周強，張良

（1.綿陽職業(yè)技術(shù)學院信息工程系，四川 綿陽 621000；2.西南科技大學信息工程學院，四川 綿陽 621000）

伴隨經(jīng)濟飛速發(fā)展，各類電氣化應(yīng)用在各行各業(yè)不斷豐富和普及，用電的需求量隨之加劇。微電網(wǎng)[1]能夠有效解決單純拓張電網(wǎng)規(guī)模的方式所帶來的運維難度高、成本開銷大的難題，并將環(huán)保、高效、可靠和靈活的分布化可再生能源融入大電網(wǎng)。此外，微電網(wǎng)作為集分布化的負荷與發(fā)電為一體的小型發(fā)配電體系，能夠有效地規(guī)避集中供電運維開銷大、受到黑客攻擊或出現(xiàn)故障時所帶來的大面積系統(tǒng)癱瘓、信息透明度和能源利用率低的問題。

傳統(tǒng)的電力交易模式采用集中化[2]的方式，即設(shè)定單一的機構(gòu)完成交易的過程，這種電力交易模式往往存在交易壓力大、管理機制缺乏監(jiān)督等問題。此外，新能源供電不同于傳統(tǒng)長期發(fā)電交易固定的特點，存在發(fā)電的不確定性和分時交易的特點。而隨著微電網(wǎng)的大力發(fā)展，國家鼓勵端到端（peer to peer，P2P）的微網(wǎng)用戶內(nèi)部交易模式，即采用電力交易的主體和電力交易機制多元化交易模式能夠最大程度地削減電能的損失，從而實現(xiàn)降低成本的目的，并減弱對大電網(wǎng)存在的依賴性。區(qū)塊鏈[3]具有去中心化、開放性、透明性和對等性的特點，該技術(shù)存在特殊的鏈式存儲結(jié)構(gòu)，并具備智能合約等應(yīng)用，可保障電力交易各主體的信任度，并最大程度地減少重建或維持信任的成本。在電力交易過程中選用密碼學原理，可保證交易數(shù)據(jù)的完整度、難篡改性和契約度。國內(nèi)外學者對區(qū)塊鏈技術(shù)融入電能交易展開了探索，Aitzhan[4]提出采用區(qū)塊鏈技術(shù)解決分布式電力交易的安全性問題，并完成了模擬評估；Munsing[5]則結(jié)合智能合約策略設(shè)計了P2P微電網(wǎng)能源交易架構(gòu)；國內(nèi)學者王輝[6]在配電網(wǎng)電能交易中引入了去中心化思想，構(gòu)建了去中心化交易方式；王健[7]則具體研究了區(qū)塊鏈科技在電能交易進程中的數(shù)據(jù)流程。

本文針對微網(wǎng)P2P電能的交易特征提出了一種多鏈式能源區(qū)塊鏈工作模式，并基于該工作模式設(shè)計了一種多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法，對優(yōu)化微網(wǎng)P2P電能交易具有重要的意義。

1 能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)和運行機理

1.1 區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈的基本層如圖1所示，包含了數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、共識、激勵與應(yīng)用五層。其中，數(shù)據(jù)層位于區(qū)塊鏈的最底端，并采用Merkel樹的架構(gòu)保存了全部數(shù)據(jù)，在區(qū)塊構(gòu)建的進程中加入了數(shù)字加密與時間戳策略。網(wǎng)絡(luò)層包含了各連通節(jié)點與交互的P2P網(wǎng)絡(luò)。共識層則實現(xiàn)達成節(jié)點的共識。應(yīng)用層給該技術(shù)的各類實際運用場景提供操作系統(tǒng)，尤其是在智能合約拓展功能后，為編碼運用提供了設(shè)計體系。

