一种基于区块链技术的云储能交易平台及其应用方法与流程

1.本发明属于储能资源线上交易领域，具体涉及一种基于区块链技术的云储能交易平台及其应用方法。


背景技术：

2.在共享储能领域，国家电网青海省公司，建立了区块链共享储能市场。该项目是在海西多能互补示范工程基础上，运用区块链技术，通过上链数据的不可篡改、可追溯等特性，实现储能共享，支持新能源、储能电站业主自由进行竞价交易。依托共享储能模式，该项目储能电站除了满足自身新能源电站需求外，也为其它新能源电站提供服务，储能电站的利用效率实现最大化。同时基于区块链技术，青海省独立分散的电网侧、电源侧、用户侧储能电站资源实现整合，电网统一协调，源网荷各端储能能力得到全面释放，实现了储能资源以电网为枢纽的优化配置和全网共享，有力促进新能源就地消纳。储能电站电量可靠溯源，保障了共享储能的商业化运营。储能交易合约和执行结果在区块链平台完成存证，区块链上数据不可篡改的特性确保链上数据的真实可信，自带的多方参与属性实现数据的安全快捷共享，链上数据开放给政府、监管机构和用户，数据的公信力和使用价值得到进一步释放。2020年以来，依托区块链的共享储能模式，青海储能市场被初步激活，国内电力设备企业、储能企业纷纷提前布局，储能对当地经济拉动作用起到了明显作用。
3.但区块链技术与能源的结合仍然还有很多挑战和发展空间。这些部分来自于现有区块链技术的局限性,如计算能力与相应速度、数据冗余性、网络安全性以及如何与传统平台交互操作等；一部分来自能源行业自身市场和技术发展的变化，如电力市场改革现货先易、电动车参与电力市场、用户侧分布式电源参与交易等等，这些很多都需要相应政策和市场规则的建立；还有就是来自于区块链与能源行业结合的潜在制约因素,如智能合约的主体缺失与能源行业的法律约束等。
4.未来随着区块链共识机制的改进和完善，基于区块链的数据处理速度会呈指数级增长，从而满足分布式能源接入、交互、交易的应用。预计未来能源区块链会随着双碳推进和电力市场改革的加速，在可再生能源、碳中和和交易、分布式能源交易等领域深度应用，区块链与能源行业的深度结合是能源发展的大事所趋。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于区块链技术的云储能交易平台及其应用方法，以摆脱电能交易的限制，为多方协同创新提供安全便利的服务平台，为市场化应用提供服务闭环。
6.一种基于区块链技术的云储能交易平台，包括：用户管理系统，负责平台用户的注册、登记、授权和注销，维护用户的基本档案信息，平台的使用用户包括电力用户、电网公司和储能服务商；交易结算系统，负责电力用户和储能商的发布时段放电凭证、报价相应的凭证、达
成交易、根据交易进行合约的签订、根据用电计量和结算、考核完整的交易业务流程；储能管理系统，负责储能商对所拥有的设备的台账、电池堆、电池组及电池的监控和管理以及相关设备参数的的监控，及对应充放电的管理策略设置；资产运行维护系统，提供对设备资产监控基础上的运行维护管理，包括告警管理模块、消缺管理模块和工单管理模块；资产发行系统，将储能系统的发电量核算成资产，发行发电凭证，当其完成放电及结算后进行核销，核销后的订单资金进行释放；区块链平台和数据采集平台，作为底层基础平台；智能硬件设备，安装于储能系统上，用于自动读取储能系统的充放电数据，并将数据上传。
7.进一步的，所述资产发行系统包括身份认证中心和设备管理中心，所述身份认证中心作为云储能体系的企业认证管理中心，所有交易结算系统的用户身份数据均在该模块保存；所述设备管理中心为管理监测储能系统电量数据的设备，可实时检测有无扰乱市场的行为。
