CN114612017B - 一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法 - Google Patents

一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法 Download PDF

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CN114612017B CN202210506181.XA CN202210506181A CN114612017B CN 114612017 B CN114612017 B CN 114612017B CN 202210506181 A CN202210506181 A CN 202210506181A CN 114612017 B CN114612017 B CN 114612017B
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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法，方法包括：基于所述分布式能源系统中的所有节点构建不同的区块链；每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点；该方法安全性强，不仅匹配最优置换值，还能够将供需报量进行拆分匹配，提高了资源置换的效率和双方收益。

Description

一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法
技术领域
本发明涉及分布式能源领域，尤其涉及一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法。
背景技术
分布式能源指分布在用户端的能源综合利用系统，其中，一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅，利用一切可以利用的资源；二次能源以分布在用户端的热电冷值联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。在环境保护上，分布式能源将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标。在能源的输送和利用上，分片布置以减少长距离输送能源的损失，有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。
分布式能源容量规模小、资源置换周期短的，需要相较于传统资源置换方法更加灵活的资源置换手段。例如，专利文献CN110400144A公开了一种基于区块链的电力交易方法，应用于目标区块链，目标区块链包括用电方节点和售电方节点，其中，用电方节点和售电方节点上存储有智能合约，智能合约用于对用电方节点和售电方节点需求进行发布和完成对应用电方节点和对应售电方节点的交易，包括：当接收到目标用电方节点发布的购电请求时，依据购电请求在所述目标区块链的售电方节点中选取目标售电方节点；目标用电方节点和目标售电方节点发起交易并签署合同；依据合同执行目标用电方节点和目标售电方节点的交易。
上述方案能够实现分布式能源的快速灵活资源置换，但是，由于分布式能源系统中不同的发电方式的成本不同，导致不同的发电方式下的产生单位电量的成本不同，并且不同发电方式覆盖的区域不同，从而在不同用电负荷情况下，供需双方的动态变化会影响民众的基本用电需求。因而，需要寻求一种能够平衡用电方需求和发电方利益的合理方式。
发明内容
本发明提供了一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法，采用多区块链方式，根据智能合约对用电方和发电方进行匹配资源置换，资源置换安全性强，稳定性好，且能够优化双方收益。
一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法，包括：
获取分布式能源系统中的所有节点的属性信息；
将属性信息相同的节点归结到同一节点集合中；
基于不同节点集合中的节点构建不同的区块链；
每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；
所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换；
当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；
所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；
所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；
基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点。
在某一实施例中，所述属性信息包括：节点的供电类型。
在某一实施例中，所述供电类型至少包括：风电机组供电、光伏机组供电、内燃机组供电、水力机组供电和燃气轮机组供电。
在某一实施例中，每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接之后，包括：
所述用电方区块链节点和发电方区块链节点将预先建立的账户进行解锁。
在某一实施例中，所述用电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量请求置换值和用电需求量；
所述发电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量期望置换值和可提供电量。
在某一实施例中，所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换，包括：
基于第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点。
在某一实施例中，所述匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换，包括：
在一个资源置换周期内，将用电方区块链节点发起的资源置换请求建立队列；
等待发电方区块链节点发起资源置换请求；
发电方区块链节点发起资源置换请求之后，查询所述队列中的最高电量请求置换值；
