石慶松，秦蕊，肖鵬，歐陽(yáng)麗煒,3，熊剛，張宏鑫，王飛躍,3,5

(1. 國(guó)電物資集團(tuán)有限公司 電子商務(wù)中心，北京 100071；2. 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所 復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 人工智能學(xué)院，北京 100049；4. 浙江大學(xué)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310058；5. 澳門(mén)科技大學(xué) 系統(tǒng)工程研究所，澳門(mén) 999078)

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷融合和創(chuàng)新發(fā)展，中國(guó)電子商務(wù)行業(yè)已進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)的新時(shí)代。在電力行業(yè)中，相關(guān)企事業(yè)單位投入了巨大的人力、物力、財(cái)力發(fā)展電商平臺(tái)，建立安全、高效、敏捷的供應(yīng)鏈管理體系。其中，國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)了“網(wǎng)上國(guó)網(wǎng)”、“電e寶”等線上服務(wù)平臺(tái)，注冊(cè)用戶(hù)已達(dá)到30萬(wàn)，2019年累計(jì)交易金額超過(guò)9 800億；中國(guó)石化打造了易派客電子商務(wù)平臺(tái)，注冊(cè)用戶(hù)約為20萬(wàn)，2019年累計(jì)交易金額4 700億；而國(guó)家能源集團(tuán)構(gòu)建了國(guó)家能源e購(gòu)平臺(tái)，注冊(cè)用戶(hù)10萬(wàn)左右，2019年累計(jì)交易金額430億左右。

目前，電子商務(wù)已廣泛應(yīng)用于電力物資管理中，提高了電力物資管理的水平和效率以及智能化和信息化程度[1]。電力行業(yè)的電商平臺(tái)大多采用B2B模式來(lái)對(duì)接電力產(chǎn)品供需雙方，從而實(shí)現(xiàn)物資采購(gòu)集約化管理的高效化和規(guī)范化[2]，提高采購(gòu)電力物資的效率和信息化水平[3-4]。然而，當(dāng)前電力企業(yè)的物資采購(gòu)環(huán)節(jié)因無(wú)法合理共享數(shù)據(jù)，仍面臨諸多困境，嚴(yán)重影響了電力物資采購(gòu)的成本和效率。電力物資種類(lèi)繁多、需求量大、采購(gòu)流程復(fù)雜，給采購(gòu)工作帶來(lái)極大困難。電力物資每個(gè)種類(lèi)的供應(yīng)商和代理眾多，質(zhì)量參差不齊，價(jià)格各異，電力企業(yè)通常采用競(jìng)爭(zhēng)性談判采購(gòu)、單一來(lái)源采購(gòu)、詢(xún)價(jià)采購(gòu)等招標(biāo)方式和非招標(biāo)方式，預(yù)約多家供應(yīng)商和代理進(jìn)行價(jià)格和質(zhì)量方面的評(píng)估和比較，從而選出性?xún)r(jià)比最高的一家供應(yīng)商，極大增加了電力物資采購(gòu)中的人力和時(shí)間成本。電力企業(yè)對(duì)上下游供應(yīng)商和代理的評(píng)估手段與方法單一，不足以有效選擇最合理的供應(yīng)商，且缺乏對(duì)供應(yīng)商定期監(jiān)督、控制以及有效的管理體制與評(píng)價(jià)體系[5]。電力企業(yè)眾多，不同的電力企業(yè)在規(guī)模、影響力等方面具有很大差異，因此在采購(gòu)中進(jìn)行價(jià)格談判時(shí)的處境也有所不同，從而導(dǎo)致同一個(gè)供應(yīng)商或代理對(duì)不同電力公司的最終談判價(jià)格也會(huì)不同。信息的不對(duì)稱(chēng)性和價(jià)格的不透明性給電力企業(yè)的電力物資采購(gòu)管理帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