8.一种基于区块链技术的云储能交易平台的应用方法，包括管理服务、交易操作、应用支撑和数据采集四个层面；所述管理服务层面负责云储能的运营管理、内部资产服务和外部交互服务的运营；所述交易操作层面负责完成云储能实际的交易运作；所述应用支撑层面负责支撑系统的基础管理功能和区块链数字资产管理；所述数据采集层面负责通过通讯网络从用户计量电表、储能智能采集设备获取数据用以计量、计费和监控。
9.进一步的，所述管理服务层面包括以下步骤：市场成员管理，包括市场成员注册、变更、注销管理、电力用户管理和储能运营商管理；储能监控，对于储能设备的运行管理，包括储能设备的采集和电力参数管理、储能设备的监控预警；资产服务管理，基于台账管理，对储能电站、储能设备、电池及相关电器设备状态进行管理；信息服务，为应用云储能共享交易服务平台的成员提供并及时了解市场、政策及资源的主要数据来源，包括信息发布、交易展示、资源展示。
10.进一步的，所述市场成员管理包括市场注册登记、储能运营商管理及电力用户管理；所述市场注册登记是建立在云储能共享交易平台上的使用关系、开通购售储能服务及其他信息查看的必要过程，具体包括客户基本信息注册、审核和维护、注销；所述储能运营商管理为储能运营商建立档案，注册电源商所持纯能的可售电量、期望交易电量、签约电量及履约情况；所述电力用户管理是为完成电力用户档案的管理，包括电力用户的基本注册信息、购电类型分类、所属行业、资质信息、电压等级、用电类别。
11.进一步的，所述资产服务管理包括告警管理、消缺管理和工单管理，所述告警管理是通过设置运维的预警阈值对相关的信号量、开关量和测量值进行管理；所述工单管理是通过任务流程的方式进行多任务的智能运维过程。
12.进一步的，所述交易操作层面包括：价格管理，包括用电价格管理和电源价格管理，根据市场规则和相关的政策，并根
据所在的节点设置电力用户的用电价格和储能电源的放电和充电价格；购售电交易，包括合约交易和竞价交易，所述合约交易包括合约的定制、合约的上报、交易确认和合约执行的查询，所述竞价交易包括竞价数据申报、竞价结果确认、交易监视和竞价执行查询；合约管理，负责对用户和储能运营商购售相关的合约的制定、管理和执行，包括合约录入和维护，合约执行跟踪和合约维护。
13.结算管理，包括电力用户实际电量维护、储能运营商充放电量维护、交易结算计算、结果审核和确认、结算凭证生成；电量管理，根据计量采集数据和用户申报数据，对用户及储能的各项电量指标进行计算、统计和存储，满足负荷分析、报价和结算的需要；报价管理，包括电力用户的报价管理和储能运营商的报价管理，其中储能运营商报价管理包括储能商基础数据管理、储能商报价策略，储能商报价模型；电力用户报价管理包括用户基础数据管理、用户电量分时段分析、用户报价策略、用户报价模型；交易分析，包括市场分析和利润分析，市场分析用于给出市场的趋势、市场构成，为交易策略的制定提供依据；利润分析主要对成本、收益进行核算，给出利润分析总结。
14.进一步的，所述应用支撑层面包括系统管理，系统管理包括组织角色管理、用户权限管理、系统参数管理和系统日志管理；所述组织角色管理可以给不同的组织赋予不同的角色，每个角色又拥有不同的权限；所述用户权限管理根据单位组织进行登录用户的分配，用来新建或删除用户、管理各个登录用户的基础档案及相关机构权限；所述系统日志管理记录系统的各类操作，用作系统审计。
