CN114971183A - 基于区块链的v2g电动汽车能源处理方法及系统 - Google Patents

基于区块链的v2g电动汽车能源处理方法及系统 Download PDF

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CN114971183A CN202210435142.5A CN202210435142A CN114971183A CN 114971183 A CN114971183 A CN 114971183A CN 202210435142 A CN202210435142 A CN 202210435142A CN 114971183 A CN114971183 A CN 114971183A
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Abstract

本发明提供基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法及系统，包括：分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向目标充电电动汽车和目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；接收充放电充电桩获取的充放电数据；将充放电数据上传至区块链结点，由区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。本发明通过提出的基于区块链的电动汽车能源处理架构，充分利用区块链的分布式存储以及合约理论来实现安全可信且去中心化的能源数据处理过程，根据能源计算策略对多台电动汽车的充放电资源进行合理分配，使区块链网络中的充放电双方的电资源实现资源合理利用最大化。

Description

基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车能源技术领域，尤其涉及基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法及系统。
背景技术
近年来，随着风能和太阳能等可再生能源得到巨大发展，能源领域正在发生革命性变化。可再生能源问题在于，其发电量会随着天气和气候条件的变化而波动，由于资源的不确定性，传统的发电机面临着不可预测的电力需求波动，而随着智能电网的发展，实现了信息在消费者和电网之前的交换，使得能源流动可以在消费者和智能电网之间不同部分发生，智能电网使位于不同地方的电源之间的相互作用成为可能，消费者自身产生能源并交易过剩的现象也成为可能。
针对能源供需不平衡的矛盾，现有技术中提出一些可以满足能源需求并有效利用所产生的可再生能源的办法，对于电动汽车而言，引入车到网(Vehicle-to-Grid，V2G)的概念，V2G被定义为电动汽车(Electric Vehicle，EV)向电网提供能源等必要支持，其中，电动汽车电池作为储能装置，可以在电价成本低时充电，在电价高时放电，在整个V2G网络中，电动汽车采用双向充电，即根据用电供需情况向电网出售或购买能源，以下为具体的实现方式：
方案一：通过获取电动汽车的交易记录数据，充电站信息、运行充电桩信息和充电交易记录信息，根据交易记录数据，得到多个准确率，获取多个准确率中不满足预设条件的准确率对应的交易记录数据,得到交易异常数据，解决了电动汽车的交易记录数据的校验方法将错误交易记录丢弃，导致交易记录不完善的技术问题；方案二：根据电动汽车的电力交易范围，在各电力交易区域内求解基于电动汽车收益最大化的多目标优化问题，得到各电力交易区域的能源分配方案集,模拟各电力交易区域间的交易竞争，得到各电力交易区域的能源报价及电动汽车能源需求量，根据电动汽车与各电力交易区域的地理距离以及各电力交易区域的能源报价，确定电动汽车的电力交易区域，根据电动汽车的电力交易区域的电动汽车能源需求量选取能源分配方案，根据能源分配方案进行电力交易；方案三：提出V2G能源交易机制，为V2G开发基于联盟区块链的安全能源交易机制，考虑信息不对称情景，提出基于契约理论的有效激励机制并通过迭代凸凹过程算法求解，然后将边缘计算纳入以提高块创建的成功概率，计算资源分配问题被建模为两阶段斯坦伯格博弈，最优策略通过使用后向归纳方法获得。
上述三个现有方案均存在不同的缺陷：方案一：该方案仅涉及交易记录的不完善问题，未考虑到交易数据的安全存储问题，无法保证交易记录数据的安全和可靠；方案二：没有考虑到电动汽车充放电对电池的损耗，导致车主不愿意参与充放电；方案三：只涉及契约理论的激励，未考虑多个电动汽车竞争电力定价分配问题。
因此，需要提出一种新的针对电动汽车能源分配的方法，能综合解决上述现有技术存在的种种缺陷。
发明内容
本发明提供基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法及系统，用以解决现有技术中电动汽车能源分配时存在能源分配不平衡和数据安全存储漏洞的缺陷。
