CN115630959A - 一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统 - Google Patents

一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电力市场能源交易领域的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统，方法包括：建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统；通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产；根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算；本发明对用户进行交易匹配降低了能源交易的成本，保证了交易的安全可靠性；用户通过出售剩余的能源提高了能源的使用效率。

Description

一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统
技术领域
本发明属于电力市场能源交易领域，具体涉及一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统。
背景技术
当前，能源体制改革方兴未艾，为了应对未来传统能源的枯竭，整个能源系统发生了巨大的变化。传统能源交易主要是最优决策的集中式资源配置，导致能源利用率不高。目前分布式P2P能源交易策略成为流行趋势，能源交易技术与新时代能源互联网的低碳发展方向高度吻合。
目前主要能源交易方法主要有以下几种：基于物联网分散决策的分布式能源交易运行模式、基于改进纳什议价方法的多微网能源交易机制(主要针对电力市场)、以及去中心化的微电网能源交易方法等。为营造一个规范、高效的交易环境，尤其是交易合约化的结算和管理，交易结算时的信用不足以及能源交易成本高等问题仍需解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法及系统，基于区块链智能合约的分布式、不可篡改、自动执行的特点，提高能源交易的可信和可靠程度，以解决能源交易节点信用不足、交易过程不可靠的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明第一方面提供了一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，包括：
建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；
接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户接受区块链网络管理条约并支付押金后，通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产，以财产值的形式记录在用户账户中；
发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；
根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；
监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算。
优选的，用户信息包括用户名、用户ID、账户地址、可供出售或购买的能源、预期交易价格、支付押金和能源区块链网络为用户分配的账户地址。
优选的，响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查的方法包括：
检查用户的交易状态和历史交易记录是否符合合约规则，限制信用值低于设定阈值或者存在全额扣款的用户进行交易。
优选的，经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约的方法包括：
对交易匹配中参与用户之间的能源数量和价格进行确定后，并将交易信息广播到能源区块链网络；能源区块链网络中的其他节点收到信息后将进行验证；验证后将交易信息写入能源区块链网络。
优选的，还包括：若出现现实财产以及虚拟资产的变更、转让、使用的行为激活智能合约执行，并将对应用户的财产值进行变更
优选的，对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚的方法包括：对未按照合约规则进行交易的用户扣除部分信用值并罚处违约金。
优选的，所述信用值计算公式为：
Figure BDA0003838392910000031
式中，Tx代表能源区块链网络中的节点对第x笔能源交易的能源传输贡献；Qy表示为第y笔交易的能源交易质量评价值；A代表节点参与传输的总次数；B代表为节点参与交易的总次数；α表示为能源传输在节点信用中的权重因子，β是能源交易在节点信用中的权重因子。
优选的，所述能源传输贡献的计算公式为：
Figure BDA0003838392910000032
公式中，Qx表示为第x笔交易的能源交易质量评价值；n表示为能源传输过程中经过能源区块链网络中节点的数量。
优选的，所述能源交易质量评价值的计算公式为：
Figure BDA0003838392910000033
公式中，Ereal代表实际营业额；Eplan代表理想营业额；Q表示为能源交易质量评价值。
优选的，根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配的方法包括：
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij；根据概率Pij对购买能源用户和出售能源用户进行匹配；
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij，计算公式为：
Figure BDA0003838392910000041
Figure BDA0003838392910000042
公式中，x表示为输入变量；cmin是购买能源用户所需的最小信用值数；ci表示为出售能源用户的信用值；cj表示为购买能源用户的信用值。
本发明第二方面提供了一种基于区块链智能合约的能源安全交易系统，包括：
构建模块，用于建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；
注册模块，接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户接受区块链网络管理条约并支付押金后，通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产，以财产值的形式记录在用户账户中；