解決以上困境最有效的手段就是實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)物資采購(gòu)信息與數(shù)據(jù)的共享。然而，由于電力企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)性和數(shù)據(jù)隱私性，數(shù)據(jù)共享面臨巨大的難題。電力企業(yè)一方面想獲取其他企業(yè)進(jìn)行電力物資采購(gòu)時(shí)的供應(yīng)商和代理信息與數(shù)據(jù)，另一方面在共享自己的數(shù)據(jù)時(shí)又不想讓其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)知道這些數(shù)據(jù)的來(lái)源。因此，目前尚無(wú)一個(gè)公認(rèn)的合理有效的共享機(jī)制，從而導(dǎo)致電力企業(yè)之間的物資采購(gòu)數(shù)據(jù)難以共享。

區(qū)塊鏈[6-8]和智能合約[9]可以有效解決中心化機(jī)構(gòu)的高成本、低效率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不安全等問(wèn)題，從而進(jìn)行安全的信息交換、價(jià)值轉(zhuǎn)移和資產(chǎn)管理[10-11]，在電力行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用[12-14]。文獻(xiàn)[15]利用區(qū)塊鏈技術(shù)提升電力數(shù)據(jù)保全中的存儲(chǔ)穩(wěn)定性、安全與可靠性、可追溯性、可審計(jì)性和數(shù)據(jù)公開(kāi)透明性。文獻(xiàn)[16]基于區(qū)塊鏈提出分布式電力交易方法，來(lái)解決集中式電力交易模式中所面臨的維護(hù)成本高、處理效率低、資金結(jié)算不及時(shí)等問(wèn)題。文獻(xiàn)[17]基于區(qū)塊鏈提出異構(gòu)分布式電源電費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)，提高了分布式電源微電網(wǎng)電費(fèi)結(jié)算的效率。文獻(xiàn)[18]設(shè)計(jì)了一種區(qū)塊鏈架構(gòu)下的電力現(xiàn)貨實(shí)時(shí)調(diào)度交易及監(jiān)管模型，基于智能合約實(shí)現(xiàn)了放開(kāi)電量下的售電公司多選擇最優(yōu)購(gòu)電方案的制定，保障了交易信息的實(shí)時(shí)性和安全性。文獻(xiàn)[19]提出了一種基于區(qū)塊鏈的電力市場(chǎng)交易結(jié)算智能合約，基于智能合約實(shí)現(xiàn)購(gòu)售電合同，能源交易雙方可共同制定隨需求動(dòng)態(tài)變化的能源價(jià)格，促進(jìn)不同能源市場(chǎng)的互聯(lián)互通。文獻(xiàn)[20]設(shè)計(jì)了一種基于區(qū)塊鏈的配電網(wǎng)電力交易方法，保證了配電網(wǎng)電力交易安全性。

基于聯(lián)盟鏈技術(shù)，提出了一套適用于多個(gè)能源集團(tuán)之間進(jìn)行電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)共享的解決方案，并將其應(yīng)用于電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)。

1 基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電商平臺(tái)

1.1 整體架構(gòu)與運(yùn)行機(jī)制

基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)整體架構(gòu)如圖1所示。在此架構(gòu)中，多個(gè)能源集團(tuán)組成聯(lián)盟作為平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位，構(gòu)建和監(jiān)管完整的電子商務(wù)平臺(tái)；而采購(gòu)單位、供應(yīng)商、物流公司經(jīng)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位認(rèn)證后作為平臺(tái)準(zhǔn)入用戶(hù)，在電子商務(wù)平臺(tái)中注冊(cè)賬戶(hù)并完成交易。

圖1 基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)架構(gòu)Fig. 1 Consortium blockchain based framework of ecommerce platform in power industry

該電子商務(wù)平臺(tái)由聯(lián)盟區(qū)塊鏈和鏈下信息服務(wù)平臺(tái)共同組成。在聯(lián)盟區(qū)塊鏈上完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電商交易，通過(guò)鏈下信息服務(wù)平臺(tái)提供基于鏈上數(shù)據(jù)檢索的衍生信息服務(wù)。數(shù)字證書(shū)認(rèn)證中心是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)認(rèn)證和權(quán)限管理的核心組件，由平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位推選的核心委員會(huì)控制。統(tǒng)一物資編碼體系是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全共享的核心組件，由平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位協(xié)商確定。