第一方面，本发明提供一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，包括：
分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；
基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；
确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；
将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，之前还包括：
确定所有电动汽车通过合法性注册，获取公钥、私钥和标识证书，并生成数据存储地址。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，包括：
接收充电电动汽车发送的二元组数据，所述二元组数据包括充电时间段和充电需求量；
接收放电电动汽车发送的五元组数据，所述五元组数据包括放电时间段、电能储备量、初始计算数据、最低计算数据和数据计算次数。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果，包括：
基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果；
根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果，包括：
根据充电时间段对所述充电电动汽车的充电需求进行排序，若所述充电时间段相同，则根据充电量进行排序，得到所述充电需求排序结果。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果，包括：
确定预设下调比率，基于初始计算数据、数据计算次数和所述预设下调比率，得到更新计算数据，其中，所述数据计算次数小于等于预设最大计算次数；
若所述更新计算数据大于等于最低计算数据，则确定所述能源匹配计算结果为所述更新计算数据，否则确定所述能源匹配计算结果为所述最低计算数据。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据，包括：
基于所述能源匹配计算结果，确定与所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车相匹配的充放电充电桩；
所述充放电充电桩分别接收所述目标充电电动汽车的充电数据，以及所述目标放电电动汽车的放电数据。
根据本发明提供的一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，所述将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果，包括：
将所述充放电数据进行打包，通过共识机制将打包的所述充放电数据广播至区块链网络；
接收所述区块链网络中其余区块链结点的执行反馈结果，基于所述执行反馈结果输出所述智能合约执行结果，将所述智能合约执行结果存储至区块链数据库。
第二方面，本发明还提供一种基于区块链的V2G电动汽车能源处理系统，包括：
接收模块，用于分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；
匹配模块，用于基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；
处理模块，用于确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；
上传模块，用于将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法。
第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法。
本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法及系统，通过提出的基于区块链的电动汽车能源处理架构，充分利用区块链的分布式存储以及合约理论来实现安全可信且去中心化的能源数据处理过程，根据能源计算策略对多台电动汽车的充放电资源进行合理分配，使区块链网络中的充放电双方的电资源实现资源合理利用最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法的流程示意图；
图2是本发明提供的基于区块链的电动汽车能源分布式处理系统架构图；
图3是本发明提供的电动汽车充放电流程图；
图4是本发明提供的DEV2、DEV3、DEV4、DEV5计算趋势图；
图5是本发明提供的DEV2和DEV3计算趋势图；
图6是本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理系统的结构示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。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。