15.本发明的优点在于：1. 碳达峰、碳中和的提出必将加快推动风电、太阳能发电等新能源的跨越式发展。在构建高比例可再生能源的现代化电网的背景下，面临风机、光伏等可再生能源发电存在的间歇性、波动性矛盾，储能电站可为电网运行提供调峰、需求响应、黑启动等多种服务，是保障电力系统高效稳定运行、提高系统灵活性和调节能力的关键。云储能，是一种基于电网的储能服务，它使得用户可以随时、随地、按需使用电网级的共享储能资源池中的资源，可以显著地降低提供储能服务的成本。本发明通过搭建云储能数字化凭证的管理与交易平台，摆脱了电能交易的限制，为多方协同创新提供安全便利的服务平台，为市场化应用提供服务闭环；2. 相比之下，现有的储能交易方式存在信息不透明、盈利模式单一、清结算规则复杂等问题，难以满足未来云储能的多主体交易需求。本发明通过设计合理的储能交易商业模式、搭建高效的储能服务交易平台，为探索可行的投资运营模式、探索商业应用、挖掘商业价值打下坚实的基础；3. 利用区块链技术多方协同、数据可溯源、不可篡改等特征，通过共识算法和点对点通讯，构建多方协同参与数据上链机制，不必依赖第三方就能够达成信任确认。区块链技术作为底层方案可为云储能的市场交易提供信任基础，建立市场交易主体间的场外注册机制，达成市场各参与实体之间的共识。本发明通过构建基于区块链的储能数字化交易凭证，打造云储能交易平台，保障云储能交易市场的低成本、高效率运营，协助电网公司向综合能源服务商转型；
4. 本发明应用推广后可以通过基于区块链的储能共享服务为企业消费用户、储能服务提供商、电网公司以及平台运营商都带来直接收益，储能服务商可以收取设备按容量或按需量或按分时套餐的共享费，储能服务商可以为平台运营商支付平台运营费并向电网支付购电费；消费用户通过使用共享储能服务，可以大大降低用用能成本；此外用户可以借助平台决定是否响应辅助服务需求，并获得收益。
附图说明
16.图1是实施例中本发明的总体架构图；图2是实施例中本发明的应用架构图。
具体实施方式
17.以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
18.本实施例提出一种基于区块链技术的云储能交易平台，如图1所示，主要由数据采集平台、区块链平台、用户管理系统、交易结算系统、储能管理系统、资产运行维护系统、资产发行系统和智能硬件设备构成。
19.用户管理系统主要负责平台用户的注册、登记、授权和注销，维护用户的基本档案信息，平台的使用用户包括电力用户、电网公司和储能服务商。
20.交易结算系统负责电力用户和储能商的发布时段放电凭证、报价相应的凭证、达成交易、根据交易进行合约的签订、根据用电计量和结算、考核完整的交易业务流程。
21.储能管理系统负责储能商对所拥有的设备的台账、电池堆、电池组及电池的监控和管理以及相关设备参数的的监控，及对应充放电的管理策略设置。
22.资产运行维护系统主要提供对设备资产监控基础上的运行维护管理，包括告警管理模块、消缺管理模块和工单管理模块。
23.资产发行系统包括资产的评估、认证、发行和注销，即将储能系统的发电量核算成资产，发行发电凭证，当其完成放电及结算后进行核销，核销后的订单资金进行释放。资产发行系统包括身份认证中心和设备管理中心，其中身份认证中心作为云储能体系的企业认证管理中心，所有交易所（交易结算系统）的企业身份数据均在该模块保存；设备管理中心的主要功能为管理监测储能系统电量数据的设备，包括设备认证、绑定、查询和风险监测等功能，可实时检测有无虚假交易、毁单、恶意竞争等扰乱市场的行为。
24.区块链平台和数据采集平台，作为底层基础平台。
25.智能硬件设备安装在储能系统上，可以自动读取储能系统的充放电数据，并支持与区块链或资产管理系统对接，在每一放电阶段结束后自动将放电数据转换为放电凭证，支持放电凭证直接上链，也支持设备将数据传输至资产管理系统进行上链。上传信息根据网络状况决定，可支持vpn专线、gprs、4g等多种方式上送，上传信息通过加密，保障安全性。
26.该平台的应用如图2所示，包括管理服务、交易操作、应用支撑和数据采集四个层面；所述管理服务层面负责云储能的运营管理、内部资产服务和外部交互服务的运营；所述交易操作层面负责完成云储能实际的交易运作；所述应用支撑层面负责支撑系统的基础管理功能和区块链数字资产管理；所述数据采集层面负责通过通讯网络从智能硬件设备获取数据用以计量、计费和监控。
