李峰

摘要：在微電網(wǎng)交易的應(yīng)用場(chǎng)景中，針對(duì)不依賴于可信第三方與額外信任假設(shè)難以在純分布式微電網(wǎng)中進(jìn)行信任管理與交易的問(wèn)題，本文借助區(qū)塊鏈與匹配機(jī)制設(shè)計(jì)了適用于微電網(wǎng)交易主體信任評(píng)價(jià)的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式微電網(wǎng)中主體的信任管理?；谥黧w的歷史交易完成比，對(duì)每個(gè)電力售賣者進(jìn)行信用評(píng)分，通過(guò)信用-價(jià)格匹配機(jī)制，在電力交易過(guò)程中結(jié)合給出的售電價(jià)格，使用戶和電力公司在相互之間沒(méi)有信任的前提下匹配到最適合的交易對(duì)象，完成電力交易。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;微電網(wǎng)電力交易;聯(lián)盟鏈;數(shù)據(jù)隱私;高效交易

引言

針對(duì)分布式微電網(wǎng)新能源電力交易問(wèn)題，基于主體的歷史交易完成比提出一種適用于交易的匹配策略。將匹配度量化為對(duì)實(shí)體信用與電力售價(jià)的考察，并借助區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)信用數(shù)據(jù)的有效共享與周期評(píng)估。當(dāng)消費(fèi)者在進(jìn)行購(gòu)電行為收到不同生產(chǎn)者的電價(jià)信息時(shí)，可從區(qū)塊鏈賬本中得知該生產(chǎn)者的交易信用值，并篩選出合適的交易方。算例分析表明：所提策略能夠有效量化信用，結(jié)合售電價(jià)格匹配到最適合的交易方。

1基于區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)模型

1.1通信網(wǎng)絡(luò)模型

基于區(qū)塊鏈的通信網(wǎng)絡(luò)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其組成元素為：監(jiān)管機(jī)構(gòu)，包括分布式新能源交易聯(lián)盟以及負(fù)責(zé)傳輸電力、保障交易的電網(wǎng)公司;電力公司，分為新能源發(fā)電和常規(guī)能源發(fā)電，新能源包括風(fēng)能、太陽(yáng)能等，常規(guī)能源包括水力發(fā)電、火力發(fā)電等;電力消費(fèi)方，主要指充電樁、居民用戶、工廠等。所有參與方構(gòu)成電力交易的主體，各交易主體與運(yùn)行區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備代表該節(jié)點(diǎn)的賬戶地址，通過(guò)智能設(shè)備記錄的電量變化來(lái)表示交易信息，在電力交割階段結(jié)束時(shí)，智能設(shè)備可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)反饋發(fā)用電數(shù)據(jù)以觸發(fā)交易結(jié)算。

1.2初始化信息

為了能夠方便響應(yīng)分布式微電網(wǎng)交易所DME中各主體間的交易，電網(wǎng)公司、信息中心等相關(guān)部門需明確所有參與者的真實(shí)身份，且參與者的交易數(shù)據(jù)存在一定的隱私性，不應(yīng)被DME外的主體隨意讀取，因此，本文選擇聯(lián)盟鏈作為實(shí)現(xiàn)方案。為了清晰地知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)的真實(shí)身份，分發(fā)公鑰和對(duì)應(yīng)的私鑰，將這些明文數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)塊鏈直接上鏈，這些數(shù)據(jù)能方便其他參與方直觀了解相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的身份信息。電力公司身份信息為I，消費(fèi)主體身份信息為J。其中IDname、address、phone、type分別表示營(yíng)業(yè)賬號(hào)、公司地址、公司電話、能源類型，這是明確的公開數(shù)據(jù)，其真實(shí)性可以通過(guò)聯(lián)盟鏈中作為監(jiān)管節(jié)點(diǎn)的政府相關(guān)部門等權(quán)威節(jié)點(diǎn)確認(rèn)，監(jiān)管節(jié)點(diǎn)同時(shí)負(fù)責(zé)微電網(wǎng)電力交易聯(lián)盟中新成員加入的身份認(rèn)證，防止假冒身份者進(jìn)入微電網(wǎng)電力交易中，交易交割階段每個(gè)區(qū)塊都記錄一個(gè)主體達(dá)成的交易。