圖1 區(qū)塊鏈的基本層Fig.1 The basic layer of the blockchain

1.2 區(qū)塊鏈的運行機理

微電網(wǎng)系統(tǒng)的各個節(jié)點均保存在一個完整的區(qū)塊鏈中，其數(shù)據(jù)架構(gòu)存在高分散與冗余度，當系統(tǒng)被少量節(jié)點所攻擊時，系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定性。區(qū)塊鏈中的各個區(qū)塊均記載了某時間中所有節(jié)點的交易數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都通過Hash計算[8]并采用Merkle樹的形式構(gòu)成新的區(qū)塊，并在數(shù)據(jù)的區(qū)頭加入時間戳，依據(jù)先后順序連接，使得數(shù)據(jù)能夠溯源，從而提升信息偽造難度水平，保證數(shù)據(jù)可信程度。并將不對稱加密策略融入?yún)^(qū)塊鏈中，使得數(shù)據(jù)無法篡改，用戶隱私得以保障。區(qū)塊鏈架構(gòu)與連接模式如圖2、圖3所示。

圖2 區(qū)塊鏈的架構(gòu)Fig.2 The architecture of blockchain

圖3 區(qū)塊鏈的連接模式Fig.3 The connection mode of blockchain

1.3 能源區(qū)塊鏈機制

發(fā)用電量權(quán)益機制（proof of power generation consumption，PPGC）是一種與能源區(qū)塊鏈相適應(yīng)的機制。在實際的電力系統(tǒng)中所流通的電能，被利用后即會寫入到能源區(qū)塊鏈之中，并且無法篡改，并作為使用者的權(quán)益證明。

本文將電力系統(tǒng)中所流通的電能視為隱形代幣，并假設(shè)電網(wǎng)的各方均占用了大部分隱形代幣。

PPGC機制應(yīng)滿足三點假設(shè)：1）維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的要求，與實際流通電能成正比；2）分布化電能應(yīng)在局部電力交易中被消費；3）局部電力交易中的各節(jié)點應(yīng)實現(xiàn)弱同步。

2 多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法

相同的供電網(wǎng)絡(luò)中，若分區(qū)數(shù)目增多，所包含的能源區(qū)塊鏈[9]數(shù)目也相應(yīng)增加。而區(qū)塊鏈僅需要在小范圍內(nèi)完成傳播，單個區(qū)塊所包含的交易數(shù)目并不能滿足需求，隨著交易數(shù)量的增加，需要設(shè)置更多區(qū)塊才能夠完成交易，而這又將消耗更多的時間，從而減慢交易速度。采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法可保證每秒所完成的交易數(shù)目，從而實現(xiàn)去中心化。

2.1 約束條件

2.1.1 能源區(qū)塊鏈的去中心化約束

為減弱去中心化帶來的風險，本文引入基尼參數(shù)K完成PPGC機制下的能源區(qū)塊鏈去中心化狀態(tài)分析?；釁?shù)K能夠估測各個節(jié)點占據(jù)該機制比值的均衡水平，如下式所示：

式中：m為能源區(qū)塊鏈中的待選記賬員總數(shù)目；η為待選記賬員PPGC機制的均值；ui，uj分別為能源區(qū)塊鏈中的待選記賬員所擁有的PPGC機制的總權(quán)益和權(quán)益。

2.1.2 能源區(qū)塊鏈的可延展約束

能源區(qū)塊鏈在端到端網(wǎng)絡(luò)中的傳播進程為具備記賬權(quán)限的節(jié)點對其他能源區(qū)塊廣播生成新的區(qū)塊，各個節(jié)點不斷校驗內(nèi)容并完成轉(zhuǎn)發(fā)，如圖4所示。

圖4 多鏈式能源區(qū)塊鏈P2P傳播模型Fig.4 Propagation model of multi-chain energy blockchain P2P

記賬節(jié)點a朝周邊節(jié)點傳送區(qū)塊所需要的時間ta1如下式所示：

式中：n為發(fā)送節(jié)點所構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)的周邊節(jié)點數(shù)目；V為區(qū)塊容量；D為帶寬。

利用節(jié)點校驗后，讓區(qū)塊第二次轉(zhuǎn)發(fā)，則校驗所花費的時長如下所示：

式中：g為校驗所花費的比例參數(shù)。

因此，記賬節(jié)點a朝周邊節(jié)點傳送單獨區(qū)塊所花費的時間ta如下所示：

t（n+1）表示記賬節(jié)點a向周邊n+1節(jié)點傳送單獨區(qū)塊所花費的時間，記賬節(jié)點a朝P2P網(wǎng)絡(luò)中n+1區(qū)塊傳播所需要的總時長tsum如下所示：

