基于区块链和禀赋效应的主动配电网经济运行方法与流程

本发明涉及主动配电网经济运行，具体涉及一种基于区块链和禀赋效应的主动配电网经济运行方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统建设进程的推进，大量分布式电源的接入，电网的新能源消纳率正逐步攀升。针对新能源的随机性，主动配电网采用主动管理模式，集合了分布式电源、储能装置和用户，为新能源接入给电网带来的稳定运行问题提供了有效解决方案。由于主动配电网涉及分布式电源、用户以及储能设备等多个主体的成本与利益，研究其经济运行方法具有重要的现实意义。

2、经过对现有技术文献的检索发现，文献[1]:《基于区块链的表后微网系统及其点对点能量块交易模型设计》(穆程刚,丁涛,曲明,等.基于区块链的表后微网系统及其点对点能量块交易模型设计[j].中国电机工程学报,2021,41(20):6927-6941.)提出了一种可灵活选择交易时间段和交易量的交易机制，解决了区块链前后端信息不匹配的问题。然而，该文献均聚焦于交易机制，未考虑用户响应不确定性给交易主体带来的影响。

3、文献[2]:《基于区块链的面向居民用户需求响应交易机制》(陈冠廷,张利,刘宁宁,等.基于区块链的面向居民用户需求响应交易机制[j].电力自动化设备,2020,40(08):9-17.)为解决居民用户参与交易渠道不顺畅的问题，构建了面向居民用户需求响应的交易机制。文献[3]:《区块链环境下考虑信用的需求响应资源交易机制》(王蓓蓓,王骐鑫,李雅超,等.区块链环境下考虑信用的需求响应资源交易机制[j].电力系统自动化,2021,45(05):30-38.)提出了基于区块链的需求响应资源信用管理方法，探讨了不同信用值下用户的响应效果。但是，文献[2]、文献[3]将电能交易参与主体视为完全理性主体，仅考虑了经济因素对需求响应的影响，忽略了心理因素对用户参与需求响应的影响。

4、文献[3]:《产权强度对公益林区林地流转的影响——基于禀赋效应与安全感知视角》(王雨格,孟全省,陈秉谱.产权强度对公益林区林地流转的影响——基于禀赋效应与安全感知视角[j].资源科学,2021,43(01):161-170.)探讨了产权强度如何通过农户禀赋效应与安全感知影响林地流转行为。但文献[3]未提及林地经济价值较高时，变化的禀赋效应和安全感知会对农户流转行为产生的影响。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于区块链和禀赋效应的主动配电网经济运行方法，该方法能够提升自身及主动配电网系统的经济效益，促使电能交易稳定有序地进行。

2、本发明采取的技术方案为：

3、基于区块链和禀赋效应的主动配电网经济运行方法，包括以下步骤：

4、步骤1：构建基于区块链的主动配电网经济运行架构；

5、步骤2：搭建了实现所提经济运行方法的电能交易平台，在电能交易平台中引入信誉值管理方法和优先度管理方法；

6、步骤3：提出适用于主动配电网的去中心化交易方法；

7、步骤4：基于禀赋效应建立主动配电网经济运行的需求响应模型。

8、所述步骤1中，在主动配电网经济运行架构中，参与主体包括外部电网、分布式电源、储能设备、电力用户和监管部门。每个参与主体被视为一个区块，在不同的时段进行交易，然后区块完成新区块的搜索和链接工作，从而形成大型区块链网络；

9、外部电网、分布式电源、储能设备和电力用户在多方竞争下达成智能合约。本发明所提出的基于区块链的主动配电网经济运行架构如图6所示。

10、所述步骤2中，搭建的电能交易平台包含信息层、网络层、共识层、合约层和应用层。电能交易平台的信息层是其基础模块，具体功能为：

11、将交易账单通过非对称加密的形式转换为哈希值保存于下一区块的区块头；

12、将各区块以时间顺序链接；

13、电能交易平台的网络层和共识层实现了交易的去中心化，解决交易过程中的共识与信任问题；

14、合约层封装了电能交易的智能合约与结算机制，是电能交易的核心，保障交易的公正性与秩序性；

15、应用层即电能交易平台的门户，承担着连接参与主体与区块链平台的功能。本发明所搭建的电能交易平台区块链技术框图如图7所示。

16、所述步骤2中，在主动配电网电能交易机制中引入基于双方评价的信誉值计算方法，并将信誉值作为市场准入的标准，参与主体信誉值越高，电能交易平台撮合的优先度越高，得到的电能交易平台奖励越高；若参与主体的信誉值低于下限，则会被电能交易平台取消参与资格，注销账号。

