计算和核发效率,同时可保持多市场主体对需求响应交易的信任。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的流程图。
图2是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的简化流程图。
图3是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算系统系统的示意图。
图4是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算装置示意图。
附图标记说明:
310:业务架构模块;320:智能合约负荷加密读取模块;330:智能量测终端;340:智能合约需求响应量计算模块。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
方法实施例
根据本发明实施例,提供了一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法,图1是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的流程图,如图1所示,具体包括:
S1、根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
S2、在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,电网公司调用智能合约负荷加密读取模块发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥,生成同态加密密钥具体包括:随机选取两个大质数p和q,计算p和q乘积N以及p-1和q-1的最小公倍数λ,随机选取整数g满足:
S3、智能量测终端使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
智能量测终端使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密具体包括:
c=E[m,r]=gm·rNmodN2 公式2;
得到用户在响应时段t内的基线负荷数据密文和响应日负荷数据密文表示为:
S4、电网公司调用智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
S4具体包括:
智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,所述负荷压减量密文为:
利用私钥λ解密用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,所述用户负荷压减量明文为:
其中,ΔLt表示用户在响应时段t内的负荷压减量明文;
根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴为:
其中,R表示用户获得的需求响应补贴,Qbid表示用户日前申报出清得到的需求响应指标,p表示市场出清补贴价格,ρ表示需求响应有效性判定规则要求的最低响应量比例,当用户实际需求响应量大于响应指标的ρ倍时可获得响应补贴;
所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
具体实施方法如下:
图2是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的简化流程图,如图2所示,
步骤1:针对电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,设置参与需求响应交易补贴计算业务的主体,提出面向需求响应交易的联盟链部署方式,构建基于联盟链技术的需求响应交易结算业务架构。
具体如下:
根据区块链网络范围,区块链可以划分为公有链、联盟链和私有链。公有链完全对外开放,任何人都可以使用,没有权限的设定;私有链不对外开放,多在单位、组织内使用。联盟链介于公有链和私有链之间,通常链上有多个决策点,应用场景如企业间物流、金融交易结算等,相关业务场景由不同权限的人参与,具有身份认证和权限设置要求,节点数量相对固定。联盟链适合于行业间的互联互信,为业务构建信任桥梁。电力需求响应涉及电网公司、多元需求侧主体如电力用户、储能设备、聚合商、虚拟电厂,以及相关监管机构,考虑到参与主体和业务需求,面向电力需求响应交易结算的区块链方案宜采用联盟链模式。
为实现基于联盟链和同态加密的需求响应补贴计算,本发明从系统构成角度出发,设计基于联盟链技术的电力需求响应补贴计算业务架构,主要由用户层、业务逻辑层、系统应用层3部分构成。
1)用户层主要电网公司、需求侧主体和市场监管机构构成。其中,需求侧主体包括电力大用户、储能设备、负荷聚合商、虚拟电厂等。电网公司为需求响应服务需求方,在日前发布需求响应容量需求,组织需求侧主体申报响应容量与补贴价格,出清得到市场补贴价格与用户响应指标,需求响应结束后根据用户实际响应电量为其提供响应补贴;需求侧主体竞价获得需求响应指标在电网公司要求的时间段内压减负荷,根据需求响应有效性判定和响应量计量规则得到实际响应电量,获得响应补贴;市场监管机构通常为省能源局等政府机构,负责对需求响应业务启动、交易、执行、结算等过程进行市场监管。
2)业务逻辑层包含区块链的信息网络、数据结构以及区块链平台分布式账本、智能合约、加密算法等技术。区块链构成采用所述联盟链的模式,区块链网关嵌入需求侧智能量测终端。业务逻辑层的智能合约部分包含电力需求响应补贴计算中所涉及的所有智能合约模块,包括终端负荷读取模块、响应量计量模块、密钥分享模块、密钥收集与重构模块,以及节点初始化等辅助模块。
所述智能合约模块在区块链部署初期由联盟链成员共同编写完成,通过虚拟机认可的编程语言编译、部署上链;联盟链节点在需求响应补贴计算业务流程中通过正确的智能合约模块地址、名称、模块名以及参数输入信息调用合约模块,实现对应功能,获取反馈信息,并将调用过程及结果存储于区块链中。各合约模块分别服务于需求响应补贴计算中的不同功能。
3)系统应用层涵盖了电力需求响应补贴计算业务流程,包括市场主体准入、节点账户增删、需求响应有效性判定、用户响应补贴计算与核发等。
步骤2:在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,电网公司调用智能合约负荷加密读取模块对用户侧智能量测终端下达负荷数据上传指令并生成Paillier同态加密密钥(N,g);智能量测终端将加密后的用户真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链。
具体如下:
1)调用智能合约负荷加密读取模块,生成Paillier同态加密密钥:随机选取两个大质数p和q,计算得到乘积N以及p-1、q-1的最小公倍数λ,随机选取整数g满足
c=E[m,r]=gm·rNmodN2 公式2;
由于r的选取是随机的,对给定用户负荷信息明文m,可得到不同的密文c,但解密后可以还原出相同的明文m,从而保证了用户负荷隐私信息不泄露。得到用户在响应时段t内的基线负荷数据密文和响应日负荷数据密文表示为
步骤3:智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对其进行解密得到用户负荷压减量明文,按事前写入的需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
具体如下:
1)调用智能合约需求响应量计算模块计算用户负荷压减量密文,表示为:
2)利用私钥λ解密得到用户负荷压减量明文,表示为
其中,ΔLt表示用户在响应时段t内的负荷压减量明文。
3)按事前写入的需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,表示为:
其中,R表示用户获得的需求响应补贴,Qbid表示用户日前申报出清得到的需求响应指标,p表示市场出清补贴价格,ρ表示需求响应有效性判定规则要求的最低响应量比例,当用户实际需求响应量大于响应指标的ρ倍时可获得响应补贴。
采用本发明实施例,针对区块链环境下的用户需求响应补贴计算存在的用电负荷信息隐私泄露问题,提出一种基于联盟链和同态加密的需求响应补贴计算方法,在联盟链架构下通过Paillier同态加密算法能够在不泄露用户负荷隐私数据条件下,通过智能合约模块实现用户需求响应自动计量与补贴计算,有效提高需求响应补贴计算和核发效率,同时可保持多市场主体对需求响应交易的信任。
