一种基于区块链的新能源用户并网的交易方法

1.本发明属于配电网技术领域，具体涉及一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法。


背景技术：

2.随着环境的日益恶化和国家鼓励继续壮大清洁能源发展大环境下影响，分布式的清洁能源参与市场进行交易的趋势越来越迫切，同时，售电侧的放开使得市场中的竞争主体类型更加灵活，生产者和消费者的界限逐渐模糊，电力交易类型和管理模式呈现多元化的趋势。光能、风能、水能等分布式可再生能源越来越受到人们的重视，这种能源是不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，并且具有能源转换化率高、运行可靠性高、设备简便、方便安装等优点，已经成为能源市场的不可或缺的一部分。
3.在传统的能源交易市场中，交易的形式大多以中心化的模式进行：发电方将发电的数据发送至系统，同时将采集到的用电方数据上传到电网管理系统，通过集中撮合或者优化等方法来适应用电方与发电方，用电方在采购电量、与发电方交易时，都必须经过电网管理系统进行。集中交易模式的优点是统一管理，统一标准，对电力系统稳定运行起到了关键的作用，但是随着新能源的不断涌现，集中统一的交易也暴露出很多问题：首先是响应电量计量和核算不够透明，其次难以形成合理的市场监督机制，最后就是市场机制不够灵活，电力价格不能随着市场的需求波动。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决集中交易模式存在的响应电量计量和核算不够透明、没有合理的市场监督机制以及电力价格不能随着市场的需求波动等问题，本发明提出了一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，通过使用区块链技术去解决新能源分布广的特性，使用次价密封投标拍卖的方式督促参与拍竞的用户按照商品的真实价格出价，使用智能合约约束市场交易的合法性，解决了新能源并网的问题，提高了新的使用率，促进生态和人类生活的合理发展。
5.技术方案：一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，包括以下步骤：
6.利用区块链，发布售电需求；售电需求包括：售电量、最低成交价格和电力类型；
7.获取各预购电方的竞拍价格，并将竞拍价格最高且最早发布竞拍价格的预购电方作为最终的购电方，并利用智能合约，以次价价格作为此次竞拍交易电价，与购电方签订电力交易合同，在所述电力交易合同中包括交易电力、竞拍交易电价和交易时间段；
8.获取在交易时间段内的实际送电量，并判断实际送电量是否小于电力交易合同中的交易电力，若小于，则按照实际送电量和竞拍交易电价，与购电方进行结算，并向购电方补偿向第三方购电增加的成本，该成本＝(交易电力-实际送电量)
×
当前电网电价，完成电量交易；若不小于，则按照交易电力和竞拍交易电价，与购电方进行结算，完成电量交易。
9.进一步的，所述的获取各预购电方的竞拍价格，包括：
10.获取各预购电方的加密竞拍价格；
11.采用公钥对加密竞拍价格进行解密，得到各预购电方的竞拍价格。
12.进一步的，获取在交易时间段内的实际送电量，包括：
13.在预交易时间段内，通过智能电表，收集实际送电量；
14.智能电表将收集到的实际送电量上传给区块链上相应的区块。
15.进一步的，所述的购电方和/或售电方为新能源用户。
16.进一步的，所述的向购电方补偿向第三方购电增加的成本，包括：以等额电力积分的形式向购电方补偿向第三方购电增加的成本；等额电力积分用于下一次电量交易的结算。
17.本发明公开了一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，包括以下步骤：
18.利用区块链，发布购电需求，并获取当前售电信息；
19.根据自身的用电情况，通过缴纳保证金来获取竞拍资格，当具备竞拍资格后，向售电方发送竞拍价格；
