基于联盟区块链的PHEV能量交易系统及其交易方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，包括：PHEV，包括消费能量的充电PHEV和供应能量的供电PHEV；能量雾节点，用于提供通信支持和能量交易平台，管理能量交易，进行分布式账本的共识管理，以及完成交易审计和数据共享；智能电表，用于实时计算和记录能量交易量；以及一种基于PHEV能量交易系统的交易方法，包括如下步骤：S1、进行系统初始化；S2、进行PHEV分类；S3、进行能量交易；S4、划转能量币；S5、生成区块；S6、使用PDPOS算法进行共识。本发明专利技术解决了现有技术存在的系统安全性低、用户隐私性低、能量交易效率低和伸缩性差，以及用户验证延时大、用时长以及效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于联盟区块链的PHEV能量交易系统及其交易方法
本专利技术属于城市交通
，具体涉及基于联盟区块链的PHEV能量交易系统及其交易方法。
技术介绍
能源互联网是一个服务于能量生产、运输、存储和分配管理的创新网络，它综合运用先进的电子技术、信息技术和智能管理技术，将分布式能源节点互联起来，以实现能量的双向流动、对等交换与均衡共享。作为分布式能量的移动存储设施，插电式混合动力汽车(plug-inhybridelectricvehicle，PHEV)是能源互联网的一个重要组成部分，它凭借灵活的移动性使车辆到电网(Vehicle-to-Grid，V2G)的能量交易成为可能，以应对不断增长的能量需求和极不均衡的能量分布。相较传统电动车，PHEV更节能环保，许多国家都在积极发展部署，密集而庞大的充电基础设施也不断建成落地，这对绿色交通和智慧城市建设产生了重大影响。随着PHEV数量的不断增加，它们的日常充电行为将不可避免地影响能源互联网，且合理的充放电管理有助于提高智能电网的稳定性，以及维护能量市场的供需平衡。所以，PHEV的智能能量管理正吸引着工业界和学术界的广泛关注。目前，大部分专利技术工作重点关注PHEV充放电的调度策略和定价机制以减少充电时间和损耗成本；还有许多专利技术工作旨在探究PHEV充电站的部署优化；只有少量研究关注到了充电用户的安全问题，而且已有的安全方案都依赖于权威的密钥机构，一旦可信第三方出现故障或沦陷，PHEV用户的隐私将受到巨大威胁，这严重打击了PHEV参与能量均衡管理的积极性，专利技术一种去中心、分布式信任、可追溯不可篡改、用户隐私安全受保护的PHEV能量交易方案具有重大意义。综上所述，现有技术存在以下问题：(1)现有技术容易发生单点故障，一旦中心化机构出现故障或遭受灾害，交易认证和支付活动将受到干扰或控制，从而威胁系统的可用性和可靠性；(2)现有技术缺乏隐私和匿名性，中心化机构存在妥协的隐患，用户隐私存在威胁，富余能量的车辆缺乏作为供应者参与能量交易的积极性；(3)效率低，对于数量庞大、地理分布式的PHEV，现有技术的远端电网中心调控效率低，尤其是在远离电网的社会热点区域，伸缩性差，许多停滞车辆富余大量能量，同时又有许多车辆急需充电以完成出行计划，绕道很远充电将造成额外的时间成本和能量消耗；(4)现有技术中，在进行PHEV用户验证时，延时大，用时长以及效率低，增加了能源消耗。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的系统安全性高、用户隐私性高、能量交易效率低和伸缩性好以及用户验证用时短和效率高的基于联盟区块链的PHEV能量交易系统及其交易方法，保证了系统的可用性和可靠性，避免了额外的时间成本和能量消耗，解决了现有技术存在的系统安全性低、用户隐私性低、能量交易效率低和伸缩性差，以及用户验证延时大、用时长以及效率低的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，包括：插电式混合动力汽车PHEV，用于参与能量交易，包括消费能量的充电PHEV和供应能量的供电PHEV；能量雾节点，用于为覆盖区域内的PHEV提供通信支持和能量交易平台，管理能量交易，进行分布式账本的共识管理，以及完成交易审计和数据共享；智能电表，位于PHEV的电极上，用于实时计算和记录能量交易量，为双方交易支付提供有力的数据依据。