审查模块，用于发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；
交易匹配模块，用于根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经所有用户验证确认后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；
结算模块，用于监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算。
本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述能源安全交易方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经所有用户验证确认后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；对用户进行交易匹配降低了能源交易的成本，节约实际交易所需开销；用户通过出售剩余的能源获取了收益从而激励用户进行能源交易，同时提高了能源的使用效率。
本发明中监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算；使参与能源共享的用户不能单方面不遵守合约，保证了交易的安全可靠性，解决了能源交易中存在的信用不足导致能源交易困难的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的能源区块链网络的结构图；
图3是本发明实施例提供的信用值与响应概率的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
如图1至图3所示，一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，包括：
建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；用户信息包括用户名、用户ID、账户地址、可供出售或购买的能源、预期交易价格、支付押金和能源区块链网络为用户分配的账户地址。
接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查，检查用户的交易状态和历史交易记录是否符合合约规则，限制信用值低于设定阈值或者存在全额扣款的用户进行交易；所述全额扣款表示为用户押金全部扣完，即用户账号内的押金余额为零；将用户实体资产转化为虚拟资产，具体为将能源生产区域、设备和技术要素按照一定的规则映射为虚拟财产；以财产值的形式记录在用户账户中；
发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，合约规则包括：交易确认规则、交易意愿规则、资格审查规则、交易结算规则和积分结算规则；所述合约参数包括用户基本信息、能源交易系统区块网络和节点、信用值、财产值、能源需求、报价范围以及交易意愿；
根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；所述信用值计算公式为：
Figure BDA0003838392910000061
式中，Tx代表能源区块链网络中的节点对第x笔能源交易的能源传输贡献；Qy表示为第y笔交易的能源交易质量评价值；A代表节点参与传输的总次数；B代表为节点参与交易的总次数；α表示为能源传输在节点信用中的权重因子，β是能源交易在节点信用中的权重因子。
所述能源传输贡献的计算公式为：
Figure BDA0003838392910000071
公式中，Qx表示为第x笔交易的能源交易质量评价值；n表示为能源传输过程中经过能源区块链网络中节点的数量。
所述能源交易质量评价值的计算公式为：
Figure BDA0003838392910000072
公式中，Ereal代表实际营业额；Eplan代表理想营业额；Q表示为能源交易质量评价值。
响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；需求信息包括交易价格、能源需求量以及交易对象的财产值和声誉价值；当出现现实财产以及虚拟资产的变更、转让、使用的行为激活智能合约执行，并将对应用户的财产值进行变更。
根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配的方法包括：
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij；根据概率Pij对购买能源用户和出售能源用户进行匹配；对用户进行交易匹配降低了能源交易的成本，节约实际交易所需开销；用户通过出售剩余的能源获取了收益从而激励用户进行能源交易，同时提高了能源的使用效率。
对购买能源用户的信用值cj和所需最小信用值cmin进行初始化，如表1所示；
表I.信用参数的初始值
范围 初始值
c<sub>min</sub> 0.2
c<sub>j</sub> 0.8
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij，计算公式为：
Figure BDA0003838392910000081
Figure BDA0003838392910000082
公式中，x表示为输入变量；cmin是购买能源用户所需的最小信用值数；ci表示为出售能源用户的信用值；cj表示为购买能源用户的信用值。
经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约的方法包括：
对交易匹配中参与用户之间的能源数量和价格进行确定后，并将交易信息广播到能源区块链网络；能源区块链网络中的其他节点收到信息后将进行验证；验证后将交易信息写入能源区块链网络；将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；使参与能源共享的用户不能单方面不遵守合约，解决了能源交易中存在的信用不足导致能源交易困难的问题。
监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记，处罚的方法包括对未按照合约规则进行交易的用户扣除部分信用值并罚处违约金；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算；当用户的某笔交易失败或超时时，该笔交易的信用积分为零。并且用户的押金将被扣除交易金额的0.5％作为违约金罚款；如果用户的押金被全额扣除，他将无法再参与之后的能源交易；基于区块链智能合约的分布式、不可篡改、自动执行的特点，提高能源交易的可信和可靠程度，以解决能源交易节点信用不足、交易过程不可靠的问题。
实施例二
一种基于区块链智能合约的能源安全交易系统，本实施例提供的评估系统可以应用于实施例一所述的能源安全交易方法，能源安全交易系统包括：