2電力交易交割策略

發(fā)布交易請(qǐng)求配電網(wǎng)的所有電力交易參與方時(shí)刻監(jiān)聽配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)塊鏈信息。消費(fèi)主體提交擬交易電量，用自身的私鑰加密再經(jīng)Hash算法產(chǎn)生電力交易需求信息摘要后，將加密的摘要與電力交易需求信息加入?yún)^(qū)塊鏈中，并通過(guò)配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)向配電網(wǎng)的所有電力交易參與方廣播包含該電力交易需求的區(qū)塊鏈信息。定義3申報(bào)信息。申報(bào)信息s=（j），t，e，jsig（te）。其中，j為消費(fèi)主體的身份標(biāo)識(shí)，在入網(wǎng)時(shí)頒發(fā)，且不可改變;t為時(shí)間憑證，由消費(fèi)主體向認(rèn)證機(jī)構(gòu)申請(qǐng)，是消費(fèi)主體在申報(bào)發(fā)出時(shí)所處的時(shí)間點(diǎn)證明;e為申報(bào)電量，由消費(fèi)主體自主發(fā)起;jsig（te）為消費(fèi)主體對(duì)交易發(fā)起時(shí)間和申報(bào)電量的數(shù)字簽名。消費(fèi)者發(fā)布自身的申報(bào)信息到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)電力公司接收包含最新交易請(qǐng)求的區(qū)塊鏈信息，并根據(jù)自身的發(fā)電情況判斷是否接受該電力交易。如果不接受，則忽略該交易。如果有交易意向，則對(duì)消費(fèi)主體申報(bào)的電量進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)發(fā)布電力申報(bào)信息的參與方公鑰解密發(fā)布方的Hash摘要，并與收到的電力交易需求信息的Hash計(jì)算值進(jìn)行比較驗(yàn)證。

當(dāng)2個(gè)信息摘要的數(shù)值一致時(shí)，則可判斷該區(qū)塊鏈信息沒(méi)有被偽造或篡改，是發(fā)布方發(fā)出的真實(shí)電力交易請(qǐng)求;反之，則丟棄該區(qū)塊鏈信息。驗(yàn)證通過(guò)后電力公司用自身的私鑰加密有交易意向的區(qū)塊鏈信息并發(fā)給該電力交易需求的發(fā)布方。

3 基于區(qū)塊鏈的微電網(wǎng)電力交易設(shè)計(jì)

合同公司分為兩部分：會(huì)議服務(wù)器和倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)器。交易服務(wù)器主要用于用戶配對(duì)以及交易的實(shí)施和完成，還需要支持電子貨幣轉(zhuǎn)換（如比特幣）和貨幣兌換業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)儲(chǔ)存關(guān)于每項(xiàng)交易的全部信息。電力交換系統(tǒng)可分為三個(gè)部分：用戶登記、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)設(shè)計(jì)和兼容性機(jī)制。

3.1用戶注冊(cè)

在用戶登記時(shí)，用戶需要向控制中心提供自己的身份信息，該中心將根據(jù)用戶信息制作公用鑰匙和專用鑰匙，一旦中心登記后，該中心將成為該網(wǎng)絡(luò)的合法用戶。交易前的合法用戶，由于合同“聚合”商將所有部件都保存在信息網(wǎng)絡(luò)中，因此在小功率網(wǎng)絡(luò)中，他們?cè)谶M(jìn)行交易時(shí)只需要數(shù)據(jù)頭驗(yàn)證，他們能夠完成交易，這大大減少了用戶需要儲(chǔ)存的信息，大大節(jié)省了儲(chǔ)存資源，并提高了效率。

3.2數(shù)據(jù)隱私設(shè)計(jì)

通過(guò)多種手段保護(hù)隱私。通過(guò)若干手段，可在每項(xiàng)交易中建立新的賬戶，作為保護(hù)買方和能源銷售商信息的一種手段。確定動(dòng)態(tài)“b”數(shù)字，以確定是否需要重新創(chuàng)建用戶，如果賣方需要的替代貨幣少于b，則無(wú)需設(shè)立新賬戶，反之亦然。如果他們完成審查一種模式，雖然對(duì)防御系統(tǒng)的攻擊可能在一定程度上受到攻擊，但這些數(shù)據(jù)的攻擊可能會(huì)聽到任何行動(dòng)，攻擊者可能會(huì)隨意選擇計(jì)算，從而盜取數(shù)據(jù)，因此使用。

結(jié)語(yǔ)

綜上，隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能和生物量等新能源的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，新能源以小型電網(wǎng)為形式的高滲透率將新能源與配電網(wǎng)連接起來(lái)，從根本上改變了配電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)。配電網(wǎng)絡(luò)可以為小電網(wǎng)輸送電力，也可以從小型電網(wǎng)的新能源接收能源，小型電網(wǎng)已經(jīng)從單向轉(zhuǎn)向雙向，使能源結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。與此同時(shí)，風(fēng)能和太陽(yáng)能受到諸如地理位置和天氣條件等客觀因素的影響，電力具有斷斷續(xù)續(xù)和不分青紅皂白的特點(diǎn)，增加了分配網(wǎng)絡(luò)中能源分配的不確定性。從能源利用的角度來(lái)看，負(fù)載多樣化已導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和分配網(wǎng)絡(luò)支持的微觀流發(fā)生重大變化，這就需要新的良好的貿(mào)易和能源管理機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)有效的能源分配。

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