图1是本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法的流程示意图，如图1所示，包括：
步骤S1，分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；
步骤S2，基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；
步骤S3，确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；
步骤S4，将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
需要说明的是，本发明提出的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，是依托于图2所示的基于区块链的电动汽车能源分布式处理系统架构。
图2所示的系统架构包括多个实体，具体包括：
电动汽车：包括正在充电或正在放电的电动汽车以及未接入系统的空闲电动汽车及行驶中的电动汽车，具有双向能源交易能力的电动汽车可扮演不同角色，一方面，电动汽车可以作为能源生产者，在高峰时间放电提供电力，另一方面，电动汽车还可以作为能源消耗者，购买更便宜的电力给电池充电，同时帮助在非高峰时间吸收多余的能量，每辆电动汽车均可以主动调整充放电行为，实现个体收益最大化；
本地能源聚合器(Local Energy Aggregator，LEAGLEAG)：既是区块链的共识节点，也是电力的调度者，为电动汽车提供电力和无线通信服务接入点，LEAG提供一系列的能源交易服务，包括交易信息收集、状态监测、充电/放电协调，在高峰时段，LEAG可以利用一组放电电动汽车来产生能量，以响应局部高峰负荷需求，LEAG共同维护区块链网络的稳定性；
充电桩：是智能电网与电动汽车进行电力交换的媒介，内置智能电表，记录充放电信息并与LEAG进行通信交换交易信息。
具体地，对于网络中的多个电动汽车，一部分存在充电需求，另一部分存在放电需求，均发送对应的需求数据到LEAG，LEAG收到相关的充电需求数据和放电需求数据后，对多个电动汽车进行身份验证，然后根据整体的电力能源供需量进行调度计算，执行能源计算策略，为有充放电需求的电动汽车快速匹配合适的目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，将执行完成后得到的能源匹配计算结果分别发送至目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，待双方对该能源匹配计算结果达成一致后，匹配计算合适的充电桩，进一步地，在预定的时间内，双方根据充放电需求在充电桩完成充放电过程，实现电力的转移和重新分配，此时，充电桩也将双方的充放电数据记录下来，后续上传区块链结点，待区块链网络中所有结点对该执行记录达成共识，将其记录在自己的账本中，即执行权威证明(Authority ofProve，POA)共识算法，输出智能合约执行结果，安全存储记录在区块链数据库中。
本发明通过提出的基于区块链的电动汽车能源处理架构，充分利用区块链的分布式存储以及合约理论来实现安全可信且去中心化的能源数据处理过程，根据能源计算策略对多台电动汽车的充放电资源进行合理分配，使区块链网络中的充放电双方的电资源实现资源合理利用最大化。
基于上述实施例，所述分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，之前还包括：
确定所有电动汽车通过合法性注册，获取公钥、私钥和标识证书，并生成数据存储地址。
具体地，在区块链网络环境中，为确保能源分配的合理性和安全性，所有电动汽车都必须向合法的权威机构进行注册，以获得公钥、私钥和标识证书，如图3所示的电动汽车充放电流程示意图中的“权限校验”。
此处，公钥和私钥可以由权威机构生成和分发，证书通过绑定电动汽车的注册信息来表示电动汽车的唯一标识，每辆电动车还包括一组数据存储地址，例如交易时对应钱包地址，在初始化期间，电动汽车会找到其最近的分支所使用的数据存储地址，并验证地址的完整性，私钥的保密性由电动汽车自身来维护，用于签署交易，而公钥则与其他授权实体共享，以验证其签名，这里的公私钥可以通过一些特定的算法来生成，本发明不作任何限制。
可以理解的是，区块链结点之间通过点对点(Peer-to-Peer，P2P)网络进行互联，使用公钥进行认证，结点使用公钥加密和私钥签名的事务相互进行通信，由区块链带来的强大的认证和通信安全可以有效的保证事务的安全，节点通过验证其签名来验证交易的来源和合法性，不信任的共识可以在不信任第三方的情况下获得。
本发明在LEAG接收电动汽车发送的充放电需求数据之前，使网络中所有电动汽车通过合法性注册，具备能源交换的合法性身份，能使网络中的能源分配的数据流向更安全和稳定，避免出现不可控的风险因素，使用户交易更具有隐私性。