将所述最高电量请求置换值与所述电量期望置换值进行比较，若最高电量请求置换值高于或等于所述电量期望置换值，则选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换；
若最高电量请求置换值低于所述电量期望置换值，则发电方区块链节点在等待预设时长后重新发起资源置换请求。
在某一实施例中，选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换，包括：
发电方区块链节点将可提供电量与对应的用电方区块链节点的用电需求量进行匹配，若可提供电量与所述用电需求量相等，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算并结束资源置换；
若可提供电量多于所述用电需求量，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算，并根据剩余的可提供电量重新发起资源置换请求；
若可提供电量少于所述用电需求量，根据所述可提供电量与所述最高电量请求置换值进行结算之后，所述用电方区块链节点继续等待匹配。
在某一实施例中，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换之后，还包括：
根据资源置换记录，计算下一次置换用电方区块链节点的最优电量请求置换值。
在某一实施例中，所述最优电量请求置换值根据以下公式进行计算：
Figure 965115DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 554359DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，minQ为最优电量请求置换值，k为资源置换的参考值，n为一次资源置换中的 结算次数，N为一次资源置换中参与的用电方区块链节点的数量，
Figure 943883DEST_PATH_IMAGE003
为在第i个用电方区 块链节点结算的资源置换电量，
Figure 11196DEST_PATH_IMAGE004
为用电方区块链节点的效益参数，
Figure 763252DEST_PATH_IMAGE005
为资源置换的参 考值中的最低值，M为一次资源置换中参与的发电方区块链节点的数量，
Figure 320135DEST_PATH_IMAGE006
为第j个发电方 区块链节点可提供电量，
Figure 259272DEST_PATH_IMAGE007
为在第j个发电方区块链节点结算的资源置换电量。
在某一实施例中，构建区块链通过创建创世区块，所述创世区块建立智能合约，并将所述智能合约的接口和地址发送至各个用电方区块链节点和发电方区块链节点。
在某一实施例中，通过所述智能合约的接口和地址读取所述智能合约。
在某一实施例中，所述用电方区块链节点包括以下至少之一：
工厂配电端、商业办公楼宇配电端、充电桩、居民楼宇配电端、储能电池。
在另一实施例中，本发明还提出了一种应用于上述方法的基于区块链的分布式能源的资源置换装置，其特征在于，包括：
获取模块，其用于获取分布式能源系统中的所有节点的属性信息；
归结模块，其用于将属性信息相同的节点归结到同一节点集合中；
构建模块，其用于基于不同节点集合中的节点构建不同的区块链；
每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；
第四请求模块，其用于所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换；
第一请求模块，其用于当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；
第二请求模块，其用于所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；
第三请求模块，其用于所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；
中心处理模块，其用于基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点。
在某一实施例中，本发明还提出了一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置存储有多条指令，所述处理器用于读取所述多条指令并执行上述方法。
本发明提供的基于区块链的分布式能源的资源置换方法，至少包括如下有益效果：
（1）通过将用电方和发电方双方的置换值和报量进行匹配，不仅匹配最优置换值，还能够将供需报量进行拆分匹配，提高了资源置换的效率和双方收益。
（2）根据多次资源置换记录计算得出最优电量请求置换值，并根据最优电量请求置换值指导用电方下一次资源置换置换值决策，从而实现用电方在能源的资源置换过程中收益最大化。
附图说明
图1为本发明提供的基于区块链的分布式能源的资源置换方法一种实施例的流程图。
图2为本发明提供的资源置换方法中用发电方匹配完成后的资源置换过程一种实施例的流程图。
图3为本发明提供的基于区块链的分布式能源的资源置换装置一种实施例的结构示意图。
图4为本发明提供的电子设备一种实施例的结构示意图。
附图标记：1-处理器，2-存储装置，101-获取模块，102-归结模块，103-构建模块，104-第四请求模块，105-第一请求模块，106-第二请求模块，107-第三请求模块，108-中心处理模块。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
参考图1，一些实施例中提供一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法，包括：
S1、获取分布式能源系统中的所有节点的属性信息；
S2、将属性信息相同的节点归结到同一节点集合中；
S3、基于不同节点集合中的节点构建不同的区块链；
S4、每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；
S5、所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换；
S6、当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；
S7、所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；
S8、所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；
