CN115330500A - 一种电动汽车电力双向交易方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种电动汽车电力双向交易方法，包括：获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV；通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。本发明实施例基于以太坊智能合约技术，打破了电力供求方—电动汽车和用户间的信息壁垒，实现了电力交易的去中心化、公开化、透明化；使用动态定价策略进行拍卖，充分考虑了电动汽车因充放电带来的需求响应时段和可调度功率的不确定性，实现了电力供求双方的利益最大化。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车电力双向交易方法及系统。
背景技术
随着电动汽车的普及和充放电技术日新月异，电动汽车数量增加态势迅猛，且其充电站规模随之逐渐扩大，大量无序充电的电动汽车正逐步加重电网负担。而与传统汽车相比，电动汽车在环保节能方面具有明显优势，并且电动汽车可以低谷购电，高峰售电，达到“削峰填谷”的作用。在V2G（Vehicle-to-grid，汽车到电网的简称）网络研究中设计有效的电动汽车交易机制极为重要。
传统的中心化电商交易依赖于第三方，存在单点故障、隐私泄露等问题。因此，设计一种可靠的电动汽车电力交易模式十分重要。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种电动汽车电力双向交易方法及系统，将智能合约引入电动汽车电力双向交易，实现V2G网络中的P2P（peer-to-peer，又称为点对点技术，是没有中心服务器、依靠用户群节点进行信息交换的对等式网络）电力交易模式。所提出的交易方法可避免中心化交易行为效率低、成本高的弊端，由于电价以及电动汽车之间的交易电量需要优化，提出了一种反向拍卖机制，以最大限度地提高系统总收益。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种电动汽车电力双向交易方法，包括：
获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；
将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV；
通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
优选地，所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
优选地，包括：
根据所述充电时间的先后确定电力输送交易顺序；
当所获取的多个有效充电需求信息中，存在相同的充电时间时，则按所需充电量的多少确定电力输送交易顺序。
优选地，所述的将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV包括：
将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；
将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
优选地，所述的当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，进行起始单位电价的对比之后包括：
将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；
向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
优选地，包括：
对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
否则，将最低单位电价作为交易单位电价。
优选地，在所述的获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息之前包括：
所述充电EV对应的用户提交充电需求信息，所述放电EV对应的用户提交放电竞价信息；
所述充电EV对应的用户以及所述放电EV对应的用户交纳保证金，所述保证金包括以太坊货币。
优选地，在所述的获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息之前包括：
将所述放电竞价信息中的实际报价与随机字符串连接形成密文，所述实际报价包括起始单位电价和最低单位电价；
对所述密文进行哈希处理得到密封报价；
在公开信息阶段，在设定时间内上报真实报价和随机字符串；
将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比；
将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息；
将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。
优选地，所述的对所述密文进行哈希处理得到密封报价的计算式为：
其中，H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数。
优选地，所述的对所述密文进行哈希处理得到密封报价包括：
获取每个参与放电的放电EV的ID号；
将所述ID号的最后一位旋转至第一位，第二位旋转至最后一位，形成第一随机数Nrdm；
对实际报价v以分为单位变形为第二随机数Nprc；
对当前可参与交易的放电EV的放电电量以瓦‧时为单位生成第三随机数Namt；
基于第一随机数Nrdm、第二随机数Nprc和第三随机数Namt，采用减法原则生成放电EV自定义随机数s：s= Nrdm-Nprc-Namt；
构造随机数运算取模的哈希函数运算，获得哈希函数处理后的密封报价：