进一步地，分布式能量雾节点通过共识网络互相通信连接，并且按照线性时间顺序备份有效区块形成能量区块链。进一步地，能量雾节点包括互相通信连接的交易服务器、账户池以及内存池；交易服务器，用于负责控制PHEV能量交易过程，收集充电PHEV的能量需求和供电PHEV的能量供应，并匹配充放电PHEV；并且用于实时监控智能电表的反馈，根据调度决策智能控制充电点击的开关；分布式的交易服务器互相通信连接，共同维护能量区块链；账户池，包括所有PHEV用户的系统账户，用于管理能量币的交易以及进行存储相关交易记录，还包括与系统账户对应的钱包，用于管理系统账户里的能量币，并将钱包与系统账户的映射关系存储在账户池中，所述钱包使用哈希算法生成随机匿名来代替真实地址；内存池，用于存储与系统账户对应的客户端钱包的相关区块数据以及所有的交易记录。一种基于PHEV能量交易系统的交易方法，包括如下步骤：S1：进行系统初始化：在能量区块链中，进行系统初始化，并使用非对称加密的椭圆曲线加密算法发布系统中数据加密、数字签名以及登录认证的密钥材料；S2：进行PHEV分类：根据初始化后的系统中的PHEV的能量状态和出行计划，将能量状态无法满足出行计划的PHEV设置为充电PHEV，将同时满足出行计划后仍富余能量且愿意参与能量交易的PHEV设置为供电PHEV；S3：进行能量交易：根据充电PHEV、供电PHEV和能量雾节点，进行能量交易；S4：划转能量币：根据参与能量交易的充电PHEV和供电PHEV，通过能量雾节点使充电PHEV向贡献富余能量的供电PHEV支付相应的能量币，产生交易记录，并存储在内存池,使供电PHEV验证并签名该笔交易记录，并将交易记录提交给能量雾节点进行验证审计；S5：使用PDPOS算法进行共识：使用PDPOS算法对区块进行共识，将共识通过的区块写入区块链。进一步地，步骤S3中，进行能量交易的方法，包括如下步骤：S3-1：使充电PHEV向能量雾节点的交易服务器提交能量需求和可提供买价；S3-2：使交易服务器统计所有充电PHEV的能量总需求和可提供买价，并广播给本地的供电PHEV；S3-3：使供电PHEV向交易服务器发送可销售能量和可接受卖价；S3-4：根据充电PHEV的能量总需求和可提供买价，与供电PHEV的可销售能量和可接受卖价，采用能量迭代双向拍卖EIDA算法使交易服务器执行充供电PHEV之间的能量竞标、谈判和交易，匹配充供电PHEV，得到最优能量分配和最优能量竞价组成的决策；S3-5：将决策分别回馈给充供电PHEV，并使充供电PHEV按决策完成能量传输，实现能量交易。进一步地，步骤S3-4中，EIDA算法，包括如下步骤：S3-4-1：将充电PHEV与供电PHEV的能量状态和能量竞价输入能量雾节点；S3-4-2：初始化迭代参数，并根据初始能量竞价，初始化最优能量竞价；S3-4-3：根据当前最优能量竞价，计算最优能量分配，匹配充电PHEV和供电PHEV能量需求和供应；S3-4-4：根据当前最优能量分配，更新充电PHEV与供电PHEV的最优能量竞价，并更新迭代次数t＝t+1；S3-4-5：判断更新后的当前最优能量竞价收敛性是否满足要求，若是则进入步骤S3-4-7，否则进入步骤S3-4-6；S3-4-6：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数，若是则进入步骤S3-4-7，否则进入步骤S3-4-3；S3-4-7：将当前最优能量分配和当前最优能量竞价组成决策并输出。进一步地，步骤S3-4-5中，收敛性判断准则公式为：式中，CB,CS为收敛性判断准则；为充电PHEV的能量竞价；为供电PHEV的能量竞价；ε为收敛条件常数；t为迭代次数。