基于上述任一实施例，该方法步骤S1包括：
接收充电电动汽车发送的二元组数据，所述二元组数据包括充电时间段和充电需求量；
接收放电电动汽车发送的五元组数据，所述五元组数据包括放电时间段、电能储备量、初始计算数据、最低计算数据和数据计算次数。
具体地，在电动汽车能源分布式处理系统架构中，针对电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，由于需要精准匹配电力交换的双方信息，实现资源分配和利益最大化，需要对需求数据进行细化。
特别地，针对供需双方的需求平衡，最佳的手段是采用价格约束，而对于电力定价模型，现有的方案往往采用的是固定分时定价，电价在分配时是预先确定的，然而现实需求侧的电量是实时变化的，分时电价无法实时反映市场的真实情况。本发明采用逆向拍卖定价策略，利用经济学理论来调整商品的电力价格，从而使供求达到平衡。在用电高峰时，通过提高电价进行调整；在低电量谷时，通过降低电价进行调整。
在逆向拍卖交易模型中，充电电动汽车发送给LEAG的需求信息包括:充电时间段和充电需求量，将这两个信息组成一个二元组Ri(timei,requesti)发送给最近的LEAG，LEAG将整理后的需求信息发送给周边的放电电动汽车，试图找出潜在卖家。另外，LEAG会将需求信息发送给邻近的LEAG，扩大寻找范围。放电电动汽车收到需求信息后，根据各自的电力实际情况向LEAG发送报价信息。
同样，在逆向拍卖交易模型中，放电电动汽车报价时需要提供的信息为：放电时间段、电能储备量、初始计算数据(即电能起始价格)、最低计算数据(即电能最低销售价格)以及数据计算次数(即报价轮数)。放电电动汽车将以上信息组成五元组Bidj(timej,amountj,fPricej,lPricej,Roundj)发送给LEAG。其中，timej表示售电时间段，amountj表示电能储备量，fPricej表示放电汽车报价的实际价格(第一轮时为初始报价)，lPricej表示最低可接受售电价格，Roundj表示该放电电动汽车是第几轮报价。放电电动汽车从LEAG接收到电能需求后，根据储能情况Bidj(timej,amountj,fPricej,lPricej,Roundj)将其发送至LEAG进行竞价。
本发明通过对充电需求数据和放电需求数据进行数据细化，采用逆向拍卖交易模型对交易双方的需求进行多维度的匹配，确保能源交易双方的利益合理分配。
基于上述任一实施例，该方法步骤S2包括：
基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果；
根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果。
其中，所述基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果，包括：
根据充电时间段对所述充电电动汽车的充电需求进行排序，若所述充电时间段相同，则根据充电量进行排序，得到所述充电需求排序结果。
其中，所述根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果，包括：
确定预设下调比率，基于初始计算数据、数据计算次数和所述预设下调比率，得到更新计算数据，其中，所述数据计算次数小于等于预设最大计算次数；
若所述更新计算数据大于等于最低计算数据，则确定所述能源匹配计算结果为所述更新计算数据，否则确定所述能源匹配计算结果为所述最低计算数据。
具体地，如前述实施例中提到的逆向拍卖交易模型中，对于充电电动汽车的充电需求数据，由LEAG收集各个充电电动汽车的充电时间和所需要的电量，按照充电时间排序，如果时间一样的再按照电能需求量进行排序，为其匹配交易，执行智能合约向放电电动汽车发送电能拍卖需求，最终匹配交易，选择最优解。放电电动汽车收到需求信息后，根据各自的电力实际情况向LEAG发送报价信息。最后，LEAG在拍卖结算阶段评估所有参与拍卖的报价，并选择价格最低的放电汽车作为获胜者。
本发明针对能源交易场景中的价格约束，采用的是基于竞价轮数的动态报价策略，这里主要涉及初始报价、最低电价和电价变化策略。在逆向拍卖模型中引入基于竞价轮数的动态报价策略，根据竞拍者竞拍失败的轮数来动态调整下一次竞拍的价格，以使得该竞拍者有更大的机会赢得竞拍。本文提出动态报价策略要求竞拍者在第一次报价时根据自身电力资源的真实状态及市场当前电价动态确定初始报价及最低可接受价格，在之后每一轮拍卖中，输家按一定比例降低电价，该比例随着竞价失败的轮数而动态调整，从而增加胜得竞拍的可能性。提供虚假信息的参与者在未按要求提供动力时，需要接受惩罚按一定标准减少最终支付且交付一定违约金。
需要说明的是，电力的初始价格由卖家自行决定，放电电动汽车可根据当地发电企业的电煤来源及当前时段的电网分时电价自主选择合理的基准电价，然后根据当前市场供需量，综合考虑各种市场因素，最终确定浮动价格，基准价格加上浮动价格共同组成放电电动汽车的初始电力报价；电力的最低电价是放电汽车可接收竞拍的最低价格，基于竞拍轮数的动态定价过程可能会使得放电汽车竞拍的实际报价低于最低电价，此时则会按照最低电价来合算而不是实际价格；电价变化策略是基于竞拍轮数的动态报价算法的核心，放电电动汽车在其输掉一轮报价后，可以根据失败轮数来动态调整自己的竞拍价格而重新报价。具体的电价变化策略如下：