构建模块，用于建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；
注册模块，接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户接受区块链网络管理条约并支付押金后，通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产，以财产值的形式记录在用户账户中；
审查模块，用于发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；
交易匹配模块，用于根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经所有用户验证确认后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；
结算模块，用于监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算。
实施例三
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一所述能源安全交易方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，包括：
建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；
接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户接受区块链网络管理条约并支付押金后，通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产，以财产值的形式记录在用户账户中；
发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；
根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；
监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查的方法包括：
检查用户的交易状态和历史交易记录是否符合合约规则，限制信用值低于设定阈值或者存在全额扣款的用户进行交易。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，经交易用户确认和能源区块链网络验证后形成能源共享交易合约的方法包括：
对交易匹配中参与用户之间的能源数量和价格进行确定后，并将交易信息广播到能源区块链网络；能源区块链网络中的其他节点收到信息后将进行验证；验证后将交易信息写入能源区块链网络。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，还包括：若出现现实财产以及虚拟资产的变更、转让、使用的行为激活智能合约执行，并将对应用户的财产值进行变更。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚的方法包括：对未按照合约规则进行交易的用户扣除部分信用值并罚处违约金。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，所述信用值计算公式为：
Figure FDA0003838392900000021
式中，Tx代表能源区块链网络中的节点对第x笔能源交易的能源传输贡献；Qy表示为第y笔交易的能源交易质量评价值；A代表节点参与传输的总次数；B代表为节点参与交易的总次数；α表示为能源传输在节点信用中的权重因子，β是能源交易在节点信用中的权重因子。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，所述能源传输贡献和所述能源交易质量评价值的计算方法包括：
所述能源传输贡献的计算公式为：
Figure FDA0003838392900000031
公式中，Qx表示为第x笔交易的能源交易质量评价值；n表示为能源传输过程中经过能源区块链网络中节点的数量。
所述能源交易质量评价值的计算公式为：
Figure FDA0003838392900000032
公式中，Ereal代表实际营业额；Eplan代表理想营业额；Q表示为能源交易质量评价值。
8.根据权利要求1或权利要求7所述的一种基于区块链智能合约的能源安全交易方法，其特征在于，根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配的方法包括：
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij；根据概率Pij对购买能源用户和出售能源用户进行匹配；
计算购买能源用户收到出售能源用户的交易请求后建立交易的概率Pij，计算公式为：
Figure FDA0003838392900000033
Figure FDA0003838392900000034
公式中，x表示为输入变量；cmin是购买能源用户所需的最小信用值数；ci表示为出售能源用户的信用值；cj表示为购买能源用户的信用值。
9.一种基于区块链智能合约的能源安全交易系统，其特征在于，包括：
构建模块，用于建立包含能源交易参与方信息的分布式共享系统，初始化分布式共享系统的用户信息；
注册模块，接收用户通过能源区块链上传至分布式共享系统的注册请求和注册信息；响应于用户接受区块链网络管理条约并支付押金后，通过能源区块链网络为用户分配账户地址；将用户实体资产转化为虚拟资产，以财产值的形式记录在用户账户中；
审查模块，用于发布包含合约参数和合约规则的智能合约协议，根据用户的注册信息和交易信息按照智能合约协议计算用户信用值；响应于用户发布购买或出售能源的需求信息，对用户的能源交易资格进行自动审查；
交易匹配模块，用于根据用户需求信息、用户所属节点和用户信用值对用户进行交易匹配，经所有用户验证确认后形成能源共享交易合约，将交易过程将按时间顺序记录在能源区块链上；
结算模块，用于监控交易过程并对未按照合约规则进行交易的用户进行处罚和标记；交易完成后对用户财产值和信用值进行结算。
10.计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求8任一项所述能源安全交易方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115796952A (zh) * 2023-02-06 2023-03-14 北京国网电力技术有限公司 一种基于区块链智能合约的分布式能源交易激励方法

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