H=S(v, s)= mod(Nrdm×Nprc+Namt)；
式中，mod取整操作采用最大ID号；H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数；Nrdm表示第一随机数；Nprc表示第二随机数；Namt表示第三随机数。
优选地，包括：在所述的通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易包括：
在用于电力转移的设定时间段内，所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电；
采集充电过程中的电力数据；
根据电力数据及单位交易电价计算总电价；
按照所述总电价进行交易结算；
交易结算完成后，返回剩余或全部保证金。
优选地，包括：在所述的通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易之后包括：
当可用于提供电力的放电EV的放电请求已全部结束，且仍有剩余充电EV的充电请求时，由电网满足所述剩余充电EV的充电请求。
本发明还提供了一种电动汽车电力双向交易系统，包括聚合器、放电EV和充电EV，
所述聚合器包括：信息收集交易平台，用于获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；比较单元，用于将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，从放电EV中选择获胜放电EV；
所述放电EV中的获胜放电EV用于对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
优选地，所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
优选地，所述聚合器包括：
交易顺序确定单元，用于根据所述充电时间的先后确定电力输送交易顺序；或用于当所获取的多个有效充电需求信息中，存在相同的充电时间时，则按所需充电量的多少确定电力输送交易顺序。
优选地，所述聚合器包括：
第一对比单元，用于将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
第二对比单元，用于当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
第一选择单元，用于将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；
第二选择单元，用于将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
第一发送单元，用于向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
优选地，所述聚合器包括：
第三选择单元，用于将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；
第二发送单元，用于向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
优选地，所述聚合器包括：
调整单元，用于对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断单元，用于判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
第四选择单元，用于当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
第五选择单元，用于当调整后的单位电价不大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将最低单位电价作为交易单位电价。
优选地，包括：
充电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交充电需求信息；
放电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交放电竞价信息；
所述信息收集交易平台的合约地址，所述充电EV对应的用户以及所述放电EV对应的用户向所述合约地址交纳保证金，所述保证金包括以太坊货币。
优选地，所述聚合器包括：
密文形成单元，用于将所述放电竞价信息中的实际报价与随机字符串连接形成密文，所述实际报价包括起始单位电价和最低单位电价；
密文处理单元，用于对所述密文进行哈希处理得到密封报价；
核实单元，用于在公开信息阶段，收集在设定时间内上报的真实报价和随机字符串，并将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比；
有效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息；
无效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明基于以太坊智能合约技术，打破了电力供求方—电动汽车和用户间的信息壁垒，实现了电力交易的去中心化、公开化、透明化；使用动态定价策略进行拍卖，充分考虑了电动汽车因充放电带来的需求响应时段和可调度功率的不确定性，实现了电力供求双方的利益最大化。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车电力双向交易方法的流程图；
图2是本发明反向拍卖交易流程图；
图3是本发明基于以太坊智能合约的V2G网络电动汽车电力双向交易流程图；
图4是本发明成交量和最终价格的变化趋势示意图；
图5是本发明一种电动汽车电力双向交易系统的框图。