逆向拍卖中卖方电价在一轮竞价后可以根据交易情况进行调整。如果放电电动汽车A在这轮竞价中胜出，则其报价保持不变；否则，这一轮竞拍的价格将基于竞价轮数按一定比例降低作为第二轮的竞拍价格，但实际报价不能低于预先设定的最低价格，由下面的公式来计算每一轮竞价后该放电汽车报价随着竞价失败轮数的动态变化过程：
fPricej′＝fPricej·(1-X+0.1·X·r),0≤r≤5
其中，fPricej是上一轮该放电汽车的实际报价，X是每一轮固定的电价下调率，r是该汽车竞价失败的轮数(如果失败5轮以上，则按5轮计算，即最大计算次数)，fPricej′是该放电汽车动态调整后的报价。
这里选用0.1为预设下调比率，即电价下调率的影响因子，在失败竞拍后适当调高下调率，设置的原因包括：
一方面，能够保证卖家获得尽可能多收益。考虑到真实市场上卖家在还价过程中会逐步减小让步条件，而不是一成不变的按照下调率调整。每一轮报价失败后，调整报价的幅度都会相应减小，这既能使卖家适当调低报价增加竞拍成功的机会，又能保证卖家在竞价成功时获得尽可能多的收益；
另一方面，增加赢得多轮竞价的卖家的竞拍机会。例如：假设卖家A和卖家B的初始报价分别为Pa和Pb，其中Pa＝Pb×0.82,设置下调率X为0.2，在第一轮竞价时由于Pa<Pb，卖家B输掉该轮竞价后调整报价为P′b＝Pb×(1-0.2+0.1×0.2×1)＝Pb×0.82，而Pa由于赢得了上一轮竞价，所以这一轮竞拍报价不变：P′a＝Pa，此时P′a＝P′b，卖家A和卖家B价格相等，两者都需要调整报价，此时由于A是第一次输掉竞拍，所以P″a＝P′a×(1-.02+0.1×0.2×1)＝P′a×0.82，而B是第二次输掉竞拍，所以P″b＝Pb×0.84。此时该轮报价P″a<P″b，则A赢得该次竞拍，保证了赢得前几轮竞拍的卖家能有更多的机会赢下最终竞拍。
由于fPricej′是动态调整的报价，需要和lPricej比较才能得出下一轮的实际报价，通过下面的公式来表示某放电汽车在下一轮竞价过程中的实际报价：
Figure BDA0003612546760000131
其中，fPricej为实际报价，fPricej′是由前述公式计算出的调整后的报价，lPricej为放电汽车的最低报价。
对于放电电动汽车来说，基于竞价轮数的动态报价策略在增加竞价成功机会的同时还可以增加卖方获得的利润，因为在下调报价时，下调不是一成不变的，而是根据竞拍失败轮数动态调整下调率。假设卖方A初始报价为PA,如果报价下调率固定不变，则下一轮报价为P′A1，如果卖方A在下一轮报价赢得了竞价，则其收益为P′A1。但如果基于竞价轮数动态调整下调率，则下一轮报价为P′A2(P′A2<PA且P′A2>P′A1),那么卖方A就可增加在赢得拍卖时获得比P′A1更多的收益。
对于充电电动汽车来说，基于竞价轮数的动态报价策略可以降低买方购买电力的成本，多个卖方为了获得交易的机会，会不断调整自己的竞拍价格，买方可以在卖方电力资源条件相同的情况下花费更低的成本。
本发明通过在基于区块链的分布式电力交易框架中，实现电动汽车的点对点交易，采用基于竞价轮数动态定价的逆向拍卖机制来减少充电电动汽车的成本和增加放电电动汽车的收益，实现充电电动汽车和放电电动汽车的收益最大化。
基于上述任一实施例，该方法步骤S3包括：
基于所述能源匹配计算结果，确定与所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车相匹配的充放电充电桩；
所述充放电充电桩分别接收所述目标充电电动汽车的充电数据，以及所述目标放电电动汽车的放电数据。
具体地，待LEAG将通过算法决定的最终电力交易价格发送给充放电电动汽车后，待充电双方接受这个电力价格，电动汽车在自己预先选定的位置，按照调度计划指定的时间完成充电或放电，放电汽车开始放电，充电汽车则通过充电桩获取电力。
由于充电桩内置了智能电表，会记录充放电的度数，待充放电结束后，充电桩内会将实际充放电度数上传给LEAG。
本发明通过充电桩记录获取充放电数据，并传送至LEAG进行上链操作，具有操作便捷和实施简单的特点。
基于上述任一实施例，该方法步骤S4包括：
将所述充放电数据进行打包，通过共识机制将打包的所述充放电数据广播至区块链网络；
接收所述区块链网络中其余区块链结点的执行反馈结果，基于所述执行反馈结果输出所述智能合约执行结果，将所述智能合约执行结果存储至区块链数据库。
具体地，当LEAG接收电动汽车发来的交易数据后，通过P2P网络向所有LEAG广播这笔交易数据，将该交易数据同时发送给其它区块链结点，所有区块链结点收到该交易数据后将执行智能合约，这里的所有区块链结点包括第一个从电动汽车收到该交易数据的区块链结点，然后自动执行这笔交易，将智能合约的结果发送给其它区块链结点，同时接收从其它节点发来的智能合约执行结构，通过POA共识算法后，各个结点对智能合约的执行结果达成一致，交易完成后LEAG会将多笔交易和结算结果打包成一个区块，通过共识机制广播到网络，交易信息记录在区块链账本中