进一步地，步骤S5中，将拥有能量币股份的能量雾节点作为选民，PDPOS算法，包括如下步骤：A-1：根据选民进行投票，将排名靠前的m名能量雾节点作为股东并组成权益股东大会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，其特征在于，包括：插电式混合动力汽车PHEV，用于参与能量交易，包括消费能量的充电PHEV和供应能量的供电PHEV；能量雾节点，用于为覆盖区域内的PHEV提供通信支持和能量交易平台，管理能量交易，进行分布式账本的共识管理，以及完成交易审计和数据共享；智能电表，位于PHEV的电极上，用于实时计算和记录能量交易量，为双方交易支付提供有力的数据依据。

【技术特征摘要】
1.一种基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，其特征在于，包括：插电式混合动力汽车PHEV，用于参与能量交易，包括消费能量的充电PHEV和供应能量的供电PHEV；能量雾节点，用于为覆盖区域内的PHEV提供通信支持和能量交易平台，管理能量交易，进行分布式账本的共识管理，以及完成交易审计和数据共享；智能电表，位于PHEV的电极上，用于实时计算和记录能量交易量，为双方交易支付提供有力的数据依据。2.根据权利要求1所述的基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，其特征在于，所述分布式能量雾节点通过共识网络互相通信连接，并且按照线性时间顺序备份有效区块形成能量区块链。3.根据权利要求2所述的基于联盟区块链的PHEV能量交易系统，其特征在于，所述能量雾节点包括互相通信连接的交易服务器、账户池以及内存池；所述交易服务器，用于负责控制PHEV能量交易过程，收集充电PHEV的能量需求和供电PHEV的能量供应，并匹配充放电PHEV；并且用于实时监控智能电表的反馈，根据调度决策智能控制充电点击的开关；分布式的交易服务器互相通信连接，共同维护能量区块链；所述账户池，包括所有PHEV用户的系统账户，用于管理能量币的交易以及进行存储相关交易记录，还包括与系统账户对应的钱包，用于管理系统账户里的能量币，并将钱包与系统账户的映射关系存储在账户池中，所述钱包使用哈希算法生成随机匿名来代替真实地址；所述内存池，用于存储与系统账户对应的客户端钱包的相关区块数据以及所有的交易记录。4.一种如权利要求1-3任一所述PHEV能量交易系统的交易方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：进行系统初始化：在能量区块链中，进行系统初始化，并使用非对称加密的椭圆曲线加密算法发布系统中数据加密、数字签名以及登录认证的密钥材料；S2：进行PHEV分类：根据初始化后的系统中的PHEV的能量状态和出行计划，将能量状态无法满足出行计划的PHEV设置为充电PHEV，将同时满足出行计划后仍富余能量且愿意参与能量交易的PHEV设置为供电PHEV；S3：进行能量交易：根据充电PHEV、供电PHEV和能量雾节点，进行能量交易；S4：划转能量币：根据参与能量交易的充电PHEV和供电PHEV，通过能量雾节点使充电PHEV向贡献富余能量的供电PHEV支付相应的能量币，产生交易记录，并存储在内存池,使供电PHEV验证并签名该笔交易记录，并将交易记录提交给能量雾节点进行验证审计；S5：使用PDPOS算法进行共识：使用PDPOS算法对区块进行共识，将共识通过的区块写入区块链。5.根据权利要求4所述的交易方法，其特征在于，所述步骤S3中，进行能量交易的方法，包括如下步骤：S3-1：使充电PHEV向能量雾节点的交易服务器提交能量需求和可提供买价；S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖丹，张凤，金海焱，李慧，张明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51