27.所述管理服务层面包括以下步骤：市场成员管理，包括市场成员注册、变更、注销管理、电力用户管理和储能运营商管理，电力用户主要包括直购大用户、园区工商业用户或者其他售电商，储能运营商包括独立储能服务供应商、光伏储能服务商、园区储能服务商、用户自配储能服务等；储能监控，主要是储能商对于储能设备的运行管理，包括储能设备的采集和电力参数管理、储能设备的监控预警。主要实现对电池、电池组的分级、统一的管理，通过pcs和bms数据，根据特性对电池的各类参数及运行状态进行监控，保障储能系统的稳定性、安全性及可靠性；资产服务管理，主要是基于储能设备、表计等的台账管理，对储能电站、储能设备、电池及相关电器设备状态进行管理，告警管理是通过设置运维的预警阈值对相关的信号量、开关量和测量值进行管理，出现异常情况及时报警，极大提高效率及保护安全；工单管理主要通过任务流程的方式进行多任务的智能运维过程，例如设备损坏、通讯异常等；信息服务，主要是为应用云储能共享交易服务平台的成员提供及时了解市场、政策及资源的主要数据来源，其主要功能包括信息发布（政策、价格、需求信息），交易展示，资源展示等。
28.具体的，所述市场成员管理包括市场注册登记、储能运营商管理及电力用户管理；所述市场注册登记是建立在云储能共享交易平台上的使用关系、开通购售储能服务及其他信息查看的必要过程，具体包括客户基本信息注册、审核和维护、注销；所述储能运营商管理为储能运营商建立档案，注册电源商所持纯能的可售电量、期望交易电量、签约电量及履约情况；所述电力用户管理是为完成电力用户档案的管理，包括电力用户的基本注册信息、购电类型分类、所属行业、资质信息、电压等级、用电类别等。
29.具体的，所述交易操作层面是整个基于区块链的云储能平台的核心，包括：价格管理，包括用电价格管理和电源价格管理，根据市场规则和相关的政策，并根据所在的节点设置电力用户的用电价格和储能电源的放电和充电价格；购售电交易，包括合约交易和竞价交易，所述合约交易包括合约的定制、合约的上报、交易确认和合约执行的查询，所述竞价交易包括竞价数据申报、竞价结果确认、交易监视和竞价执行查询；合约管理，负责对用户和储能运营商购售相关的合约的制定、管理和执行，包括合约录入和维护，合约执行跟踪和合约维护。
30.结算管理，包括电力用户实际电量维护、储能运营商充放电量维护、交易结算计算、结果审核和确认、结算凭证生成等；电量管理，主要根据计量采集数据和用户申报数据，对用户及储能的时段电量、日电量、月电量等进行计算、统计和存储，满足负荷分析、报价和结算的需要；报价管理，包括电力用户的报价管理和储能运营商的报价管理，其中储能运营商报价管理包括储能商基础数据管理、储能商报价策略，储能商报价模型；电力用户报价管理包括用户基础数据管理、用户电量分时段分析、用户报价策略、用户报价模型；交易分析，主要包括市场分析和利润分析，市场分析主要包括交易类型、交易量、平均成交量、平均成交价等进行分析，给出市场的趋势、市场构成，为交易策略的制定提供依据；利润分析主要对成本、收益进行核算，给出利润分析总结。
31.具体的，所述应用支撑层面包括系统管理，系统管理包括组织角色管理、用户权限管理、系统参数管理和系统日志管理；所述组织角色管理可以给不同的组织赋予不同的角色，每个角色又拥有不同的权限；所述用户权限管理根据单位组织进行登录用户的分配，用来新建或删除用户、管理各个登录用户的基础档案及相关机构权限，权限分配后，该用户只拥有所属角色的功能菜单，并只能对已授权机构进行操作；系统日志管理主要记录系统各类的登录、操作、修改等操作，用作系统审计。
32.上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。