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、完整地说明，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。
在本示例性实施例的V2G电力交易中，EV电力交易包括以下实体：
电动汽车：在V2G电力交易中，每辆电动汽车根据当前的能源状况和驱动计划，分为放电状态、充电状态、行驶状态和闲置状态。
聚合商：为电动汽车提供电力和无线通信服务接入点，汇集并传播电力需求和售电信息。电量不足的电动汽车向最近的聚合器发送电力需求信息，聚合器汇集计算出当地的电力需求后，向当地的电动汽车宣布这一需求。电量充足的电动车响应需求信息，向聚合器发送供应过剩电力的售电价格。
智能电表：集成在充电桩内部的交易电量实时测量装置。充电电动车根据智能电表中用电记录向放电电动车付费。
电力公司：为电动汽车提供电力和售电服务。
以太坊：电动汽车使用货币与电网或其他电动汽车进行交易。
充电桩：以太坊节点。
基于以上实体，制定V2G网络中的电动汽车电力双向交易流程，如图1所示。
图1是本发明一种电动汽车电力双向交易方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种电动汽车电力双向交易方法，包括步骤：
获取充电EV（Electric Vehicle，电动汽车）的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；
将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV；
通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
图2是本发明反向拍卖交易流程图（由于充电的电动汽车和放电的电动汽车均有多个，因此用EVs表示），示例性地，如图2所示，充电的电动汽车EVs向聚合器发送电力需求信息（有效充电需求信息），聚合器对接收到的需求信息进行分类，发送给放电的电动汽车EVs，所有放电的电动汽车EVs向聚合器提供其自身功率信息（有效密封放电竞价信息），开始拍卖，聚合器根据电力交易机制（动态定价反向拍卖算法）选择最佳方案，并通知用户交易信息，聚合器向失败方返回投标（交易）结果，失败方基于返回信息调整电价。
本实施例中，V2G中的所有用户均可作为信息发布者，用户分为两类，一类是充电EV对应的用户，另一类是放电EV对应的用户（本实施例中，放电EV对应的用户又称投标人），放电EV对应的用户所发布的信息为放电竞价信息，充电EV对应的用户所发布的信息为充电请求信息。在信息的提交阶段，用户根据自身需求，向信息收集交易平台提交充电请求信息或放电竞价信息，值得说明的是，在提交信息的同时，用户需向合约地址交纳保证金，保证金的方式包括某数量的以太坊货币，提交一定数量的保证金可防止接收到大量虚假信息；交易结束后，返还剩余保证金，未参与交易则返还全部保证金，当充电电动汽车和放电电动汽车之间存在虚假报价和虚假数量导致交易失败时，以太坊将保证金支付给存在虚假报价和虚假数量的一方。
进一步地，为解决传统的中心化电商交易依赖于第三方导致存在单点故障、隐私
泄露等问题，本实施例基于反向拍卖的去中心化交易机制，产生密封报价。具体地，买方（充
电EV）的购电需求信息是公开透明的，即充电电动车向交易平台发送的信息是所有人可见
的，而此反向拍卖行为是一种保密操作，即卖方（放电EV）虽需要提交报价，但其无法得知其
他放电电动汽车的实际情况，其售电报价使用不可逆且易于验证的哈希函数S进行加密处
理，加密处理的具体处理方式为：将所述放电EV的放电竞价信息中的实际报价v与一串自定
义随机字符串s连接形成密文；对所述密文进行哈希处理得到密封报价
，式中，H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息，S表示哈希函数，v表示实际报价，s表示
放电EV自定义随机数。其中，哈希函数构造方法示例性地如下：
获取每个参与放电的放电EV的ID号；
将所述ID号的最后一位旋转至第一位，第二位旋转至最后一位，形成第一随机数Nrdm；
对实际报价v以分为单位变形为第二随机数Nprc；示例性地，实际报价v=5.4元，则以分为单位进行变形具体为：将5.4元换算为540分，则540分变形为的第二随机数Nprc可能为504、054、045等。
对当前可参与交易的放电EV的放电电量以瓦‧时为单位生成第三随机数Namt；
基于第一随机数Nrdm、第二随机数Nprc和第三随机数Namt，采用减法原则生成放电EV自定义随机数s：s= Nrdm-Nprc-Namt；
构造随机数运算取模的哈希函数运算，获得哈希函数处理后的密封报价：
H=S(v, s)= mod(Nrdm×Nprc+Namt)；
式中，mod取整操作采用该以太坊智能合约中最大ID号，保证存储空间不扩大；H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数；Nrdm表示第一随机数；Nprc表示第二随机数；Namt表示第三随机数。
图3是本发明基于以太坊智能合约的V2G网络电动汽车电力双向交易流程图，具体地，如图3所示，多个充电电动汽车向聚合器发送需求信息，聚合器收集这些需求信息，并向放电电动汽车发送表示存在充电电动汽车需要充电的信息，放电电动汽车在收到信息后，在密封报价的上传期限内向聚合器提交密封报价，在公开信息阶段，放电EV对应的用户（投标人）在设定时间（该时间为认为设定，例如设定为1小时或10分钟等）内上报真实报价和随机字符串；聚合器将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比，当两者一致时，则聚合器将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息，并执行交易；将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。也就是说，在公开信息阶段，当前发出请求的放电电动汽车需要在设定时间前上报实际报价情况和所生成字符信息，合约进一步对照放电电动汽车所提交的密封报价H，核对两者是否相符。若通过核对发现信息不符，则该报价请求将被视为无效。也就是说，只有当电动汽车提交的公开报价与密封报价H一致时，智能合约才会将其视为有效报价，否则，该报价会因无法通过智能合约的验证而作废。值得说明的是，在智能合约每次收到有效报价时，都会执行一个由所有成员预先批准的拍卖功能：根据反向拍卖规则重新计算每个参与者的交易价格，直到公开报价期结束。