20.判断是否竞拍成功，若竞拍成功，则利用智能合约，以次价价格作为交易电价，与售电方签订电力交易合同，在所述电力交易合同中包括交易电力、交易电价和交易时间段；若竞拍未成功，则保证金被退回；
21.获取在交易时间段内的实际购电量，根据下式，计算得到用于结算的电量r：基于电量r和竞拍交易电价，与售电方进行结算；
[0022][0023]
式中，ea为实际购电量，ec为电力交易合同中的交易电力，c为偏差阈值，|e
a-ec|＞c表示实际购电量与交易电力之间存在偏差；|e
a-ec|≤c表示实际购电量与交易电力之间不存在偏差；为惩罚系数，为奖励系数，λ是一个缩放因子。
[0024]
进一步的，保证金的金额不小于向售电方发送的竞拍价格。
[0025]
进一步的，所述的向售电方发送竞拍价格，包括：
[0026]
利用区块链hash256加密算法对竞拍价格进行加密；
[0027]
将加密后的竞拍价格上传给区块链上相应的区块。
[0028]
进一步的，在交易时间段内的实际购电量，包括：
[0029]
在交易时间段内，通过设置在购电方处的智能电表，收集实际用电量；
[0030]
智能电表将收集到的实际用电量上传给区块链上相应的区块
[0031]
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0032]
(1)本发明利用区块链中联盟链技术，可保证系统保证交易数据具有防篡改、不可否认等属性，同时利用区块链技术中的智能合约保证在去中心化管理下各种能源交易的合法性；因为节点的数量和身份都已经规定好了，所以可以使用相对松散的共识机制，大大提高了数据处理速度；
[0033]
(2)本发明使用次价密封投标拍卖的方式，督促竞拍人去按照商品的真实价格出
价，实现能源交易透明公开；
[0034]
(3)本发明通过奖励机制，对诚实用户进行奖励，保证交易的公平性和安全性。
附图说明
[0035]
图1为一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易的流程图。
具体实施方式
[0036]
基于可再生能源(太阳能和风能)的分布式供电输出通常并不固定，导致市场环境下的用电管理变得的越来越复杂，且大量分布式供电的接入会使得供电运营决策上呈现出以下二个特征：第一，电力系统在运行时功率的变化会具备更高的时变性与不确定性；第二，市场主体中各参与主体之间的信息交流频次增加。分布式新能源的供电方式具有个体趋利特征、输出功率不确定性和多并发特征，导致在交易过程中出现的问题尤为明显。区块链信息技术中的去中心化、不易伪造等特有特性和分布式能源交易中特征有着高度的吻合程度。
[0037]
现结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0038]
实施例1：
[0039]
本实施例公开了一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，本实施例的交易方法主要面向售电方，本实施例的售电方可以为新能源用户，也可以为其他能源类型用户；具体包括以下步骤：
[0040]
利用区块链，发布售电需求；售电需求包括：售电量、最低成交价格和电力类型。
[0041]
利用区块链，获取各预购电方的加密竞拍价格；采用公钥对加密竞拍价格进行解密，得到各预购电方的竞拍价格，并将竞拍价格最高且最早发布竞拍价格的预购电方作为最终的购电方，并利用智能合约，以次价价格作为此次竞拍交易电价，与购电方签订电力交易合同，在电力交易合同中包括交易电力、竞拍交易电价和交易时间段。
[0042]
利用智能电表，获取在交易时间段内的实际送电量，并判断实际送电量是否小于电力交易合同中的交易电力，若小于，则按照实际送电量和竞拍交易电价，与购电方进行结算，并向购电方补偿向第三方购电增加的成本，该成本＝(交易电力-实际送电量)
×
