基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统技术方案

一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统，包括：充电权计划分配模块、双向拍卖模块、P2P配对模块以及交割结算模块，充电权计划分配模块与双向拍卖模块相连并传输充电站用户充电权计划分配信息，双向拍卖模块与P2P配对模块并传输充电站用户充电权双向匹配信息，P2P配对模块与交割结算模块相连并传输充电站用户充电权P2P配对信息，交割结算模块完成充电权的交易结算及记录，从而实现信息的公开透明记录以及充电权的优化配置。本发明专利技术引入区块链及智能合约技术，完成对充电权这一数字资产的优化配置，最终达到充电站充电优化控制的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统
本专利技术涉及的是一种电动汽车充电站充电控制领域的技术，具体是一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统。
技术介绍
随着化石燃料的逐渐枯竭，在国家新能源政策的扶持之下，电动汽车的保有量将不断攀升，大规模电动汽车接入电网充电将加大配网负荷峰谷差，导致变压器过载，威胁配网运行的安全稳定。但现有研究主要着眼于电动汽车个体的集中控制协调，然而随着电动汽车数量的迅速增长，该模式存在两个问题：一是控制中心运行成本高、运行效率低、决策耗时长，难以满足配网实时安全运行的需求；二是难以保证有序充电的公平性、透明性与信息对称性。
技术实现思路
本专利技术针对现有电动汽车集中控制方法效率低，成本高，不安全透明的问题，提出一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统，充电站需通过智能合约提交未来时段的充电需求，根据该时段的配电变压器容量限制，区块链首先以公平的方式按照配电容量计划分配初始充电权(充电功率配额)并确保设备不过载；为满足不同充电站的用电急迫性和弹性差异，区块链随后组织充电权的交易市场，利用双向拍卖与点对点(peer-to-peer，P2P)交易机制的激励，对于买方报价大于等于卖方报价的部分，由双向拍卖市场撮合匹配；无法通过双向拍卖撮合的报价通过P2P市场挂牌匹配。最终通过计划分配与市场激励的方式实现对充电权这一数字资产的优化配置，达到充电站充电优化控制的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统，包括：充电权计划分配模块、双向拍卖模块、P2P配对模块以及交割结算模块，其中：充电权计划分配模块与双向拍卖模块相连并传输充电站用户充电权计划分配信息，双向拍卖模块与P2P配对模块并传输充电站用户充电权双向匹配信息，P2P配对模块与交割结算模块相连并传输充电站用户充电权P2P配对信息，交割结算模块完成充电权的交易结算及记录，从而实现信息的公开透明记录以及充电权的优化配置。所述的充电权计划分配模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该充电权计划分配模块包括：标准设定单元、需求获取单元、裕度获取单元及充电权分配单元，其中：标准设定单元完成市场电价的设定以及充电权优化配置区块链内结算货币的发布，需求获取单元与裕度获取单元分别收集充电站的充电需求、保证金及变压器的容量裕度，充电权分配单元计划分配充电权。所述的双向拍卖模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该双向拍卖模块包括：报价单元和匹配单元，其中：报价单元收集充电权购/售报价后，匹配单元对满足匹配条件的充电站进行充电权的转移和结算。所述的P2P配对模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该P2P配对模块包括：查询单元、市价配对单元、限价配对单元及撤单单元，其中：查询单元反馈当前充电权最优投标，用户可选择自主利用市价配对单元、限价配对单元及撤单单元进行相应配对交易行为。所述的交割结算模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该交割结算模块包括：电费结算单元和保证金结算单元。用户通过电费结算单元按照市场电价向电网公司结算与当前充电权对应的电费，并通过保证金退还单元取回剩余保证金。本专利技术涉及上述系统的实现方法，电网公司首先在区块链上部署实现上述模块的智能合约，并利用标准设定单元确定交割时段市场电价，同时发布充电权结算数字货币Token，设定以太币与Token的汇率，之后充电站用户在充电需求提交时间结束前，将交割时段内的充电需求通过需求获取单元提交区块链，区块链将充电需求记录，自动计算并收取用户所需缴纳的保证金，同时实时返回总充电需求功率；电网公司通过裕度获取单元提交交割时段变压器容量裕度，充电权分配单元根据总充电需求及变压器容量裕度限制计算充电需求满足率，并按照充电需求满足率的大小对所有充电站进行充电权计划分配及市场优化配置。当充电需求满足率为1，即总充电需求小于或等于变压器容量限制，此时充电站获得的充电权和申报的需求相同，则直接进入交割时段，由充电站需按照既定的充电权分配结果开展充电服务，由智能电表实时向区块链交易平台反馈各充电站充电功率；当充电需求满足率小于1，即总充电需求大于变压器容量限制，则区块链按照充电站的买/卖报价情况依次开启双向拍卖市场和P2P交易市场，经过充电权的市场化配置之后，充电站按照区块链上已更新的交割时段最终充电权，通过电费结算单元向电网公司付款，由区块链记录其付款成功标志符；在充电交割时段内由充电站需按照更新后的充电权分配结果开展充电服务，由智能电表实时向区块链优化配置平台反馈各充电站实际充电功率。当有参与者交割时段实际充电功率高于充电权(分配功率)，则保证金结算单元自动扣除该充电站的剩余保证金。遵守充电权约定且付款成功标志符为true的参与者可在交割时段结束时通过保证金结算单元申请退还剩余保证金。通过充电权计划分配模块、双向拍卖模块、P2P配对模块以及交割结算模块及区块链的交互协作，保证了信息的公开透明，充电权的安全转移结算及输配电设备不越限，维护了配电网的安全稳定运行，激励充电站通过计划分配及市场交易的充电权优化配置方法，实现自主效益最大化。