平臺(tái)的運(yùn)行機(jī)制如圖2所示，每個(gè)經(jīng)認(rèn)證的采購(gòu)單位、供應(yīng)商、物流公司都可在平臺(tái)中注冊(cè)多個(gè)帳戶(hù)，每個(gè)賬戶(hù)對(duì)應(yīng)一組由非對(duì)稱(chēng)加密算法得到的公鑰（用p表示）和私鑰（用s表示）。開(kāi)始交易前，交易賬戶(hù)需調(diào)用用戶(hù)智能合約注冊(cè)賬戶(hù)信息，賬戶(hù)信息包括賬戶(hù)地址、角色、信用評(píng)分和押金。交易過(guò)程中，采購(gòu)單位和供應(yīng)商調(diào)用交易智能合約處理交易訂單，管理交易信息。供應(yīng)商和物流公司調(diào)用物流智能合約處理物流訂單，管理物流信息。用戶(hù)智能合約監(jiān)聽(tīng)交易智能合約和物流智能合約更新賬戶(hù)信息。3種信息的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它們將被存儲(chǔ)在不可篡改的聯(lián)盟鏈上，供后續(xù)交易查詢(xún)和提供信息服務(wù)。

圖2 基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電商平臺(tái)運(yùn)行機(jī)制Fig. 2 Operation mechanism of consortium blockchain based e-commerce platform in power industry

基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電商平臺(tái)框架中，一次完整交易流程設(shè)計(jì)如下。

（1）采購(gòu)單位提交交易訂單，向交易智能合約預(yù)付貨款。供應(yīng)商接收交易訂單，向交易智能合約抵押押金。

（2）供應(yīng)商提交物流訂單，向物流智能合約預(yù)付運(yùn)費(fèi)。物流公司接收物流訂單，向物流智能合約抵押押金。

（3）供應(yīng)商向物流公司發(fā)貨，物流公司運(yùn)輸貨物。各級(jí)物流站點(diǎn)實(shí)時(shí)更新物流信息。

（4）采購(gòu)單位確認(rèn)收貨，反饋供應(yīng)商評(píng)分及物流評(píng)分。

（5）交易智能合約清算結(jié)算采購(gòu)單位與供應(yīng)商貨款/押金，用戶(hù)智能合約更新賬戶(hù)信用。

（6）供應(yīng)商確認(rèn)物流服務(wù)結(jié)束，反饋采購(gòu)單位及物流評(píng)分，物流公司反饋供應(yīng)商評(píng)分。

（7）物流智能合約清算結(jié)算供應(yīng)商與物流公司運(yùn)費(fèi)/押金，用戶(hù)智能合約更新賬戶(hù)信用。

在此交易流程中，交易智能合約和物流智能合約作為三方共同信任的智能軟件代理在交易和物流過(guò)程中預(yù)先托管貨款、運(yùn)費(fèi)和押金，并只在滿(mǎn)足公開(kāi)預(yù)置條件的情況下完成清算結(jié)算，從而替代第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)保證點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的原子性和公平性，同時(shí)配置靈活動(dòng)態(tài)的清算結(jié)算規(guī)則應(yīng)對(duì)電力商品采購(gòu)的不確定性。

1.2 平臺(tái)權(quán)限管理

電商平臺(tái)中的聯(lián)盟鏈采用層級(jí)式的控制結(jié)構(gòu)，各能源集團(tuán)選派集團(tuán)代表共同組成聯(lián)盟核心委員會(huì)，核心委員會(huì)擔(dān)任聯(lián)盟鏈管理員，共同控制數(shù)字證書(shū)認(rèn)證中心以認(rèn)證其他參與者身份，并只在認(rèn)證通過(guò)時(shí)發(fā)放包含參與者讀寫(xiě)聯(lián)盟鏈數(shù)據(jù)權(quán)限的數(shù)字證書(shū)，只有獲取有效數(shù)字證書(shū)的參與者才可以加入聯(lián)盟鏈進(jìn)行鏈上交互，所有鏈上交互被正式打包入?yún)^(qū)塊前都需要驗(yàn)證參與者身份與權(quán)限?？紤]到物資報(bào)價(jià)等數(shù)據(jù)需要在有限范圍內(nèi)匿名共享，采用對(duì)同類(lèi)角色準(zhǔn)入用戶(hù)隨機(jī)發(fā)放預(yù)發(fā)行數(shù)字證書(shū)的形式實(shí)現(xiàn)匿名性，對(duì)實(shí)際交易主體而言，雖然可追蹤該賬戶(hù)角色但無(wú)法獲知具體單位信息。核心委員會(huì)由于具有完全的聯(lián)盟鏈數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，仍然可追溯賬戶(hù)與數(shù)字證書(shū)，數(shù)字證書(shū)與參與者間對(duì)應(yīng)關(guān)系以監(jiān)管聯(lián)盟鏈上交易。