網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)聯(lián)往往對區(qū)塊傳播時長的影響很大，所以應(yīng)利用仿真測算傳播時間與節(jié)點數(shù)目關(guān)聯(lián)完成近似解析，從而估測單個區(qū)塊傳播網(wǎng)絡(luò)所需要的時長。通常而言，衡量區(qū)塊鏈的延展性采用單位時間完成交易數(shù)Os進行評估，如下式：

而側(cè)鏈交易應(yīng)滿足多個區(qū)塊。

假設(shè)實現(xiàn)側(cè)鏈交易的區(qū)塊數(shù)目為e，則可利用計算e個區(qū)塊內(nèi)所實現(xiàn)的交易數(shù)目P，并結(jié)合所求得時間t獲得Os來衡量區(qū)塊的可拓展性。

式中：Ωe為某側(cè)鏈區(qū)塊鏈中的記賬候選者的組合；ra為單次交易的字節(jié)大??；R為某個區(qū)塊的字節(jié)大小；Bu為側(cè)鏈交易占據(jù)總交易的比值；emin為進行側(cè)鏈交易的最小區(qū)塊數(shù)目。

2.2 多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法

本文提出的多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法應(yīng)滿足去中心化標準[10]即基尼參數(shù)小于給定值的條件，此外也應(yīng)滿足可延展性指標。該算法依據(jù)區(qū)塊鏈節(jié)點的電網(wǎng)電氣關(guān)聯(lián)、電能交易頻率和各個區(qū)塊鏈節(jié)點的PPGC機制，實現(xiàn)分區(qū)優(yōu)化。即將供電網(wǎng)絡(luò)的終端使用者視為葉子節(jié)點，進而針對葉子節(jié)點完成劃分。本文算法可完成空間內(nèi)組合的遍歷，找到不同電能交易頻率的節(jié)點分配區(qū)域區(qū)塊鏈的最優(yōu)解。

多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法的目標解析式為最大化單位時間完成交易總數(shù)O′s：

式中：ΩE為某配電網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)塊鏈的組合；Osx為第x個側(cè)鏈上的交易均值。

算法還應(yīng)當滿足基尼參數(shù)約束條件：

式中：Ki為某側(cè)鏈區(qū)塊鏈的基尼參數(shù)；Kmax為基尼參數(shù)的上限結(jié)果。

多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法的整體思路即設(shè)定兩個矩陣分別保存電力交易的相關(guān)數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈節(jié)點間的連接模式，并采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法將不同電能交易頻率的節(jié)點分配到不同的區(qū)域區(qū)塊鏈內(nèi)，在滿足去中心化約束和可延展性約束的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)最大化單位時間完成交易總數(shù)O′s。

根據(jù)電能交易頻率對能源區(qū)塊鏈進行分區(qū)調(diào)整的方式如下，設(shè)定分區(qū)數(shù)為e，采用陣列V表示葉子節(jié)點間的電氣連接模式，節(jié)點之間在周期T的電能交易量表示為VP，周期T內(nèi)的各葉子節(jié)點的電能交易總量為P。

本文算法的具體步驟如下：

1）首先輸入葉子節(jié)點間的電氣連接模式陣列V；

2）采用隨機函數(shù)初始化分區(qū)數(shù)e和陣列VP，P；

3）采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法完成配電網(wǎng)的各個葉子節(jié)點的分區(qū)優(yōu)化，即采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法將不同電能交易頻率的節(jié)點分配到不同的區(qū)域區(qū)塊鏈內(nèi)，判斷是否滿足去中心化約束和可延展性約束，若滿足約束條件則可獲得最佳分區(qū)模式；

4）如果時間到達下個周期T，則重復2）與3）。

3 多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易實現(xiàn)

3.1 整體架構(gòu)

多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易模型如圖5所示。分布式的發(fā)電模式與微網(wǎng)P2P電能交易都具有完全化分布和無等級的特征，任意節(jié)點的加入與脫離具有獨立性，而且具有隨機分布特征。多鏈式架構(gòu)分成物理層，網(wǎng)絡(luò)層，協(xié)議層與虛擬層幾個部分。其中，物理層作為能源節(jié)點的連接，去中心化網(wǎng)絡(luò)的生成是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層作為能源節(jié)點的映射，協(xié)議層則包含了智能合約[11]、共識機制[12]與激勵機制[13]等，實際的電力運用、電力交易、市場機制則處于應(yīng)用層。