所述的智能合约，由电网公司于交易时段初始在区块链上创建以实现系统各模块功能，该交易时段优选为30分钟。所述的充电需求满足率其中：PM为电网公司下发的未来某时段的最大充电功率，ΩE为充电站集合；Pi为第i个充电站的充电需求。所述的充电权是指：充电站在某时段内的可用最大充电功率，也即为充电功率配额。所述的按照充电需求满足率大小进行充电权计划分配及市场优化配置是指：其中：为第i个充电站根据充电需求满足率所分配得到的初始充电权。当总充电需求功率未超过充电裕度时，充电需求满足率β为1，此时充电站获得的充电权和申报的需求相同，只对充电权进行计划分配；当总充电需求功率大于充电裕度，充电需求满足率小于1，影响电网安全运行时，各充电站按照各自提交充电需求的比例计划分配充电权，并开启双向拍卖及P2P交易市场激励充电站对充电权进行自主市场优化配置。所述的双向拍卖市场是指：充电站根据自身需求，在双向拍卖投标时间结束之前，通过充电权报价单元向区块链提交充电权购买/出售报价。由双向匹配单元将购买/出售报价队列按照双向拍卖机制匹配交易，为匹配成功的充电站实时结算转账，结算价格为双方报价平均值。同时在区块链上记录投标充电站的成交信息。所述的P2P交易市场是指：充电站可在P2P配对投标时间结束之前，利用查询单元获取当前市场最优报价(即卖方最低报价与买方最高报价)，通过市价配对单元、限价配对单元及撤单单元完成市价交易、限价交易及撤单。所述的交割时段是指：将全天分为48个时段，单个时段时长为30分钟，充电站在交易时段提交下一个时段即交割时段的充电需求，并在交易时段内完成交易分配充电权，在交割时段需按照充电权分配结果提供充电服务。所述的以太币及Token是指：以太币是为以太坊区块链上的原生代币，用于在该区块链上支付手续费或者交易。因以太币市场价格波动较大，因此本专利技术选择基于以太坊ERC20协议的Token作为支付货币，由电网公司发布在充电权优化配置平台上。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统，其特征在于，包括：充电权计划分配模块、双向拍卖模块、P2P配对模块以及交割结算模块，其中：充电权计划分配模块与双向拍卖模块相连并传输充电站用户充电权计划分配信息，双向拍卖模块与P2P配对模块并传输充电站用户充电权双向匹配信息，P2P配对模块与交割结算模块相连并传输充电站用户充电权P2P配对信息，交割结算模块完成充电权的交易结算及记录，从而实现信息的公开透明记录以及充电权的优化配置。

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链智能合约的充电站充电权优化配置系统，其特征在于，包括：充电权计划分配模块、双向拍卖模块、P2P配对模块以及交割结算模块，其中：充电权计划分配模块与双向拍卖模块相连并传输充电站用户充电权计划分配信息，双向拍卖模块与P2P配对模块并传输充电站用户充电权双向匹配信息，P2P配对模块与交割结算模块相连并传输充电站用户充电权P2P配对信息，交割结算模块完成充电权的交易结算及记录，从而实现信息的公开透明记录以及充电权的优化配置。2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的充电权计划分配模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该充电权计划分配模块包括：标准设定单元、需求获取单元、裕度获取单元及充电权分配单元，其中：标准设定单元完成市场电价的设定以及充电权优化配置区块链内结算货币的发布，需求获取单元与裕度获取单元分别收集充电站的充电需求、保证金及变压器的容量裕度，充电权分配单元计划分配充电权。3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的双向拍卖模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该双向拍卖模块包括：报价单元和匹配单元，其中：报价单元收集充电权购/售报价后，匹配单元对满足匹配条件的充电站进行充电权的转移和结算。4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的P2P配对模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该P2P配对模块包括：查询单元、市价配对单元、限价配对单元及撤单单元，其中：查询单元反馈当前充电权最优投标，用户可选择自主利用市价配对单元、限价配对单元及撤单单元进行相应配对交易行为。5.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的交割结算模块通过部署在充电权优化配置系统中区块链上的智能合约实现功能，该交割结算模块包括：电费结算单元和保证金结算单元。用户通过电费结算单元按照市场电价向电网公司结算与当前充电权对应的电费，并通过保证金退还单元取回剩余保证金。6.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的双向拍卖模块、P2P配对模块通过目标函数使充电站的总收益最大化，该目标函数为：其中，ΩE为充电站集合；Pi,E为第i个充电站在某时段内最终获得的充电权，Pi,E＞0；Ui(·)为第i个充电站的售电收入函数；Ci(·)为第i个充电站的售电成本函数；所述的目标函数的约束条件包括：1)充电站所获充电权约束：其中：ΩiS为所有与第i个充电站开展充电权交易的充电站集合；Pi,j为第i个充电站和第j个充电站之间的充电权交易量，Pi,j>0代表第i个充电站买进充电权，Pi,j<0代表第i个充电站出售充电权；2)变压器容量约束：其中：L0,t为该时段内的常规负荷；PM为变压器最大负载能力；Ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩然，陈思捷，严正，平健，刘学智，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31