1.3 平臺(tái)信用管理

超級(jí)賬本等聯(lián)盟鏈技術(shù)方案，本身并不具有加密貨幣形式的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制，因此采用智能合約創(chuàng)建自定義加密通證的方式作為系統(tǒng)內(nèi)“加密貨幣”流通和交易。為了保證交易的原子性，增加惡意參與者的作惡成本，設(shè)計(jì)聯(lián)盟核心委員會(huì)托管法幣，并為加入節(jié)點(diǎn)提供相應(yīng)的鑄幣或銷(xiāo)幣服務(wù)以?xún)稉Q法幣與加密貨幣。在參與者提交交易訂單和物流訂單時(shí)，都要求提前抵押加密貨幣以保證公平交易，聯(lián)盟整體可以在一定周期根據(jù)鏈上加密貨幣數(shù)據(jù)完成鏈下法幣的結(jié)算清算。另外，利用智能合約為每個(gè)用戶(hù)綁定唯一的信用評(píng)分以便于信用管理，提升匿名交易的安全性，如圖2所示，每個(gè)賬戶(hù)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)信用評(píng)分和一個(gè)賬戶(hù)押金。通過(guò)設(shè)置對(duì)接單者賬戶(hù)評(píng)分和押金的最低要求可自動(dòng)篩選不合格候選人，信用評(píng)分可作為貨款清算結(jié)算的依據(jù)或在鏈下信息服務(wù)平臺(tái)中表征用戶(hù)/數(shù)據(jù)可信度。

1.4 平臺(tái)衍生服務(wù)

統(tǒng)一的物資編碼體系有利于物資的高效協(xié)同管理和報(bào)價(jià)共享平臺(tái)構(gòu)建。核心委員會(huì)將參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在聯(lián)盟內(nèi)協(xié)商確定一套統(tǒng)一物資編碼體系，聯(lián)盟成員在建立自有物資編碼體系與統(tǒng)一物資編碼體系的映射系統(tǒng)后，通過(guò)比對(duì)鏈上交易信息中記錄的物資編碼哈希獲取完整物資編碼，實(shí)現(xiàn)物資報(bào)價(jià)共享或物資溯源/質(zhì)量評(píng)估。同時(shí)，為保證交易各方的匿名性和數(shù)據(jù)傳輸安全，所有可用于去匿名化攻擊的隱私信息，均需要預(yù)先加密和簽名。這些機(jī)制設(shè)計(jì)保證了鏈上信息共享的選擇性隱私。物資報(bào)價(jià)共享平臺(tái)、物資溯源/質(zhì)量評(píng)估和用戶(hù)征信平臺(tái)是基于鏈上數(shù)據(jù)構(gòu)建的一系列鏈下信息服務(wù)平臺(tái)?；诮灰仔畔?、物流信息和電子發(fā)票等包含防篡改、難偽造、可查證鏈上信息的交易憑證，銀行等金融機(jī)構(gòu)可評(píng)估用戶(hù)貸款和融資風(fēng)險(xiǎn)。

2 激勵(lì)型數(shù)據(jù)共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 基于聯(lián)盟鏈的數(shù)據(jù)共享模式