圖5 電能交易模型Fig.5 Electric energy trading model

3.2 多鏈式能源區(qū)塊鏈工作模式

采用多側(cè)鏈的工作模式，不僅能分別管理設(shè)備數(shù)據(jù)、發(fā)電數(shù)據(jù)與電能交易數(shù)據(jù)，而且能最大程度地提升安全性，避免大量各類數(shù)據(jù)混雜而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)泄露問題。

3.2.1 交易鏈工作模式

交易鏈作為微網(wǎng)電力交易的共有鏈，保存并記載了全部交易數(shù)據(jù)和智能合約，并且完成不同時間節(jié)點的交易合約確認，圖6為交易側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)圖。由于參與微網(wǎng)電能交易的主體多，如發(fā)電方、用電方和代理商等，需應(yīng)用股份授權(quán)證明機制，并讓區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的全部成員推選記賬者，令其監(jiān)管權(quán)力。記賬者校驗電能數(shù)據(jù)，完成向交易鏈的打包上傳，智能合約再依據(jù)電能信息測算交易信息，再由記賬者打包上傳，各個記賬者間互相認知，保障數(shù)據(jù)準確性并傳播。

圖6 交易鏈的結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of the transaction chain

3.2.2 電能鏈工作模式

電能鏈作為自建的私有區(qū)塊鏈，只服務(wù)區(qū)域內(nèi)同一電壓級下的用戶，保存節(jié)點與能源數(shù)據(jù)，并完成交易，從而保證節(jié)點數(shù)據(jù)的真實度、完整度與隱私度。通過獲取交易側(cè)鏈的交易狀況，檢驗是否滿足PPGC機制，采用多鏈式能源區(qū)塊鏈動態(tài)分區(qū)算法調(diào)整節(jié)點的分區(qū)。交易與電能多側(cè)鏈的多向互動可實現(xiàn)多區(qū)域的微網(wǎng)電能交易，并保證整個過程完整、可監(jiān)督和真實。圖7為電能鏈的結(jié)構(gòu)圖。

圖7 電能鏈的結(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of the power chain

3.3 多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易架構(gòu)

多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易架構(gòu)如圖8所示，交易鏈包括資產(chǎn)數(shù)據(jù)側(cè)鏈與交易數(shù)據(jù)側(cè)鏈，電能鏈則設(shè)計了和微電網(wǎng)交易側(cè)鏈、和用戶端到端交易側(cè)鏈兩種。其中，資產(chǎn)數(shù)據(jù)側(cè)鏈主要寫入分布式發(fā)電裝備數(shù)據(jù)、負荷需求數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)數(shù)據(jù)；交易數(shù)據(jù)側(cè)鏈則依據(jù)不同的交易模式寫入交易完成狀況。電能鏈的微電網(wǎng)交易側(cè)鏈、和用戶端到端交易側(cè)鏈則均需要滿足PPGC機制與去中心化約束、可延展約束條件，此外，還應(yīng)與功率和供需平衡相適應(yīng)。

圖8 電能交易架構(gòu)Fig.8 Power trading framework

多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易的流程如下：

1）微電網(wǎng)中的各主體把資本數(shù)據(jù)利用客戶端傳送到區(qū)塊鏈體系中，并在全網(wǎng)范圍廣播發(fā)電裝備的容量[14]、發(fā)電時段等數(shù)據(jù)。將歸總后的可交易電能、交易時間段、標價數(shù)據(jù)和獎罰機制采用交易數(shù)據(jù)側(cè)鏈完成全網(wǎng)廣播；

2）通過功率與供需平衡約束校驗各節(jié)點的交易數(shù)據(jù)，判斷交易模式，并檢驗可否滿足中心化約束和可延展約束條件；

3）依據(jù)電壓級別和線路的功率與供需平衡約束，采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法調(diào)整微電網(wǎng)中的區(qū)塊數(shù)和節(jié)點數(shù)目，指定交易決策，從而判定可交易電量與時段，并將數(shù)據(jù)回傳交易鏈。最終依據(jù)發(fā)用電的實際狀況，完成電能的交易結(jié)算。