S9、基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点。
具体地，步骤S4中，所述用电方区块链节点包括以下至少之一：
工厂配电端、商业办公楼宇配电端、充电桩、居民楼宇配电端、储能电池；
在某一实施例中，中心服务器与其他区块链服务器可选地构建一个新的区块链系统以平衡各节点集合之间的节点的供需。
在某一实施例中，所述属性信息包括：节点的供电类型。
在某一实施例中，所述供电类型至少包括：风电机组供电、光伏机组供电、内燃机组供电、水力机组供电和燃气轮机组供电。
步骤S5-S9中，所述用电方区块链节点优先选择节点集合内部的发电方区块链节点进行资源置换。当某一节点集合中发电方区块链节点电量供应值低于预设值时，相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求，所述第一资源置换请求用于上报电量需求；中心服务器接收到第一资源置换请求后，生成与其对应的第二资源置换请求，并向其他区块链服务器广播第二资源置换请求；其他区块链服务器收到第二资源置换请求后，向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；各个发电方区块链节点基于收到的第三资源置换请求，从节点集合内部以及发出第一资源置换请求的集合中匹配最优的用电方节点进行资源置换。
在某一实施例中，所述用电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量请求置换值和用电需求量；
所述发电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量期望置换值和可提供电量。
在某一实施例中，根据所述资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换，包括：
在一个资源置换周期内，将用电方区块链节点发起的资源置换请求建立队列；
等待发电方区块链节点发起资源置换请求；
发电方区块链节点发起资源置换请求之后，查询所述队列中的最高电量请求置换值；
将所述最高电量请求置换值与所述电量期望置换值进行比较，若最高电量请求置换值高于或等于所述电量期望置换值，则选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换；
若最高电量请求置换值低于所述电量期望置换值，则发电方区块链节点在等待预设时长后重新发起资源置换请求。
参考图2，选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换，包括：
发电方区块链节点将可提供电量与对应的用电方区块链节点的用电需求量进行匹配，若可提供电量与所述用电需求量相等，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算并结束资源置换；若可提供电量多于所述用电需求量，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算，并根据剩余的可提供电量重新发起资源置换请求；若可提供电量少于所述用电需求量，根据所述可提供电量与所述最高电量请求置换值进行结算之后，所述用电方区块链节点继续等待匹配。
在一些实施例中，一个资源置换周期设定为10分钟，前8分钟为资源置换阶段，后2分钟为结算阶段。在资源置换阶段，各模块可采取的P2P资源置换行为包括：提交资源置换请求，用电方指定电量请求置换值和用电需求量，发电方指定电量期望置换值及可提供电量，等待发电方或用电方提交资源置换请求；与当前市场最优发电方或用电方限价报单成交；撤单，用电方或发电方放弃购买或出售电量，清除自身限价报单信息。资源置换阶段开始时，各用电方区块链节点首先根据自身运行状态，提交资源置换请求；在资源置换阶段内，发电方区块链节点受外部条件触发，自动资源置换请求，匹配最优的限价报单；资源置换成功匹配后，发电方即刻向用电方传输电量。结算阶段中，供需双方自动根据资源置换阶段实际交割电量结算电费。
在某一实施例中，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换之后，还包括：
根据资源置换记录，计算下一次置换用电方区块链节点的最优电量请求置换值。
其中，所述最优电量请求置换值根据以下公式进行计算：
Figure 395855DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 674521DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，minQ为最优电量请求置换值，k为资源置换的参考值，n为一次资源置换中的 结算次数，N为一次资源置换中参与的用电方区块链节点的数量，
Figure 605568DEST_PATH_IMAGE003
为在第i个用电方区 块链节点结算的资源置换电量，
Figure 20283DEST_PATH_IMAGE004
为用电方区块链节点的效益参数，
Figure 491715DEST_PATH_IMAGE005
为资源置换的参 考值中的最低值，M为一次资源置换中参与的发电方区块链节点的数量，
Figure 687204DEST_PATH_IMAGE009
为第j个发电 方区块链节点可提供电量，
Figure 726836DEST_PATH_IMAGE007
为在第j个发电方区块链节点结算的资源置换电量。
多次资源置换过程中，用电方区块链节点会根据参考值的不断变化调整自身行为，从而获得更多收益。由于结算的资源置换电量不受其自身调节的影响，因此用电方区块链节点对用电需求量进行调节，并引入效益参数对调整的合理程度进行评估，效益参数通过如下公式进行描述：
Figure 906144DEST_PATH_IMAGE010
；
其中，
Figure 650109DEST_PATH_IMAGE011
为用电方区块链节点的用电效益，
Figure 231263DEST_PATH_IMAGE012
为用电方区块链节点的效益参数，k 为资源置换的参考值，
Figure 238534DEST_PATH_IMAGE013
为第i个用电方区块链节点的用电需求量，
Figure 905138DEST_PATH_IMAGE014
为在第i个用电 方区块链节点结算的资源置换电量。