17、参与主体在n个交易周期后的信誉值xin为历史周期信誉值的均值，计算方法如下：

18、

19、式中，qij为第j个周期中第i个参与主体的实际用(发)电量；为第j个周期的协议交易电量；为参与主体在交易完成后收到的评价值。n表示交易周期的个数。

20、设定所有参与主体的信誉值下限为0.5。本发明提出的信誉值管理机制中，所有的交易主体都要保证自身的信誉值高于规定的下限值，以避免被清理出局。因此，信誉值管理可以在一定程度上规范交易双方的用电行为或发电行为，在避免经济损失的同时促进了新能源的消纳。首先由卖方发布报价，电能交易平台按照报价由低到高排序以供买方访问。同一报价下卖方的优先度决定了买方的访问顺序，优先度高的卖方可以尽早和信誉值更高的买方匹配。

21、所述步骤2中，建立优先度管理方法，具体如下：

22、电能交易平台将根据上一周期的参与主体信誉值确定撮合优先度计算方法如下：

23、

24、式中，为参与主体发布的价格；为参与主体上一周期的信誉值。

25、所述步骤3包括以下步骤：

26、步骤3.1：参与主体注册：

27、每个参与主体向电能交易平台注册唯一的网络节点和各自的私钥，获取相应的唯一公钥；注册成功的参与主体即可在电能交易平台上的节点进行挂牌交易，电能交易平台将根据各参与主体的种类将其分为买方和卖方，其中：买方为用户和储能设备；卖方为外部电网、分布式电源和储能设备；储能设备不能同时为买方和卖方。

28、步骤3.2：交易信誉赋值：

29、交易前电能交易平台根据各参与主体信誉等级赋予不同的信誉值，若参与主体在交易过程中做出违约或违规行为，电能交易平台将扣除相应的信誉值。

30、步骤3.3：挂牌交易：

31、买方先向区块链交易池发布信息，所述信息包含自己的公钥、报价区间和电能需求量。电能交易平台再根据智能合约中的目标函数和约束在交易池中撮合匹配的交易主体，然后进行交易结算与统计。

32、步骤3.4：形成合约账单：

33、将买方、卖方、合约电量、合约电价、交易数字签名等交易信息形成合约账单。

34、步骤3.5：验证交易：

35、通过验证数字签名是否合法和验证共识机制来判断该笔交易是否成立；若不合法，则拒绝添加该笔交易账单并扣除相应主体的信誉值。

36、步骤3.6：相互评价：

37、交易双方相互评价，电能交易平台根据评价更新交易双方的信誉值，信誉值过低的用户将被系统强制清退，信誉值高的用户将收到电能交易平台的奖励。

38、步骤3.7：交易结束，添加新区块至交易网络中。

39、步骤3的流程图如图8所示。

40、所述步骤4中，基于禀赋效应建立主动配电网经济运行的需求响应模型，具体如下：

41、在电能交易过程中，用户作为买电的参与主体，能够通过需求响应调节负荷用电时间来降低用电成本。但改变用户用电的习惯行为会降低用户满意度，导致需求响应效率的降低。为了表示行为经济对需求响应效率的影响，本发明引入了用户响应度参数：

42、

43、式中，为第i个参与主体在t时段的用户响应度；为第i个参与主体在t时段的禀赋因子。

44、将用户响应度引入需求响应模型后，用户参与需求响应的上限为：

45、

46、式中，为t时段可平移负荷的最大值；为t时段可平移负荷的预测值。

47、在本发明针对的主动配电网经济运行系统下，电力用户根据电价的变化安排用电方案，以降低用电成本。

48、

49、

50、式中，为t时段用户需求响应后的负荷量；为t时段可平移负荷值；为t时段固定负荷值。

51、本发明一种基于区块链和禀赋效应的主动配电网经济运行方法，技术效果如下：

52、1)本发明步骤1中，基于区块链技术，构建了主动配电网经济运行架构，外部电网、分布式电源、储能设备和电力用户根据其各自的目标与约束形成业务逻辑，在多方竞争下达成智能合约。达成的交易账单会被添加到分布式账本中，能够实现电能交易的透明性、安全性和共识性，同时，提升了主动配电网电能交易的经济性。

53、2)本发明步骤2中，在主动配电网电能交易机制中引入基于双方评价的信誉值计算方法，并将信誉值作为市场准入的标准。通过取消违约用户参与交易资格或提高用户违约成本，有效减少主动配电网电能交易场景中的违约情况，提高系统运行稳定性。

54、3)本发明步骤3中，在主动配电网电能交易机制中引入基于双方评价的信誉值计算方法，并将信誉值作为市场与传统电能交易模式不同，本发明所提出的基于区块链技术的电能交易模式具有强自主性，各参与主体自发按照流程参与交易能够提升电能交易的公平性与实时性。

55、4)本发明步骤4中，与传统需求响应模型不同，本发明基于禀赋效应建立主动配电网经济运行的需求响应模型，采用禀赋效应对用户心理进行分析，考虑了改变用户已有的用电行为对响应参与度的影响，建立的需求响应模型能够更好的预测用户行为，能够更精准的推算用户的需求响应值，从而有效指导电能卖方的决策行为。

56、5)本发明方法能够提升自身及主动配电网系统的经济效益，促使电能交易稳定有序地进行。