需要说明的是，由于交易在区块链上进行，支付的是能源币，事务数据存储在通过加密散列相互连接的加密块中，一旦事务数据存储在区块链中，它们就永远不能被修改，网络上的任何人都可以随时查看交易历史。
本发明通过采用区块链作为数据交易处理的底层存储技术，即防止了中心服务器单点故障问题，又确保了交易数据的可靠性。
下面通过具体的实例来说明本发明的方案，首先设计了V2G分布式交易智能合约，利用以太网的智能合约来进行交易的结算，使用以太网客户端搭建私有链，模拟了在该链上进行的仿真实验。同时，还对比了传统的分时定价模型下的电动汽车充放电成交收益和本发明逆向拍卖模型下的电力成交收益的差异。另外，本实例还比较了逆向拍卖模型下的电力成交最终价格与传统的定价的差异。
选取某市在高峰用电时期(电价为1.194元/千瓦时)充放电的电动汽车，假设V2G网络中有6台充电电动汽车和7台放电电动汽车。每辆车提出的交易请求信息如下表1(充电汽车需求表)和表2(放电汽车需求表)所示：
表1
电动汽车 充电时间 需求量(千瓦时)
EV1 18:15 80
EV2 18:30 88
EV3 18:20 95
EV4 18:25 90
EV5 19:00 70
EV6 18:40 80
表2
电动汽车 放电时间 电量 最低价格 初始价格 报价轮数
DEV1 17:55 60 0.450 0.700 0
DEV2 18:05 90 0.450 1.100 0
DEV3 18:05 90 0.500 0.950 0
DEV4 18:10 85 0.450 0.700 0
DEV5 18:15 90 0.520 0.910 0
DEV6 18:20 95 0.550 0.820 0
DEV7 19:30 95 0.490 0.800 0
可以看出，EV1充电电动汽车有DEV2、DEV3、DEV4、DEV5竞价，但最终却和DEV4成交。虽然DEV4初始报价是最低的，但是在报价结束之前DEV2、DEV3、DEV5都可以动态调整自己的报价。DEV2、DEV3、DEV4、DEV5动态调整的报价趋势如图4所示，设电价下调率为0.1。
虽然DEV2、DEV3、DEV5调整了3次报价，但在拍卖结束前，其报价仍然不能是最低的，在其调整了3次报价后，EV1的报价时间截止，所以由报价最低的DEV4竞价成功。EV3的需求量为95千瓦时，只有DEV6能够满足，只有DEV6参与竞拍，EV3和DEV6拍卖匹配成功。此时放电电动汽车的报价更改如表3所示(放电汽车请求表)：
表3
电动汽车 放电时间 电量 最低价格 实际价格 报价轮数
DEV1 17:55 60 0.45 0.7 0
DEV2 18:05 90 0.45 0.86 3
DEV3 18:05 90 0.50 0.73 3
DEV5 18:15 90 0.52 0.71 3
DEV7 19:30 95 0.49 0.80 0
EV2和DEV5匹配成功，这是因为虽然DEV5初始报价较高，但在其调整3次价格后，报价变为0.71，成功赢得了EV2的竞价。DEV2和DEV3为了赢得EV4的竞拍都动态调整了自己的报价，报价趋势图如图5所示，在第5轮报价后，DEV3最终赢得拍卖。
DEV1报价很低，但由于其放电量较少，无法满足任一辆充电电动汽车，所以他始终没有匹配到交易。充电电动汽车EV6由于其他放电电动汽车都已经匹配到交易，而DEV7放电时间又较晚，所以EV6只能从电网购买电力。
进一步地，比较传统的分时定价模型下和基于拍卖模型的V2G分布式交易模型下所有充电电动汽车耗费的成本和所有放电电动汽车得到的收益，得到结果如下(不考虑电量在传输过程中的损耗)：
传统的分时定价模型下，社会充电电动汽车花费的总成本约为600单位的能源币，而V2G分布式交易模型中的所有充电电动汽车总耗费为417能源币，成本只有传统模式下的69.5％。不仅如此，在V2G分布式交易模型下放电电动汽车还能获得收益，所有的放电电动汽车获得的收益总和也为417能源币，提高了收入和整体收益。
下面对本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理系统进行描述，下文描述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理系统与上文描述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法可相互对应参照。
图6是本发明提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理系统的结构示意图，如图6所示，包括：接收模块61、匹配模块62、处理模块63和上传模块64，其中：