本实施例基于以太坊智能合约技术，打破了电力供求方（电动汽车和用户间）的信息壁垒，实现了电力交易的去中心化、公开化、透明化。使用动态定价策略进行拍卖，充分考虑了电动汽车因充放电带来的需求响应时段和可调度功率的不确定性，实现了电力供求双方的利益最大化。
值得说明的是，所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
基于反向拍卖的去中心化交易机制包括步骤：
根据所述充电时间的先后确定电力输送交易顺序；
当所获取的多个有效充电需求信息中，存在相同的充电时间时，则按所需充电量的多少确定电力输送交易顺序。
将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；并将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
由于智能合约每次收到有效报价时，都会执行一个由所有成员预先批准的拍卖功能，该拍卖功能是根据反向拍卖规则重新计算每个参与者的交易价格，直到公开报价期结束。
根据该拍卖功能，对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
否则，将最低单位电价作为交易单位电价。
本实施例中，用户根据需要向聚合器发送其当前电力请求，包含请求电量和充电时间（充电的时间段）。拍卖时，根据购买时间段确定用户的拍卖顺序。如果用户购电周期相同，则优先为购电多的用户配电。
聚合器收到用户的需求信息后进行整理：聚合器将需求信息组织成两组形式Di(tcha,i, epur,i)，tcha,i表示充电时间，epur,i表示购买的电量。最终，聚合器将整理后的信息发送给正在放电的EV。
聚合器发送请求至放电电动汽车后，放电的电动车将其竞价信息报告Mi(tsale,i,qi, pstart,i, plow,i)传递至聚合器，其中，tsale,i代表售电的时间段，qi代表储存的电力数量，pstart,i代表电力的起始价格，plow,i代表电力的最低销售价格。
在收到放电电动车发送的竞价信息后，聚合器开始比较用户请求Di(tcha,i, epur,i)和各放电电动车发送的信息Mi(tsale,i, qi, pstart,i, plow,i)。聚合器基于动态定价反向拍卖算法计算每个方案的成本，并最终选择成本最低的方案作为最终获胜者。评估完成后，聚合器将最终结果通知用户和放电EV。失败者收到丢失的拍卖信息；胜利者收到赢得拍卖的信息并开始交易。
在拍卖中损失的放电电动车会调整电价。如果调整后的电价仍然高于最低电价plow,i，新的电价就是调整后的电价。否则，新电价就是最低电价plow,i。
每轮拍卖完成后，重复上述操作进行下一个拍卖直至全部用户的电力需求均得到满足时结束拍卖。
进一步地，动态定价的反向拍卖方法包括以下步骤：
充电电动汽车向聚合器提交电力需求信息，包括购买时间段和购买电量。
聚合器处理接收到的用户需求信息并将它们发送到放电的电动汽车。按照提交的顺序为每个需求启动拍卖。而且，每次需求只能在最后一次需求拍卖完成后进行。对于同时发起的需求，按照购买力的顺序发起拍卖。
正在放电的电动汽车根据自身的电能储备情况，将自己的相关信息发送给聚合器进行投标。发送的内容具体包含：可用于提供电力的时间段、存储电量、初始电价以及底限电价。
聚合器根据所有参与放电的电动汽车提供的功率信息计算不同的分配方案和每个方案的成本。并选择成本最低的方案，将方案中涉及的放电电动车列为本轮获胜者。
聚合器将本轮拍卖的结果发送给放电电动汽车和充电电动汽车。
对于获胜者，价格不会改变。对于失败者，它在一定程度上降低了价格，使其最终
价格为
，
是当前回合的价格，r是下降率。但当价格低于其预设的最低
价格时，价格将保持在其规定的最低价格。每轮定价
变化为：
上式中，A代表竞拍者（即请求充电的电动汽车），
为最低单位电价，循环执行上
述步骤直到所有购电需求都已拍卖。若最终可用于提供电力的放电电动汽车请求已经全部
结束，而仍有剩余用户充电请求，则由电网满足其余需求。
具体地，在用于电力转移的设定时间段内，所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电；
采集充电过程中的电力数据；
根据电力数据及单位交易电价计算总电价；
按照所述总电价进行交易结算；
交易结算完成后，返回剩余或全部保证金。
当可用于提供电力的放电EV的放电请求已全部结束，且仍有剩余充电EV的充电请求时，由电网满足所述剩余充电EV的充电请求。
本实施例中，电力交易的供求双方依照合约内容开展交易，电动汽车在指定时间内传送电能至用户，交易平台通过安装在用户侧的智能电表实时监测交易过程，并根据采集到的电力数据，按照合约规定的购电价格进行交易结算，所有交易完成后返还剩余保证金。首先，以太坊判断充电电动汽车和放电电动汽车之间是否存在虚假报价和虚假数量。如果存在，交易失败，以太坊将保证金支付给另一方。交易继续，正在放电的电动汽车将电力转移给正在充电的电动汽车，充电电动汽车向正在放电的电动汽车支付以太币，并且以太坊退还剩余的押金。交易方案和结算结果通过以太坊共识机制广播到网络，交易信息记录在以太坊节点上。
利用以太坊智能合约技术设计了V2G分布式多边交易智能合约，发布EV电力交易智能合约的以太坊私有链并进行模拟实验。假设 V2G 网络中有 5 辆充电电动汽车和 6辆放电电动汽车。每辆车所需的功率和交易信息如下表1和表2所示。
