基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，包括：(1)数据准备：参与者地址、合约期限、用户负荷值等；(2)构建计算总资源需求量的智能合约，记录全部发电商的需求，计算并公布总需求量；(3)构建计算各用户供应量的合约，根据用户的供应量进行价格调整，以满足发电商总需求量；(4)构建用户与发电商的交易结算合约，根据用户出力和报价，完成代币转移。本发明专利技术设计了配网中基于区块链技术的需求侧响应交易机制，发电商向一个公共账户发送下一交易时间段的资源的需求量，用户监测发布在区块链上的需求量和报价更新提供量，公共账户进行报价更新，直至满足需求量，从而实现对分布式能源的优化调度。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法
本专利技术涉及电力技术，尤其涉及一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法。
技术介绍
随着电力市场化进程的发展、需求响应项目的实施，电力消费者逐渐参与到市场竞争当中，形成了多边的交易，这使得电力交易变得更加自由的同时也愈发复杂化，对各种交易的管理难度也大大增加。在现代配电网中，消费者逐渐转型为产消者，同时考虑到配电网有着用户数量多、对隐私性要求高等特性，因此需要着重解决如何建立一个高效、安全的交易模式的问题。现阶段，对交易的管理主要分为两种，一是集中式交易中心；二是去中心。采用集中式交易中心进行管理会带来交易成本及数据维护成本高昂、运行耗时长、安全性无法得到保证等问题。因此将去中心化的思想运用至配网交易成为一种研究热点。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，该专利技术考虑到区块链的开放、去中心化、透明、不可篡改等特性，将其应用于电力交易中，可以有效提高交易的效率，保证配电网中电力交易的公平公正性，同时也能够保证双方交易的安全性。技术方案：本专利技术所述的基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法包括：(1)数据准备：发电商钱包地址、用户钱包地址、用户与发电商的交易时段、用户与发电商的交易结算期限、用户的历史负荷数据、用户的响应量小于合约规定值时用户应当接受的惩罚金额系数；(2)部署计算总需求响应量的第一智能合约：每个交易时段，配网中的发电商端发布需求响应资源的购买请求，并按照需求响应资源的历史价格向部署第一智能合约的多重签名的公共地址转入预设额的虚拟货币作为保证金，智能合约记录所有全部请求，计算并公布总的需求响应资源量；(3)部署计算各用户需求响应供应量的第二和第三智能合约：根据用户上传的需求响应供应量进行需求响应资源价格的调整，部署第二智能合约和第三智能合约，分别负责需求响应供应量提交与价格调整；当各用户提供的需求响应供应量满足发电商的总的需求响应资源量时，即认为达成交易共识；(4)构建用户与发电商的交易结算智能合约：当系统运行时，智能电表记录下用户在一定时间内的用电量，并打包发送至区块链中，当结算时间到达时，交易结算智能合约根据电表发送到区块链中的用电量数据进行结算，自动实现资金的转移。进一步的，步骤(3)包括：(3-1)当有用户或者发电商入网时，其作为网络的一个新信息节点，将自己的参数数据上传到第二智能合约中，更新区块链信息，连同公钥广播到所有信息节点上；(3-2)各信息节点每隔一段时间新建一个空的区块链，并依据用户上传的需求响应供应量，第三智能合约按照以下公式对需求响应资源价格进行调整，并向全网广播；式中，PGi为发电商i所需的需求响应资源量，NG为发电商的个数，PDi为用户i提供的需求响应量，ND为用户的个数，σ为所有发电商与所有用户之间需求响应量的差值，λk+1为第k+1次迭代过程中的给出的报价，ρ为迭代过程中设定的步长系数；(3-3)各信息节点接收到新的需求响应资源价格之后，结合自身的成本函数修改提交的需求响应供应量，直至满足σ≤ε，形成功率调整方案，其中，ε为收敛判据设定的容差；(3-4)当各用户提供的需求响应供应量满足发电商的总的需求响应资源量时，即认为达成交易共识。其中，(3-3)具体包括：A、各信息节点接收到新的需求响应资源价格之后，计算其成本函数fDi(PDi)：式中，αi、βi、γi为第i个用户成本函数的系数，为第i个用户初始提供的需求响应量，ND为用户的数目；B、计算需求响应资源的价格：λi为第i个用户收到的需求响应资源的报价；C、针对一个报价，用户修改提交的需求响应供应量，返回步骤(3-2)直至满足σ≤ε。进一步的，步骤(4)中所述交易结算智能合约根据电表发送到区块链中的用电量数据进行结算具体包括：(4-1)将事件之前2小时的实际负荷和预测负荷的比值作为调整因子c(i,j)：式中：c(i,j)为第i日第j小时的负荷调整因子；PR(i,j-2)、PR(i,j-1)分别为第i日第j-2和j-1小时的实际负荷值；PB(i,j-2)、Pb(i,j-1)分别为第i日第j-2和j-1小时的基线负荷值；(4-2)根据之前相似日的用户实际负荷值，计算得到基线负荷值PB(i,k)为：式中，PR(i-m,k)为第i日之前第m个相似日第k小时的实际负荷值，n为相似日的天数；(4-3)根据基线负荷后计算削减量，依据计算得到的削减量将响应可以分为三类：过响应、欠响应以及适中响应：(4-4)分类计算结算金额，其中结算金额公式为：结算金额＝(实际出力-基线出力)*标准价格*惩罚参数适中响应类惩罚参数值为0，其他类惩罚参数为预设值；(4-5)当到达约定的交易期限时，交易结算智能合约将根据用户的实际用电情况自动的进行结算，并实现资金的转移。进一步的，区块链中的数据保存方式为不可篡改式存储。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：本专利技术考虑到区块链的开放、去中心化、透明、不可篡改等特性，将其应用于电力交易中，可以有效提高交易的效率，保证配电网中电力交易的公平公正性，同时也能够保证双方交易的安全性。