4 算例仿真

本文在配置為Intel酷睿i7 2.6 GHz CPU，8 GB運行內(nèi)存的計算機上，采用Matlab 2017a調(diào)用python程序，ns3網(wǎng)絡(luò)模擬器適配python代碼模擬多鏈式能源區(qū)塊鏈動態(tài)分區(qū)下的微網(wǎng)P2P電能交易過程，分析多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法對微網(wǎng)P2P電能交易過程的影響。通過隨機產(chǎn)生節(jié)點的拓撲網(wǎng)絡(luò)，模擬記賬員和葉子節(jié)點向區(qū)塊傳播的進程，獲得區(qū)塊在微網(wǎng)中的傳播時間。電能交易數(shù)據(jù)采用隨機函數(shù)生成，并約定葉子節(jié)點[15]間的電力交易數(shù)目隨關(guān)聯(lián)度減弱而減弱。

4.1 初始分區(qū)數(shù)對微網(wǎng)P2P電能交易的影響

模擬節(jié)點數(shù)目為1 200的微電網(wǎng)端到端電能交易，采用隨機函數(shù)初始化葉子節(jié)點之間在周期T的電能交易數(shù)量，并統(tǒng)計在周期T內(nèi)的各葉子節(jié)點的電能交易總量。設(shè)置不同的分區(qū)，并根據(jù)多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法分別完成單位時間完成交易總數(shù)O′s的計算，結(jié)果如圖9所示，正方塊為不同分區(qū)獲得的O′s結(jié)果，并擬合曲線分析O′s的走向。

圖9 初始分區(qū)數(shù)對微網(wǎng)P2P電能交易的影響Fig.9 The impact of the initial number of partitions on P2P energy trading on the microgrid

從實驗結(jié)果可知，當分區(qū)數(shù)為18時，模擬節(jié)點數(shù)目為1 200的微電網(wǎng)端到端電能交易獲得最優(yōu)的 O′s，單位時間完成交易總數(shù) O′s在分區(qū)數(shù)目為12以內(nèi)時，伴隨分區(qū)數(shù)目的增長緩慢增長；當分區(qū)數(shù)目在12～18之間，O′s快速增長；當分區(qū)數(shù)目大于18時，O′s快速下降。

4.2 電能交易頻率對微網(wǎng)P2P電能交易的影響

針對4.1節(jié)中給出的總節(jié)點數(shù)為1 200的微電網(wǎng)中，依據(jù)電能交易頻率采用本文算法對區(qū)塊鏈進行分區(qū)調(diào)整，即采用多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法將不同電能交易頻率的節(jié)點分配到不同的區(qū)域區(qū)塊鏈內(nèi)。并完成單位時間實現(xiàn)交易總數(shù)O′s的仿真計算，可優(yōu)化能源區(qū)塊鏈的可延展性能。對比分區(qū)調(diào)整之前和之后的O′s，并擬合曲線分析O′s的走向，圖10為電能交易頻率對微網(wǎng)P2P電能交易影響的實驗結(jié)果圖。由圖10給出的實驗結(jié)果可知分區(qū)數(shù)目在12以下的效果不太顯著，這是因為分區(qū)數(shù)目小于12的跨側(cè)鏈交易情況比較少，交易多在單個側(cè)鏈內(nèi)完成。

圖10 電能交易頻率對微網(wǎng)P2P電能交易的影響Fig.10 Impact of frequency of energy trading on microgrid P2P energy trading

依據(jù)電能交易頻率對能源區(qū)塊鏈進行分區(qū)調(diào)整，優(yōu)化了微網(wǎng)P2P單位時間完成交易總數(shù)O′s、各分區(qū)的Os和基尼系數(shù)K，如表1所示。

表1 最優(yōu)分區(qū)數(shù)目下的微網(wǎng)P2P電能交易參數(shù)Tab.1 P2P energy trading parameters of microgrid under the optimal number of partitions