表1 电动汽车充电信息
| 编号 | 需求(kW·h) | 交易时段 |
| 充电EV1 | 80 | 7:00 |
| 充电EV2 | 50 | 7:15 |
| 充电EV3 | 60 | 8:00 |
| 充电EV4 | 70 | 7:20 |
| 充电EV5 | 40 | 7:30 |
表2 电动汽车放电信息
| 编号 | 需求(kW·h) | 开始交易时段 | 初始价格 /元 | 最低价格 /元 |
| 放电EV1 | 60 | 6:00 | 0.8 | 0.5 |
| 放电EV2 | 70 | 7:00 | 0.6 | 0.5 |
| 放电EV3 | 50 | 7:20 | 0.7 | 0.5 |
| 放电EV4 | 40 | 8:00 | 0.8 | 0.5 |
| 放电EV5 | 80 | 7:30 | 0.7 | 0.5 |
| 放电EV6 | 55 | 7:15 | 0.75 | 0.5 |
| 电网 | - | - | 0.85 | 0.5 |
根据以上设置，模拟实验的交易价格和交易量如图4（图4是本发明成交量和最终价格的变化趋势示意图）所示。交易为5轮，充电EV交易的顺序为[1，2，4，5，3]。已完成9笔交易，交易完成顺序依次为[(2,3),6,(3,6,1),5,(1,5)]。从图3可以看出，放电EV2、放电EV3、放电EV6、放电EV5和放电EV1完成交易。由于放电EV2和放电EV3的初始价格比较低，所以先完成交易。放电EV1的初始价格相对较高，从而投标失败。由于电价是动态调整的，交易通过多轮调整顺利完成。
图5是本发明一种电动汽车电力双向交易系统的框图，如图5所示，本发明提供一种电动汽车电力双向交易系统，包括聚合器、放电EV和充电EV，
所述聚合器包括：信息收集交易平台，用于获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；比较单元，用于将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，从放电EV中选择获胜放电EV；
所述放电EV中的获胜放电EV用于对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
具体地，所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
具体地，所述聚合器包括：
所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
第一对比单元，用于将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
第二对比单元，用于当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
第一选择单元，用于将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；
第二选择单元，用于将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
第一发送单元，用于向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
第三选择单元，用于将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；
第二发送单元，用于向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
调整单元，用于对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断单元，用于判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
第四选择单元，用于当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
第五选择单元，用于当调整后的单位电价不大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将最低单位电价作为交易单位电价。
具体地，包括：
充电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交充电需求信息；
放电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交放电竞价信息；
所述信息收集交易平台的合约地址，所述充电EV对应的用户以及所述放电EV对应的用户向所述合约地址交纳保证金，所述保证金包括以太坊货币。
具体地，所述聚合器包括：
密文形成单元，用于将所述放电竞价信息中的实际报价与随机字符串连接形成密文，所述实际报价包括起始单位电价和最低单位电价；
密文处理单元，用于对所述密文进行哈希处理得到密封报价；
核实单元，用于在公开信息阶段，收集在设定时间内上报的真实报价和随机字符串，并将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比；
有效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息；
无效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。
具体地，所述的对所述密文进行哈希处理得到密封报价的计算式为：
其中，H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数。
具体地，所述密文处理单元包括：
获取模块，用于获取每个参与放电的放电EV的ID号；
第一生成模块，用于将所述ID号的最后一位旋转至第一位，第二位旋转至最后一位，形成第一随机数Nrdm；