智能合约是一种运行在区块链数据账本之上的程序，不仅避免了恶意篡改和伪造的交易，同时也降低了管理交易的成本。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的流程示意图；图2是需求侧用户之间的信息交互过程图；图3是基于智能合约的结算流程图。具体实施方式如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，包括：(1)数据准备：发电商钱包地址、用户钱包地址、用户与发电商的交易时段、用户与发电商的交易结算期限、用户的历史负荷数据、用户的响应量小于合约规定值时用户应当接受的惩罚金额系数。(2)部署计算总需求响应量的第一智能合约：每个交易时段，配网中的发电商端发布需求响应资源的购买请求，并按照需求响应资源的历史价格向部署第一智能合约的多重签名的公共地址转入预设额的虚拟货币作为保证金，智能合约记录所有全部请求，计算并公布总的需求响应资源量。(3)部署计算各用户需求响应供应量的第二和第三智能合约：根据用户上传的需求响应供应量进行需求响应资源价格的调整，部署第二智能合约和第三智能合约，分别负责需求响应供应量提交与价格调整；当各用户提供的需求响应供应量满足发电商的总的需求响应资源量时，即认为达成交易共识。具体包括以下步骤：(3-1)当有用户或者发电商入网时，其作为网络的一个新信息节点，将自己的参数数据上传到第二智能合约中，更新区块链信息，连同公钥广播到所有信息节点上；(3-2)各信息节点每隔一段时间新建一个空的区块链，并依据用户上传的需求响应供应量，第三智能合约按照以下公式对需求响应资源价格进行调整，并向全网广播；式中，PGi为发电商i所需的需求响应资源量，NG为发电商的个数，PDi为用户i提供的需求响应量，ND为用户的个数，σ为所有发电商与所有用户之间需求响应量的差值，λk+1为第k+1次迭代过程中的给出的报价，ρ为迭代过程中设定的步长系数；(3-3)各信息节点接收到新的需求响应资源价格之后，结合自身的成本函数修改提交的需求响应供应量，直至满足σ≤ε，形成功率调整方案，具体为以下步骤：A、各信息节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，其特征在于该方法包括：(1)数据准备：发电商钱包地址、用户钱包地址、用户与发电商的交易时段、用户与发电商的交易结算期限、用户的历史负荷数据、用户的响应量小于合约规定值时用户应当接受的惩罚金额系数；(2)部署计算总需求响应量的第一智能合约：每个交易时段，配网中的发电商端发布需求响应资源的购买请求，并按照需求响应资源的历史价格向部署第一智能合约的多重签名的公共地址转入预设额的虚拟货币作为保证金，智能合约记录所有全部请求，计算并公布总的需求响应资源量；(3)部署计算各用户需求响应供应量的第二和第三智能合约：根据用户上传的需求响应供应量进行需求响应资源价格的调整，部署第二智能合约和第三智能合约，分别负责需求响应供应量提交与价格调整；当各用户提供的需求响应供应量满足发电商的总的需求响应资源量时，即认为达成交易共识；(4)构建用户与发电商的交易结算智能合约：当系统运行时，智能电表记录下用户在一定时间内的用电量，并打包发送至区块链中，当结算时间到达时，交易结算智能合约根据电表发送到区块链中的用电量数据进行结算，自动实现资金的转移。

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，其特征在于该方法包括：(1)数据准备：发电商钱包地址、用户钱包地址、用户与发电商的交易时段、用户与发电商的交易结算期限、用户的历史负荷数据、用户的响应量小于合约规定值时用户应当接受的惩罚金额系数；(2)部署计算总需求响应量的第一智能合约：每个交易时段，配网中的发电商端发布需求响应资源的购买请求，并按照需求响应资源的历史价格向部署第一智能合约的多重签名的公共地址转入预设额的虚拟货币作为保证金，智能合约记录所有全部请求，计算并公布总的需求响应资源量；(3)部署计算各用户需求响应供应量的第二和第三智能合约：根据用户上传的需求响应供应量进行需求响应资源价格的调整，部署第二智能合约和第三智能合约，分别负责需求响应供应量提交与价格调整；当各用户提供的需求响应供应量满足发电商的总的需求响应资源量时，即认为达成交易共识；(4)构建用户与发电商的交易结算智能合约：当系统运行时，智能电表记录下用户在一定时间内的用电量，并打包发送至区块链中，当结算时间到达时，交易结算智能合约根据电表发送到区块链中的用电量数据进行结算，自动实现资金的转移。2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的配电网需求响应交易结算方法，其特征在于：步骤(3)包括：(3-1)当有用户或者发电商入网时，其作为网络的一个新信息节点，将自己的参数数据上传到第二智能合约中，更新区块链信息，连同公钥广播到所有信息节点上；(3-2)各信息节点每隔一段时间新建一个空的区块链，并依据用户上传的需求响应供应量，第三智能合约按照以下公式对需求响应资源价格进行调整，并向全网广播；式中，PGi为发电商i所需的需求响应资源量，NG为发电商的个数，PDi为用户i提供的需求响应量，ND为用户的个数，σ为所有发电商与所有用户之间需求响应量的差值，λk+1为第k+1次迭代过程中的给出的报价，ρ为迭代过程中设定的步长系数；(3-3)各信息节点接收到新的需求响应资源价格之后，结合自身的成本函数修改提交的需求响应供应...

【专利技术属性】
技术研发人员：贲树俊，李雅超，王蓓蓓，赵盛楠，叶颖杰，葛乃成，梁甜甜，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，东南大学，国家电网公司华东分部，
类型：发明
国别省市：江苏,32