区域电力能源云储能交易区块链技术研究.pdf
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1、电子设计工程Electronic Design Engineering第31卷Vol.31第16期No.162023年8月Aug.2023收稿日期:2022-01-06稿件编号:202201027基金项目:国网公司科技项目(JL71-15-042)作者简介:朱江峰(1975),男,浙江绍兴人,硕士,高级工程师。研究方向:电网战略、电网规划。区域电力能源云储能交易区块链技术研究朱江峰1,沈 祥2,汪 磊3,汤婧婧4,陈 俊1(1.国网绍兴供电公司,浙江 绍兴 312000;2.绍兴建元电力集团有限公司,浙江 绍兴 312000;3.绍兴大明电力建设有限公司 科技分公司,浙江 绍兴 312000;
2、4.国网绍兴供电公司 越城供电分公司,浙江 绍兴 312000)摘要:针对区域电力能源调度的实际需求,提出了一种基于区块链的区域电力能源云储能交易技术。该技术在区域电力能源交易架构的基础上,设计了去中心化的云储能区块链交易模型,并进一步细化了业务层、中间件及开放许可链的3层技术架构,从而保证了客户端与分布式后台的有效协同。为进一步提高系统运算效率,提出了基于交易信用评估的共识算法优化方案。通过多维指标联合评估实现对区块链节点的评价,并根据定义交易优先权值完成了节点的信用排序。仿真分析结果说明,所提算法相对于现有算法能够降低恶意交易的概率,同时提高了交易系统的处理能力及响应速度。关键词:区块链;
3、电力能源;信用评估;共识算法中图分类号:TN91;TP391文献标识码:A文章编号:1674-6236(2023)16-0157-05DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2023.16.033Research on regional power energy cloud energy storage transaction blockchaintechnologyZHU Jiangfeng1,SHEN Xiang2,WANG Lei3,TANG Jingjing4,CHEN Jun1(1.State Grid Shaoxing Power Supply Company,S
4、haoxing 312000,China;2.Shaoxing Jianyuan PowerGroup Co.,Ltd.,Shaoxing 312000,China;3.Technology Branch,Shaoxing Daming Power ConstructionCo.,Ltd.,Shaoxing 312000,China;4.Yuecheng Power Supply Branch,State Grid Shaoxing Power SupplyCompany,Shaoxing 312000,China)Abstract:According to the actual demand
5、 of regional power energy dispatching,this paper proposes aregional power energy cloud energy storage trading technology based on blockchain.Based on the regionalpower energy trading architecture,a decentralized cloud energy storage blockchain trading model isdesigned,and the threetier technical arc
6、hitecture of business layer,middleware and open license chainis further refined to ensure the effective cooperation between the client and the distributed background.Inorder to further improve the operation efficiency of the system,this paper proposes a consensus algorithmoptimization scheme based o
7、n transaction credit evaluation,realizes the evaluation of blockchain nodesthrough multidimensional index joint evaluation,and completes the credit ranking of nodes according tothe definition of transaction priority weight.The simulation results show that compared with the existingalgorithms,the pro
8、posed algorithm can reduce the probability of malicious transaction and improve theprocessing capacity and response speed of the transaction system.Keywords:blockchain;power energy;credit evaluation;consensus algorithm-157电子设计工程 2023年第16期我国区域经济发展和能源分布均呈现出不均衡的特点,经济发达地区主要集中于东南沿海,而电力能源却主要集中于中西部地区。跨区域的交
9、易与调度,对国家的能源战略具有重要的意义1-2。针对电力能源交易与调度问题,文献3-4提出虚拟电站(Virtual Power Plant,VPP)的概念,研究了分布式电力能源调度技术。文献5提出将两阶段随机排队论应用于区域电力能源系统规划,进一步优化调度策略。在此基础上,文献6-8提出能源互联背景下区域广义需求侧资源接入模式,将能源调度与互联网技术紧密结合。对于电力交易区块链技术,文献9-11提出基于拜占庭区块链共识算法(Byzantine Fault Tolerance,BFT)实现电力资源总体调度优化。而文献12-13初步设计了基于 PBFT 共识算法(Practical Byzanti
10、neFault Tolerance)的区块链交易架构。文献14-15则针对Raft共识区块链交易架构展开了研究。现有研究主要针对区块链交易架构进行设计,而在优化共识算法、提高系统效率方面仍存在不足。考虑到我国区域电力能源调度的实际需求,该文设计了云储能区块链交易模型,提出了改进的共识优化算法,该算法能够准确抑制恶意节点,提高系统处理能力,降低系统响应时间。1系统模型我国区域经济发展与电力能源分布存在严重不匹配的特性。电力供需关系区域协调又受多种供需关系的制约,具体包括政策引导、制度建设、平台支撑及安全保障四部分因素16。区域电力能源云储能交易系统架构如图1所示。图1区域电力能源云储能交易系统架
11、构电力控制中心是整个系统的调度中心,其与电力控制系统和电力云储能交易中心进行交互。控制系统则主要负责接收电力基础设施互联信息,实现电力与信息技术的融合,并完成电力调度基础平台的搭建。电力云储能交易中心负责完成线上电力储能单元的交易调度,并将交易信息与调度数据发送至控制中心,再由控制中心集中调度资源,进而通过电力资源供给侧传输至电力需求侧17。2云储能交易区块链技术架构电力云储能交易中心的交易既要保证电力系统的安全性,又要考虑交易的便捷性,同时还需兼顾平台的公信力。基于此,该文提出了基于区块链的区域电力能源云储能交易技术。区块链是一种去中心化的分布式账本技术,其具有去中心化及不可篡改的特性。基于
12、区块链技术的电力能源交易总体架构如图2所示。图2区块链电力云储能交易模型该文采用的区块链架构如图 3 所示,主要分为业务层、中间件和开放许可链 3 个模块。其中,业务层包括业务系统、HSM服务与浏览器;中间件主要分 为 应 用 程 序 编 程 接 口(Application ProgrammingInterface,API)、消息队列与数据处理模块;开放许可链则包括了通信模块、共识模块、加密验签模块、智能合约及区块链数据账本18。该文所采用的区块结构如图 4 所示,区块主要包括区块头和区块体两部分,不同的区块串联在一起即可形成区块链。-158图4区块链区块结构区块头主要是负责区块之间的连接信息
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