接收模块61用于分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；匹配模块62用于基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；处理模块63用于确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；上传模块64用于将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
本发明通过提出的基于区块链的电动汽车能源处理架构，充分利用区块链的分布式存储以及合约理论来实现安全可信且去中心化的能源数据处理过程，根据能源计算策略对多台电动汽车的充放电资源进行合理分配，使区块链网络中的充放电双方的电资源实现资源合理利用最大化。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，该方法包括：分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，该方法包括：分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，该方法包括：分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，包括：
分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据；
基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果；
确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据；
将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，之前还包括：
确定所有电动汽车通过合法性注册，获取公钥、私钥和标识证书，并生成数据存储地址。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述分别接收多个电动汽车发送的充电需求数据和放电需求数据，包括：
接收充电电动汽车发送的二元组数据，所述二元组数据包括充电时间段和充电需求量；
接收放电电动汽车发送的五元组数据，所述五元组数据包括放电时间段、电能储备量、初始计算数据、最低计算数据和数据计算次数。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述基于能源计算策略匹配目标充电电动汽车和目标放电电动汽车，分别向所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车发送能源匹配计算结果，包括：
基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果；
根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述基于所述充电需求数据确定充电电动汽车的充电需求排序结果，包括：
根据充电时间段对所述充电电动汽车的充电需求进行排序，若所述充电时间段相同，则根据充电量进行排序，得到所述充电需求排序结果。
6.根据权利要求4所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述根据逆向能源匹配模型计算所述放电需求数据，与所述充电需求排序结果进行匹配，得到所述能源匹配计算结果，包括：
确定预设下调比率，基于初始计算数据、数据计算次数和所述预设下调比率，得到更新计算数据，其中，所述数据计算次数小于等于预设最大计算次数；
若所述更新计算数据大于等于最低计算数据，则确定所述能源匹配计算结果为所述更新计算数据，否则确定所述能源匹配计算结果为所述最低计算数据。
7.根据权利要求1所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述确定充放电充电桩，接收所述充放电充电桩获取的充放电数据，包括：
基于所述能源匹配计算结果，确定与所述目标充电电动汽车和所述目标放电电动汽车相匹配的充放电充电桩；
所述充放电充电桩分别接收所述目标充电电动汽车的充电数据，以及所述目标放电电动汽车的放电数据。
8.根据权利要求1所述的基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法，其特征在于，所述将所述充放电数据上传至区块链结点，由所述区块链结点根据权威证明共识算法输出智能合约执行结果，包括：
将所述充放电数据进行打包，通过共识机制将打包的所述充放电数据广播至区块链网络；
接收所述区块链网络中其余区块链结点的执行反馈结果，基于所述执行反馈结果输出所述智能合约执行结果，将所述智能合约执行结果存储至区块链数据库。
9.一种电子设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述基于区块链的V2G电动汽车能源处理方法。
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