第二生成模块，用于对实际报价v以分为单位变形为第二随机数Nprc；
第三生成模块，用于对当前可参与交易的放电EV的放电电量以瓦‧时为单位生成第三随机数Namt；
自定义随机数生成模块，用于基于第一随机数Nrdm、第二随机数Nprc和第三随机数Namt，采用减法原则生成放电EV自定义随机数s：= Nrdm-Nprc-Namt；
构造模块，用于构造随机数运算取模的哈希函数运算，获得哈希函数处理后的密封报价：
H=S(v, s)= mod(Nrdm×Nprc+Namt)；
式中，mod取整操作采用最大ID号；H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数；Nrdm表示第一随机数；Nprc表示第二随机数；Namt表示第三随机数。
具体地，所述信息采集交易平台包括：
采集单元，用于采集充电过程中的电力数据；
计算单元，用于根据电力数据及单位交易电价计算总电价；
结算单元，用于按照所述总电价进行交易结算；
返还单元，用于在交易结算完成后，返回剩余或全部保证金。
具体地，包括：电网，用于当可用于提供电力的放电EV的放电请求已全部结束，且仍有剩余充电EV的充电请求时，满足所述剩余充电EV的充电请求。
综上，本发明将一种具有去中心化、安全和信任优势的有前景的以太坊技术引入电力交易，通过维护自建的分布式数据库，无需依赖第三方管理，避免以往传统中心化组织的成本偏高和交易低效的问题，同时可以保障信息安全。以太坊为V2G 中以电动汽车电力为中心的交易提供保护，使电力交易能够在去中心化、透明和安全的市场环境中进行，从而大大提高能效，降低管理成本，实现能源互联网高效运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，包括：
获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；
将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV；
通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，包括：
根据所述充电时间的先后确定电力输送交易顺序；
当所获取的多个有效充电需求信息中，存在相同的充电时间时，则按所需充电量的多少确定电力输送交易顺序。
4.根据权利要求2所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，所述的将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，选择获胜放电EV包括：
将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；
将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，所述的当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，进行起始单位电价的对比之后包括：
将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；
向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，包括：
对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
否则，将最低单位电价作为交易单位电价。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，在所述的获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息之前包括：
所述充电EV对应的用户提交充电需求信息，所述放电EV对应的用户提交放电竞价信息；
所述充电EV对应的用户以及所述放电EV对应的用户交纳保证金，所述保证金包括以太坊货币。
8.根据权利要求1所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，在所述的获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息之前包括：
将所述放电竞价信息中的实际报价与随机字符串连接形成密文，所述实际报价包括起始单位电价和最低单位电价；
对所述密文进行哈希处理得到密封报价；
在公开信息阶段，在设定时间内上报真实报价和随机字符串；
将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比；
将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息；
将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。
9.根据权利要求8所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，所述的对所述密文进行哈希处理得到密封报价的计算式为：
其中，H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数。
10.根据权利要求9所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，所述的对所述密文进行哈希处理得到密封报价包括：
获取每个参与放电的放电EV的ID号；
将所述ID号的最后一位旋转至第一位，第二位旋转至最后一位，形成第一随机数Nrdm；
对实际报价v以分为单位变形为第二随机数Nprc；
对当前可参与交易的放电EV的放电电量以瓦‧时为单位生成第三随机数Namt；