系统实施例
根据本发明实施例,提供了一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算系统,图3是本发明实施例的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算系统系统的示意图,如图3所示,包括:
业务架构模块:用于根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
调用智能合约负荷加密读取模块:用于在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥;
调用智能合约负荷加密读取模块具体用于:随机选取两个大质数p和q,计算p和q乘积N以及p-1和q-1的最小公倍数λ,随机选取整数g满足:
智能量测终端:用于使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
c=E[m,r]=gm·rNmodN2 公式2;
得到用户在响应时段t内的基线负荷数据密文和响应日负荷数据密文表示为:
智能合约需求响应量计算模块:用于读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
智能合约需求响应量计算模块具体用于:
读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,所述负荷压减量密文为:
利用私钥λ解密用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,所述用户负荷压减量明文为:
其中,ΔLt表示用户在响应时段t内的负荷压减量明文;
根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴为:
其中,R表示用户获得的需求响应补贴,Qbid表示用户日前申报出清得到的需求响应指标,p表示市场出清补贴价格,ρ表示需求响应有效性判定规则要求的最低响应量比例,当用户实际需求响应量大于响应指标的ρ倍时可获得响应补贴;
所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例,各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解,在此不再赘述。
装置实施例一
本发明实施例提供一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算,如图4所示,包括:存储器40、处理器42及存储在存储器40上并可在处理器42上运行的计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
装置实施例二
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序,程序被处理器42执行时实现上述方法实施例中的步骤。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为:ROM、RAM、磁盘或光盘等。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替本发明各实施例技术方案,并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
S2、在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,电网公司调用智能合约负荷加密读取模块发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥;
S3、智能量测终端使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
S4、电网公司调用智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述S4具体包括:
智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,所述负荷压减量密文为:
利用私钥λ解密用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,所述用户负荷压减量明文为:
其中,ΔLt表示用户在响应时段t内的负荷压减量明文;
根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴为:
其中,R表示用户获得的需求响应补贴,Qbid表示用户日前申报出清得到的需求响应指标,p表示市场出清补贴价格,ρ表示需求响应有效性判定规则要求的最低响应量比例,当用户实际需求响应量大于响应指标的ρ倍时可获得响应补贴;
所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
5.一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算系统,其特征在于,包括:
业务架构模块:用于根据电力需求响应交易补贴计算的具体业务需求,构建基于联盟链的需求响应交易补贴结算业务架构;
智能合约负荷加密读取模块:用于在基于联盟链的需求响应交易结算业务架构下,当次需求响应交易结束后,发送负荷数据上传指令到用户侧智能量测终端,并生成同态加密密钥;
智能量测终端:用于使用同态加密密钥将用户真实负荷数据加密,将加密后的真实负荷数据经联盟链主体共识后上传至联盟链;
智能合约需求响应量计算模块:用于读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,对用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述智能合约需求响应量计算模块具体用于:
智能合约需求响应量计算模块读取联盟链上存储的用户真实负荷加密数据,计算用户负荷密文得到用户负荷压减量密文,所述负荷压减量密文为:
利用私钥λ解密用户负荷压减量密文进行解密得到用户负荷压减量明文,所述用户负荷压减量明文为:
其中,ΔLt表示用户在响应时段t内的负荷压减量明文;
根据需求响应有效性判定规则和当次需求响应市场出清价格计算用户响应补贴,所述响应补贴为:
其中,R表示用户获得的需求响应补贴,Qbid表示用户日前申报出清得到的需求响应指标,p表示市场出清补贴价格,ρ表示需求响应有效性判定规则要求的最低响应量比例,当用户实际需求响应量大于响应指标的ρ倍时可获得响应补贴;
所述响应补贴经联盟链主体共识后上传至联盟链用于补贴发放和信息可信存证。
9.一种基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算装置,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于联盟链和同态加密的需求响应交易补贴计算方法的步骤。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20200157742A1 (en) * | 2017-11-28 | 2020-05-21 | South China University Of Technology | Novel device for deacidifying, reinforcing and strengthening ancient books |
CN115801474A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-03-14 | 天聚地合(苏州)科技股份有限公司 | 基于隐私计算的电力交易方法和系统、用电端和发电端 |
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2022
- 2022-01-29 CN CN202210110820.0A patent/CN114493709A/zh active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115801474B (zh) * | 2023-02-13 | 2023-06-20 | 天聚地合(苏州)科技股份有限公司 | 基于隐私计算的电力交易方法和系统、用电端和发电端 |
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