当前电网电价，完成电量交易；若不小于，则按照交易电力和竞拍交易电价，与购电方进行结算，完成电量交易。
[0043]
在本实施例中，可以等额电力积分的形式向购电方补偿向第三方购电增加的成本；该电力积分可用于下一次电量交易的结算。
[0044]
其中，获取在交易时间段内的实际送电量，包括：
[0045]
在预交易时间段内，通过智能电表，收集实际送电量；
[0046]
智能电表将收集到的实际送电量上传给区块链上相应的区块。
[0047]
实施例2：
[0048]
本发明公开了一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，本实施例的交易方法主要面向购电方，本实施例的购电方可以为新能源用户，也可以为其他能源类型用户；包括以下步骤：
[0049]
利用区块链，发布购电需求，并获取当前售电信息；
[0050]
根据自身的用电情况，通过缴纳保证金来获取竞拍资格，当具备竞拍资格后，利用区块链hash256加密算法对竞拍价格进行加密；将加密后的竞拍价格上传给区块链上相应的区块，完成向售电方发送竞拍价格的动作；保证金的金额不小于向售电方发送的竞拍价格。
[0051]
判断是否竞拍成功，若竞拍成功，则利用智能合约，以次价价格作为交易电价，与售电方签订电力交易合同，在电力交易合同中包括交易电力、竞拍交易电价和交易时间段；若竞拍未成功，则保证金被退回；
[0052]
在交易时间段内，通过设置在购电方处的智能电表，收集实际购电量；智能电表将收集到的实际购电量上传给区块链上相应的区块。基于在交易时间段内的实际购电量，根据下式，计算得到用于结算的电量r：基于电量r和竞拍交易电价，与售电方进行结算；
[0053][0054]
式中，ea为实际购电量，ec为电力交易合同中的交易电力，c为偏差阈值，|e
a-ec|＞c表示实际购电量与交易电力之间存在偏差；|e
a-ec|≤c表示实际购电量与交易电力之间不存在偏差；为惩罚系数，为奖励系数，λ是一个缩放因子。
[0055]
实施例3：
[0056]
如图1所示，本实施例提出了一种基于区块链的面向新能源用户并网的交易方法，主要包括以下步骤：
[0057]
步骤1：售电方发布售电需求。具体为：售电方根据自身的发电情况发布售电信息，售电信息包括：售电量、最低成交价格、能源种类等，售电信息会进行公开展示并进行电力拍卖。此处的售电方可以是新能源用户，也可以是电力用户。
[0058]
步骤2：购电方参与竞拍，并发布竞拍价格。具体为：购电方根据自身的用电情况竞拍电力，竞拍电价时，购电方输入自己的竞拍价格，拍卖时间一般是半小时，竞拍信息利用区块链hash256加密，加密的信息主要包括竞拍价格和购电方自主选择的加密信息，每个竞拍的购电方都需要支付大于等于自身所填竞标价格的钱作为保证金。此处的购电方可以是新能源用户，也可以是电力用户。
[0059]
在此过程中，使用次价密封投标拍卖的方式，即投标者在不知道其他人标价的情况下递出标单，标价最高的人得标，但只需付次高的标价，督促参与竞拍人按照商品的真实价格出价。
[0060]
购电方竞拍价格发布后，即认定完成竞拍，此时，智能合约会被唤醒，将参与竞拍的购电方存到区块中，对应的保证金也会保管在智能合约上。
[0061]
由于天气、场地和时间等因素，新能源用户具有发电不规律和发电不稳定等特点，因此，在本实施例中，新能源用户可以根据电网公司发布的售卖传统电力去促进市场的活跃性，在自身生产电量不足以满足自身负荷时得到电网的支持；同时，新能源用户在保证自身用电的情况下，可以将自身多余的电量并入到电网公司中，用来增加自身的收益。
[0062]
步骤3：售电方与购电方签订智能购电合同。具体为：售电方会选择报价最高的购电方签订电力交易合同，如最高报价存在多方，会与最早报价的购电方签订电力交易合同，
其中，成交的交易电价是次价价格，在该电力交易合同中包括交易电力、竞拍交易电价和交易时间段等，并冻结竞标成功的购电方的保证金。该交易时间段规定了交易开始时间和交易终止时间。