所設(shè)計(jì)的聯(lián)盟鏈電商平臺(tái)主要服務(wù)于各電廠采購(gòu)主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的備品備件。在電力行業(yè)中，不同電力集團(tuán)大部分采購(gòu)相同的備品備件，但是采購(gòu)價(jià)格和服務(wù)內(nèi)容不相同，即使向同一個(gè)供應(yīng)商采購(gòu)，也會(huì)有差異。主要由于各大電力集團(tuán)在電力市場(chǎng)上是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，為最大限度降低生產(chǎn)成本，各電力企業(yè)物資采購(gòu)渠道和采購(gòu)價(jià)格都是封鎖的，相互不信任，信息不共享。電力行業(yè)備品備件商品具有高度相似性，不同供應(yīng)商也具有相同屬性，加上電力行業(yè)擁有明晰的產(chǎn)業(yè)鏈條，交易規(guī)則比其他行業(yè)要容易設(shè)定，這些因素都為聯(lián)盟鏈電商平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。該平臺(tái)可以在保證成員電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)隱私的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在內(nèi)部成員之間的共享，從而有效解決電力企業(yè)物資采購(gòu)數(shù)據(jù)共享中面臨的難題。

為了提高聯(lián)盟鏈內(nèi)部節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)的積極性，需要設(shè)計(jì)一種激勵(lì)機(jī)制，該機(jī)制需要保證各采購(gòu)企業(yè)價(jià)值分配的合理性和激勵(lì)相容性，通過(guò)這種價(jià)值分配方式，實(shí)現(xiàn)各采購(gòu)企業(yè)的利益最大化，并能夠有效激勵(lì)各電力物資采購(gòu)企業(yè)共享更多高質(zhì)量數(shù)據(jù)。為此，假定各電力物資采購(gòu)企業(yè)均為理性參與人，即都想通過(guò)與其他電力物資采購(gòu)企業(yè)建立聯(lián)盟的方式獲得更多供應(yīng)商和代理的有價(jià)值信息與數(shù)據(jù)，從而降低其采購(gòu)成本，提高采購(gòu)效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)收益最大化。

基于此，電商平臺(tái)將這些電力物資采購(gòu)企業(yè)作為參與節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)聯(lián)盟鏈，并為聯(lián)盟鏈各成員節(jié)點(diǎn)分配初始化積分地址和初始積分。在電力行業(yè)中，商品類(lèi)目基本相同，一般分為電站鍋爐及輔助設(shè)備、電站鍋爐及輔助設(shè)備配件、汽機(jī)及輔助設(shè)備、汽機(jī)及輔助設(shè)備配件、發(fā)變電設(shè)備、發(fā)變電設(shè)備配件、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備配件、光伏發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備配件、

水能發(fā)電設(shè)備、水能發(fā)電設(shè)備配件等。針對(duì)同類(lèi)型商品，通過(guò)交易業(yè)績(jī)、履約情況、信用情況計(jì)算出該類(lèi)型商品交易的積分，再把各類(lèi)型商品積分進(jìn)行累加得到聯(lián)盟鏈中各節(jié)點(diǎn)的初始積分。為了激勵(lì)聯(lián)盟鏈中的成員節(jié)點(diǎn)共享更多高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，提出通過(guò)共享積分的方式來(lái)激勵(lì)參與節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)。

2.2 基于共享積分的激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)

假設(shè)共有N個(gè)實(shí)力相當(dāng)?shù)碾娏ξ镔Y采購(gòu)企業(yè)，即聯(lián)盟鏈中共有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，其激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 基于共享積分的激勵(lì)機(jī)制Fig. 3 Integral based incentive mechanism

2.3 激勵(lì)相容性分析

3 實(shí)驗(yàn)與分析

基于上述方案，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)共享激勵(lì)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)。通過(guò)數(shù)值仿真案例來(lái)說(shuō)明所提激勵(lì)機(jī)制的有效性。仿真案例中，在聯(lián)盟鏈中設(shè)置了6個(gè)電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)，初始化積分為0，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有500條電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)可共享，并且這些數(shù)據(jù)在每個(gè)共享周期上傳的數(shù)量隨機(jī)。