基于第一随机数Nrdm、第二随机数Nprc和第三随机数Namt，采用减法原则生成放电EV自定义随机数s：s= Nrdm-Nprc-Namt；
构造随机数运算取模的哈希函数运算，获得哈希函数处理后的密封报价：
H=S(v, s)= mod(Nrdm×Nprc+Namt)；
式中，mod取整操作采用最大ID号；H表示当前电动汽车请求中的密封价格信息；S表示哈希函数；v表示实际报价；s表示放电EV自定义随机数；Nrdm表示第一随机数；Nprc表示第二随机数；Namt表示第三随机数。
11.根据权利要求1所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，包括：在所述的通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易包括：
在用于电力转移的设定时间段内，所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电；
采集充电过程中的电力数据；
根据电力数据及单位交易电价计算总电价；
按照所述总电价进行交易结算；
交易结算完成后，返回剩余或全部保证金。
12.根据权利要求1所述的电动汽车电力双向交易方法，其特征在于，包括：在所述的通过所述获胜放电EV对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易之后包括：
当可用于提供电力的放电EV的放电请求已全部结束，且仍有剩余充电EV的充电请求时，由电网满足所述剩余充电EV的充电请求。
13.一种电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，包括聚合器、放电EV和充电EV，
所述聚合器包括：信息收集交易平台，用于获取充电EV的有效充电需求信息和放电EV的有效密封放电竞价信息；比较单元，用于将所述有效充电需求信息与所述有效密封放电竞价信息进行比较，从放电EV中选择获胜放电EV；
所述放电EV中的获胜放电EV用于对所述充电EV进行充电，完成电力输送交易。
14.根据权利要求13所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于：
所述有效充电需求信息包括所需充电量和充电时间，所述有效密封放电竞价信息包括放电时间、储存电量、起始单位电价和最低单位电价。
15.根据权利要求14所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，所述聚合器包括：
交易顺序确定单元，用于根据所述充电时间的先后确定电力输送交易顺序；或用于当所获取的多个有效充电需求信息中，存在相同的充电时间时，则按所需充电量的多少确定电力输送交易顺序。
16.根据权利要求14所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，所述聚合器包括：
第一对比单元，用于将所述所需充电量与储存电量进行对比，并将所述充电时间与放电时间进行对比；
第二对比单元，用于当所述储存电量大于等于所需充电量且所述放电时间与充电时间相匹配时，对所述起始单位电价进行对比；
第一选择单元，用于将最低的所述起始单位电价对应的放电EV作为获胜放电EV；
第二选择单元，用于将最低的所述起始单位电价作为交易单位电价；
第一发送单元，用于向所述获胜放电EV对应的用户发送第一信息，所述第一信息用于表示赢得拍卖信息。
17.根据权利要求16所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，所述聚合器包括：
第三选择单元，用于将除获胜放电EV以外的其他放电EV作为备选放电EV；
第二发送单元，用于向所述备选放电EV对应的用户发送第二信息，所述第二信息用于表示丢失拍卖信息。
18.根据权利要求17所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，所述聚合器包括：
调整单元，用于对所述备选放电EV的起始单位电价进行调整；
判断单元，用于判断调整后的单位电价是否大于所述备选放电EV的最低单位电价；
第四选择单元，用于当调整后的单位电价大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将调整后的单位电价作为交易单位电价；
第五选择单元，用于当调整后的单位电价不大于所述备选放电EV的最低单位电价时，将最低单位电价作为交易单位电价。
19.根据权利要求13所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，包括：
充电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交充电需求信息；
放电EV对应的用户，用于向信息收集交易平台提交放电竞价信息；
所述信息收集交易平台的合约地址，所述充电EV对应的用户以及所述放电EV对应的用户向所述合约地址交纳保证金，所述保证金包括以太坊货币。
20.根据权利要求13所述的电动汽车电力双向交易系统，其特征在于，所述聚合器包括：
密文形成单元，用于将所述放电竞价信息中的实际报价与随机字符串连接形成密文，所述实际报价包括起始单位电价和最低单位电价；
密文处理单元，用于对所述密文进行哈希处理得到密封报价；
核实单元，用于在公开信息阶段，收集在设定时间内上报的真实报价和随机字符串，并将密封报价与在设定时间内上报的真实报价和随机字符串进行对比；
有效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串相符的密封报价对应的放电竞价信息作为有效密封放电竞价信息；
无效竞价确认单元，用于将用户在设定时间内上报的真实报价和随机字符串不符的密封报价对应的放电竞价信息作为无效密封放电竞价信息。
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