[0063]
当售电方与购电方签订智能购电合同，即表示竞拍结束；当竞拍结束后，每个参与竞拍的购电方可以查看自己是否竞标成功，未竞标成功的购电方，智能合约会将保证金退还，对于不管是竞拍成功的还是竞拍失败的订单都会存储到区块上，以便于回溯，保证交易安全。
[0064]
步骤4：当交易开始时间达到，自动触发并执行智能电力交易合同，电力交易执行。
[0065]
步骤5：实时数据上链，作为数据支撑平台。具体为：在本实施例中，利用基于区块链技术的分布式能源框架，收集并记录实时数据，此处的实时数据包括：售电方的生产电量情况和购电方的用电量情况。此处的上链包括集中采集、交换、处理和保存。也就是说，售电方和购电方的智能电表将实时数据上传至相应的区块。
[0066]
本实施例提及的基于区块链技术的分布式能源框架，具体为：区块链节点部署在用户主机或计量终端(如智能电表)之上，其中，部署在计算机或云主机等强算力设备的节点为全节点，部署在智能电表等弱计算终端上的节点为轻节点。每个交易主体户配备一个智能电表，通过智能电表实时收集和记录状态数据；智能电表将收集到的状态数据上传给相应的区块；区块链节点至少包括以下信息：节点信息和状态数据，这些构成了交易主体数据库；其中，节点信息包括ip地址、私钥、公钥、预计出力、功率需求和可接受价格区间。
[0067]
在这个分布式能源框架中，当有新用户加入区块链时，对应创建一个新节点，该新节点具有独立的全局ip地址，并生成该新节点的私钥与公钥；新用户加入区块链后，将该新节点的ip地址、预计出力、功率需求等各项节点信息上传到交易主体数据库，并连同公钥广播到全体参与方，同时从其它参与方接收交易主体数据库。
[0068]
步骤6：智能购电合同终止时间达到，电力交易停止。
[0069]
步骤7：对于售电方，判断实际送电量是否小于电力交易合同中的交易电力，若小于，则按照实际送电量和竞拍交易电价，与购电方进行结算，并向购电方补偿向第三方购电增加的成本，该成本＝(交易电力-实际送电量)
×
当前电网电价，完成电量交易；若不小于，则按照交易电力和竞拍交易电价，与购电方进行结算，完成电量交易。可以等额电力积分的形式向购电方补偿向第三方购电增加的成本；该电力积分可用于下一次电量交易的结算。
[0070]
对于购电方，基于在交易时间段内的实际购电量，根据下式，计算得到用于结算的电量r：基于电量r和竞拍交易电价，与售电方进行结算；
[0071][0072]
式中，ea为实际购电量，ec为电力交易合同中的交易电力，c为偏差阈值，|e
a-ec|＞c表示实际购电量与交易电力之间存在偏差；|e
a-ec|≤c表示实际购电量与交易电力之间不存在偏差；为惩罚系数，为奖励系数，λ是一个缩放因子。
[0073]
公式(1)是为了能够有效激励用户如实报价，根据电力交易合同的完成程度，对用户进行奖惩。
[0074]
在上述流程中不同的流程会生成不同的交易状态数据，存储在区块链中。
[0075]
步骤8：退回剩余保证金。具体的，购电方保证金解冻，将应付金额转移到售电方，最终剩余的保证金退还给购电方，在上述流程中不同的流程会生成不同的交易状态数据。
[0076]
为了使上述流程在区块链中自主完成，采用智能合约对过程进行编程，在区块链各个节点上的结算智能合约监听程序按照一定的频率获取功率采集设备发送的功率数据；当功率的变化超过触发合约设定的变化阈值时，将触发结算智能合约，智能合约自动执行；按照事先设定好的智能合约内容，随着智能合约的自动执行，电费交易信息将被更新并同步到区块链中的所有节点中。
[0077]
本实施例使用次价密封投标拍卖的方式督促参与拍竞拍人按照商品的真实价格出价，使用智能合约约束市场交易的合法性，解决了新能源并网的问题，提高了新的使用率，促进生态和人类生活的合理发展。
[0078]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。