具體的激勵(lì)規(guī)則設(shè)置如下。

（1）數(shù)據(jù)共享規(guī)則。①共享一條電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)，共享方獲得15個(gè)積分獎(jiǎng)勵(lì)；②共享的電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)為優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)，共享方則會(huì)被額外獎(jiǎng)勵(lì)10個(gè)積分；③共享的電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)為劣質(zhì)數(shù)據(jù)，共享方則會(huì)被額外懲罰30個(gè)積分。

（2）數(shù)據(jù)查看規(guī)則。查看一條電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)，查看方消耗1個(gè)積分獎(jiǎng)勵(lì)。

（3）數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)規(guī)則（查看數(shù)據(jù)之后需要評(píng)價(jià)）。①一條電力物資采購(gòu)數(shù)據(jù)獲得的評(píng)價(jià)如果有超過(guò)2/3比例為優(yōu)質(zhì)，則該條數(shù)據(jù)為優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)，否則為劣質(zhì)數(shù)據(jù)；②真實(shí)的評(píng)價(jià)，查看方獲得2個(gè)積分作為獎(jiǎng)勵(lì)；③惡意的評(píng)價(jià)，查看方扣除5個(gè)積分作為懲罰。

為了分析誠(chéng)實(shí)和作惡行為對(duì)積分的影響，將電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)分為3類(lèi)：誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)、惡意節(jié)點(diǎn)和隨機(jī)節(jié)點(diǎn)（或稱(chēng)懶惰節(jié)點(diǎn)）。在實(shí)際分析過(guò)程中，做如下設(shè)定。

（1）誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)上傳優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)的概率為0.8，真實(shí)評(píng)價(jià)的概率為0.9。

（2）惡意節(jié)點(diǎn)上傳優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)的概率為0.1，真實(shí)評(píng)價(jià)的概率為0.1。

（3）隨機(jī)節(jié)點(diǎn)上傳優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)的概率為0.5，真實(shí)評(píng)價(jià)的概率為0.5。

根據(jù)以上3個(gè)節(jié)點(diǎn)類(lèi)別，將6個(gè)電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，假設(shè)6個(gè)節(jié)點(diǎn)中有4個(gè)節(jié)點(diǎn)為誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1、2、3、4），1個(gè)節(jié)點(diǎn)為惡意節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)6），1個(gè)節(jié)點(diǎn)為隨機(jī)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)5），并將隨機(jī)節(jié)點(diǎn)的積分作為基準(zhǔn)，來(lái)比較誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)和惡意節(jié)點(diǎn)的積分變化。

圖4給出了20個(gè)共享周期內(nèi)6個(gè)電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)的積分變化情況。比較4個(gè)誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的積分變化情況，可以發(fā)現(xiàn)：在前10輪，隨共享周期的增加，積分會(huì)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。在第10輪之后，由于數(shù)據(jù)都共享完畢，積分趨于平穩(wěn)。此外，比較誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)和作惡節(jié)點(diǎn)的積分情況可以發(fā)現(xiàn)，誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的積分均高于隨機(jī)節(jié)點(diǎn)，而惡意節(jié)點(diǎn)的積分低于隨機(jī)節(jié)點(diǎn)。

從圖4可以看出，各電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)在前幾個(gè)周期內(nèi)就會(huì)上傳完，而在后幾個(gè)周期主要是查看和評(píng)價(jià)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。每個(gè)電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)，總共可查看數(shù)據(jù)為5×500=2 500條，遠(yuǎn)大于可上傳數(shù)據(jù)條數(shù)，因此查看數(shù)據(jù)消耗積分與評(píng)價(jià)獎(jiǎng)懲3個(gè)參數(shù)會(huì)顯著影響曲線的遞增和遞減趨勢(shì)。為了驗(yàn)證改結(jié)論，將查看一條數(shù)據(jù)所需要的積分調(diào)整為2積分（即b2=2）和5積分（即b2=5），并保持其他參數(shù)不變時(shí)，其結(jié)果分別如圖5和圖6所示。