4.3 區(qū)塊大小與節(jié)點數(shù)目對單個區(qū)塊鏈的影響

4.3.1 區(qū)塊大小對單個區(qū)塊鏈的影響

本文將節(jié)點數(shù)目設(shè)定為120個，進一步研究了區(qū)塊大小不同的情況下，當單個區(qū)塊鏈完成20%，50%和80%的節(jié)點的區(qū)塊傳播時，所需要的傳播時間，圖11為區(qū)塊大小對單個區(qū)塊鏈影響的實驗結(jié)果圖。由圖11的實驗結(jié)果可知，隨著區(qū)塊大小的增大，相同數(shù)目的節(jié)點所需要的傳播時間增加。

圖11 區(qū)塊大小對單個區(qū)塊鏈的影響Fig.11 Impact of block size on a single blockchain

4.3.2 節(jié)點數(shù)目對單個區(qū)塊鏈的影響

本文將區(qū)塊大小[16]設(shè)定為1 MB，進一步研究了節(jié)點數(shù)目不同的情況下，當單個區(qū)塊鏈完成20%，50%和80%的節(jié)點的區(qū)塊傳播時，所需要的傳播時間，圖12為節(jié)點數(shù)目對單個區(qū)塊鏈影響的實驗結(jié)果圖。由圖12的實驗結(jié)果可知，隨著節(jié)點數(shù)目的增多，相同大小的區(qū)塊所需要的傳播時間增加。這是由于節(jié)點數(shù)目增多，節(jié)點間的電力點對點交易數(shù)量也隨著增加，在微電網(wǎng)中傳播相同大小的區(qū)塊所需要的時間增加。

圖12 節(jié)點數(shù)目對單個區(qū)塊鏈的影響Fig.12 The impact of the number of nodes on a single blockchain

5 結(jié)論

伴隨我國智慧城市的建設(shè)和發(fā)展，可再生電能逐漸替代了傳統(tǒng)電能，區(qū)塊鏈技術(shù)與微網(wǎng)端到端電能交易結(jié)合，能夠適應(yīng)新能源多主體、分時段的交易特征。

本文的創(chuàng)新點如下：

1）針對微網(wǎng)P2P電能交易特征提出了一種多鏈式能源區(qū)塊鏈工作模式，采用交易鏈和電能鏈兩類區(qū)塊鏈為主鏈搭建微網(wǎng)P2P電能交易架構(gòu)，并分別設(shè)置交易與電能多側(cè)鏈的多向互動可實現(xiàn)多區(qū)域的微網(wǎng)電能交易，可保證整個過程完整、可監(jiān)督和真實。

2）在PPGC機制下，即滿足去中心化標準和可延展性指標的條件下，設(shè)計了一種多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)算法，該算法可保證每s所完成的交易數(shù)目，從而實現(xiàn)去中心化。該算法依據(jù)區(qū)塊鏈節(jié)點的電網(wǎng)關(guān)聯(lián)、電能市場交易頻率和各個區(qū)塊鏈節(jié)點的PPGC機制，完成分區(qū)優(yōu)化。

通過Matlab 2017a設(shè)置四組實驗，模擬多鏈式能源區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)下的動態(tài)分區(qū)微網(wǎng)P2P電能交易過程，模擬初始分區(qū)數(shù)對微網(wǎng)P2P電能交易影響，當分區(qū)數(shù)為18，節(jié)點數(shù)目為1 200的微電網(wǎng)端到端電能交易獲得最優(yōu)的O's；模擬電能交易頻率對微網(wǎng)P2P電能交易影響，仿真結(jié)果可知依據(jù)電能交易頻率對能源區(qū)塊鏈進行分區(qū)調(diào)整，可優(yōu)化能源區(qū)塊鏈的可延展性能；并模擬仿真區(qū)塊大小與節(jié)點數(shù)目對單個區(qū)塊鏈的影響，實驗結(jié)果可知隨著區(qū)塊大小的增大，相同數(shù)目節(jié)點所需要的傳播時間增加；隨著節(jié)點數(shù)目的增多，相同大小的區(qū)塊所需要的傳播時間也隨之增加。

多鏈式能源區(qū)塊鏈的維護過程需要損耗一定的算力，下一步的研究主要針對采用更少的算力保障能源區(qū)塊鏈的有效性計算。