根据用电方区块链节点的用电效益函数及用电方与发电方的资源置换费用关系，得出最优电量请求置换值的计算方法。根据通过资源置换市场记录计算得出的最优电量请求置换值，可以对用电方下一次资源置换中的电量请求置换值进行指导，从而使得用电方选择最优购电策略，最大化其利益。
参考图3，在一些实施例中，还提供一种应用于上述方法的所述资源置换装置，包括：
获取模块101，其用于获取分布式能源系统中的所有节点的属性信息；
归结模块102，其用于将属性信息相同的节点归结到同一节点集合中；
构建模块103，其用于基于不同节点集合中的节点构建不同的区块链；
每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；
第四请求模块104，其用于所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换；
第一请求模块105，其用于当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；
第二请求模块106，其用于所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；
第三请求模块107，其用于所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；
中心处理模块108，其与构建模块103、第一请求模块105、第二请求模块106、第三请求模块107和第四请求模块104连接并用于数据交换，以及用于基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点。
参考图4，在一些实施例中，还提供一种电子设备，包括处理器1和存储装置2，所述存储装置2存储有多条指令，所述处理器1用于读取所述多条指令并执行上述方法。
本实施例提供的基于区块链的分布式能源的资源置换方法，通过将用电方和发电方双方的置换值和报量进行匹配，不仅匹配最优置换值，还能够将供需报量进行拆分匹配，提高了资源置换的效率和双方收益；根据多次资源置换记录计算得出最优电量请求置换值，并根据最优电量请求置换值指导用电方下一次资源置换置换值决策，从而实现用电方在能源的资源置换过程中收益最大化。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于区块链的分布式能源的资源置换方法，其特征在于，包括：
获取分布式能源系统中的所有节点的属性信息；
将属性信息相同的节点归结到同一节点集合中；
基于不同节点集合中的节点构建不同的区块链；
每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接；
所述用电方区块链节点和发电方区块链节点根据自身运行状态发起资源置换请求，以进行相应节点集合内部的资源置换；
当某一节点集合中电量供应不足时，通过相应的区块链服务器向中心服务器发布第一资源置换请求；
所述中心服务器向其他区块链服务器广播相应的第二资源置换请求；
所述其他区块链服务器向各自的发电方区块链节点发送相应的第三资源置换请求；
基于所述第三资源置换请求，匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点；
所述用电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量请求置换值和用电需求量；
所述发电方区块链节点发起的资源置换请求包括电量期望置换值和可提供电量；
所述匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换，包括：
在一个资源置换周期内，将用电方区块链节点发起的资源置换请求建立队列；
等待发电方区块链节点发起资源置换请求；
发电方区块链节点发起资源置换请求之后，查询所述队列中的最高电量请求置换值；
将所述最高电量请求置换值与所述电量期望置换值进行比较，若最高电量请求置换值高于或等于所述电量期望置换值，则选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换；
若最高电量请求置换值低于所述电量期望置换值，则发电方区块链节点在等待预设时长后重新发起资源置换请求；
匹配最优的用电方区块链节点和发电方区块链节点进行资源置换之后，还包括：
根据资源置换记录，计算下一次置换用电方区块链节点的最优电量请求置换值；
所述最优电量请求置换值根据以下公式进行计算：
Figure 526470DEST_PATH_IMAGE001
；
K=[k1,k2,k3,……,kmin,……,kn]；
其中，minQ为最优电量请求置换值，k为资源置换的参考值，n为一次资源置换中的结算次数，N为一次资源置换中参与的用电方区块链节点的数量，EV,i为在第i个用电方区块链节点结算的资源置换电量，pi为用电方区块链节点的效益参数，kmin为资源置换的参考值中的最低值，M为一次资源置换中参与的发电方区块链节点的数量，EL,j为第j个发电方区块链节点可提供电量，Ev,j为在第j个发电方区块链节点结算的资源置换电量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述属性信息包括：节点的供电类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述供电类型至少包括：风电机组供电、光伏机组供电、内燃机组供电、水力机组供电和燃气轮机组供电。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每条区块链上的用电方区块链节点、发电方区块链节点通过自身区块链服务器连接之后，包括：
所述用电方区块链节点和发电方区块链节点将预先建立的账户进行解锁。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择最高电量请求置换值对应的用电方区块链节点进行资源置换，包括：
发电方区块链节点将可提供电量与对应的用电方区块链节点的用电需求量进行匹配，若可提供电量与所述用电需求量相等，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算并结束资源置换；
若可提供电量多于所述用电需求量，则按照所述最高电量请求置换值和用电需求量进行结算，并根据剩余的可提供电量重新发起资源置换请求；
若可提供电量少于所述用电需求量，根据所述可提供电量与所述最高电量请求置换值进行结算之后，所述用电方区块链节点继续等待匹配。
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