圖5 b2=2時(shí)各節(jié)點(diǎn)的積分變化Fig. 5 Scores of the six nodes when b2=2

圖6 b2=5時(shí)各節(jié)點(diǎn)的積分變化Fig. 6 Scores of the six nodes when b2=5

比較圖4、圖5和圖6可以得出數(shù)據(jù)消耗積分與評(píng)價(jià)獎(jiǎng)懲3個(gè)參數(shù)之間具有如下關(guān)系：當(dāng)查看一條數(shù)據(jù)消耗的積分小于獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰積分時(shí)，誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的積分是遞增后趨于穩(wěn)定；當(dāng)查看一條數(shù)據(jù)消耗的積分與獎(jiǎng)勵(lì)積分近似時(shí)，誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的積分有可能遞增后趨于穩(wěn)定，也可能遞減后趨于穩(wěn)定；當(dāng)查看一條數(shù)據(jù)消耗的積分大于獎(jiǎng)勵(lì)積分時(shí)，誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)的積分是遞減后穩(wěn)定，此時(shí)查看數(shù)據(jù)需要消耗積分對(duì)節(jié)點(diǎn)總積分的影響超過(guò)了評(píng)價(jià)獎(jiǎng)懲積分對(duì)節(jié)點(diǎn)總積分的影響。

此外，為了驗(yàn)證所提出激勵(lì)機(jī)制的抗攻擊性，設(shè)計(jì)了電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)6中途叛變，由誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閻阂夤?jié)點(diǎn)的仿真案例。具體而言，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有500條數(shù)據(jù)可共享，節(jié)點(diǎn)6在前3個(gè)共享周期內(nèi)采用誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)策略，而從第4個(gè)共享周期開(kāi)始采用惡意節(jié)點(diǎn)策略，其他節(jié)點(diǎn)的策略保持不變。

圖7給出了節(jié)點(diǎn)6先誠(chéng)實(shí)后作惡時(shí)在20個(gè)共享周期內(nèi)6個(gè)節(jié)點(diǎn)的積分變化情況，可以發(fā)現(xiàn)：誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)1、2、3、4的最終積分均明顯高于節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)6。在前3個(gè)共享周期，隨共享周期的增加，節(jié)點(diǎn)6的積分不斷增加，而第4個(gè)周期開(kāi)始積分急劇下降，這說(shuō)明所設(shè)計(jì)的激勵(lì)機(jī)制可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)的惡意行為，并對(duì)惡意行為實(shí)施懲罰。

圖7 b2=1時(shí)節(jié)點(diǎn)6先誠(chéng)實(shí)后作惡情況下各節(jié)點(diǎn)的積分變化Fig. 7 Scores of the six nodes if node 6 begins to be evil at the 6 th period when b2=1

總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在所提出的激勵(lì)機(jī)制下，電力物資采購(gòu)節(jié)點(diǎn)如果想獲得更高的積分，從而獲得更多的潛在收益，應(yīng)該選擇誠(chéng)實(shí)策略。同時(shí)，隨著共享周期的不斷增加，惡意節(jié)點(diǎn)由于無(wú)法獲得更高收益而傾向于不斷退出聯(lián)盟鏈。最終，聯(lián)盟鏈中誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)占比不斷升高。因此，所提出的激勵(lì)機(jī)制是激勵(lì)相容的，并且可以有效地抵抗攻擊。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）深入分析了電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，結(jié)合區(qū)塊鏈的去中心化、智能合約、無(wú)法篡改性等技術(shù)特征，構(gòu)建了基于聯(lián)盟鏈的電力行業(yè)電子商務(wù)核心應(yīng)用體系與關(guān)鍵技術(shù)，并設(shè)計(jì)了激勵(lì)相容的激勵(lì)機(jī)制來(lái)促進(jìn)電力企業(yè)之間的數(shù)據(jù)共享。

（2）利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電力行業(yè)電商平臺(tái)中信息價(jià)值鏈的互聯(lián)互通，為電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)在電子支付、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)整合、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全、交易透明度提升等方面提供新的應(yīng)對(duì)思路。

（3）未來(lái)，將在真實(shí)的電力系統(tǒng)中基于超級(jí)賬本Fabric構(gòu)建所提出的電力行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)，基于實(shí)際的分布式電力交易深入評(píng)估和優(yōu)化所提出的架構(gòu)和機(jī)制設(shè)計(jì)。