基于区块链的电动汽车充电分布式管理方案制造技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链的电动汽车充电分布式系统。本发明专利技术包括电动汽车、基于区块链架构的P2P充电桩网络以及电网；所述的电动汽车作为存储系统，储存电网多余的电量；所述充电桩网络可实现各电力系统之间实时共享电力需求信息以及实时价格，网络中的每个充电桩作为一个单独的节点，节点从电网获取需求信息与实时放电奖励价格并调度相应的电动汽车执行充放电行为，并根据电动汽车的充放电行为产生相应的交易记录并写入区块链中；所述电网是系统中的需求发布者，电网根据自身的状态，向充电桩网络发送实时需求信息与实时放电奖励价格，并调节电网自身系统的运转。本发明专利技术对电力系统系统朝着清洁化、高效化的方向发展，建立一个良好的电力生态网络。

Electric vehicle charging distributed management scheme based on blockchain

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的电动汽车充电分布式管理方案
本专利技术涉及基于区块链的电动汽车充电分布式管理方案，涉及电力大数据、区块链、分布式系统、电气工程与电网技术等领域。
技术介绍
现今的电力网络存在两个明显的不足之处：高成本和大量的浪费，这两者是导致现今电力网络效率低下的最主要原因。现今的一种解决思路是采用间歇性可再生能源(太阳能、风能以及水能)作为电网的辅助，但由于可再生能源的问题在于其所产生的电力能源是不稳定不连续的，不能达到稳定供电的目的。基于以上情况，相关研究提出了电动汽车-电网这一概念。即利用现今大量的电动汽车(EV)作为分布式能源存储系统并作为电网的缓冲，当电网负荷过高时，电动汽车向电网馈电；而当电网负荷低时，用电动汽车来存储电网过剩的发电量避免造成浪费。由于电动汽车近年来发展规模不断扩大，再加之先进的锂离子电池和充电基础设施的发展，因此V2G具有巨大潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有电力网络效率低下的问题，提供一种基于区块链的电动汽车充电分布式管理方案。本专利技术的技术方案包括：电动汽车、基于区块链架构的P2P充电桩网络以及电网。所述的电动汽车作为存储系统，储存电网多余的电量，拥有充电和放电两种行为且可自行设置预期充电时长与预期放电时长，电动汽车既可以通过向电网放电来缓解电网压力并根据实时价格获取奖励金，也可以选择充电来保证正常的使用或者存储电网的多余能源；所述充电桩网络是整个系统的调度中心，其核心是一个基于区块链的P2P网络，采用区块链为基础的调度系统，可实现各电力系统之间实时共享电力需求信息以及实时价格，网络中的每个充电桩作为一个单独的节点，节点从电网获取需求信息与实时放电奖励价格并调度相应的电动汽车执行充放电行为，并根据电动汽车的充放电行为产生相应的交易记录并写入区块链中；所述电网是系统中的需求发布者，电网根据自身的状态，向充电桩网络发送实时需求信息与实时放电奖励价格，并调节电网自身系统的运转；当电网负载较高时，所述的作为存储系统的电动汽车通过所述充电桩网络将储存的电能传送到负载处，而当电网负载较低时，作为存储系统电动汽车通过充电桩网络将多余的电量存储下来。专利技术有益效果本专利技术通过利用区块链P2P的特性，充分合理调配电力资源在电网中流动，实现信息流与能源流的结合，充分利用电力资源，并提高电动汽车用户的使用体验，极大提高智能电网的运转效率。通过分析用户用电数据之间的内在联系，给出代表每一个用户的异常分数以评估该用户的疑似异常概率，这些异常分数将成为电力公司的重要参考，以提高用电异常排查工作的效率，降低运营成本，在进行用电数据的异常检测时，不仅能够快速地处理大量的数据，而且能够适应缺乏训练样本的情况，能够更好地满足于电力部门的实践需求。本专利技术利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据。实现智能电网中信息流的可编程性、去中心化、自治性、不可篡改性。控制好电动汽车、充电桩以及电网之间的组织结构关系和交互问题，做到电动汽车和电网各取所需，对电力系统系统朝着清洁化、高效化的方向发展，建立一个良好的电力生态网络。附图说明图1为本专利技术的区块结构设计如图；图2为充电桩与汽车、电网交互过程示意图；图3为本专利技术系统示意图。具体实施方式为了使本
的技术人员能更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：如图1-3所示，本专利技术的技术方案包括：电动汽车、基于区块链架构的P2P充电桩网络以及电网。所述的电动汽车作为存储系统，储存电网多余的电量，拥有充电和放电两种行为且可自行设置预期充电时长与预期放电时长，电动汽车既可以通过向电网放电来缓解电网压力并根据实时价格获取奖励金，也可以选择充电来保证正常的使用或者存储电网的多余能源；所述充电桩网络是整个系统的调度中心，其核心是一个基于区块链的P2P网络，采用区块链为基础的调度系统，可实现各电力系统之间实时共享电力需求信息以及实时价格，网络中的每个充电桩作为一个单独的节点，节点从电网获取需求信息与实时放电奖励价格并调度相应的电动汽车执行充放电行为，并根据电动汽车的充放电行为产生相应的交易记录并写入区块链中；所述电网是系统中的需求发布者，电网根据自身的状态，向充电桩网络发送实时需求信息与实时放电奖励价格，并调节电网自身系统的运转；当电网负载较高时，所述的作为存储系统的电动汽车通过所述充电桩网络将储存的电能传送到负载处，而当电网负载较低时，作为存储系统电动汽车通过充电桩网络将多余的电量存储下来；充电桩网络作为本模型中电网与电动汽车交互的通道，同样也是模型中的核心，其整体划分为软件层和硬件层两个部分：硬件层规定了充放电过程的电气特性并实现了充放电的硬件接口。硬件层一方面与电网和电动汽车进行交互，实现具体的充放电过程；另一方面硬件层与软件层进行交互，接受具体的充放电命令。软件层由三部分组成，分别是底层区块链、以太坊平台以及智能合约。其中：2-1、底层区块链作为整个项目的基础，负责记录和维护整个控制模型中发生的交易记录。所有的充放电会形成单独的充放电交易记录(transaction)，由充电桩网络的软件层记录在底层区块链之中，并通过区块链技术全网同步更新。底层区块链中的区块结构信息如图1所示：其中transcation中相关字段定义如表1所示：表12-2、以太坊平台为智能合约提供运行基础。在本模型中电网和电动汽车与充电桩网络的软件层交互主要通过三个合约完成：充电交易合约、放电交易合约、需求状态与价值更新合约。其中需求状态与价值更新合约负责向充电桩发布需求信息和当前的放电奖励信息。充电交易合约负责记录电网对电动汽车放电的交易信息，放电交易合约负责记录电动汽车对电网放电的交易信息。电网向充电桩发布的具体需求信息分为两类：电网负载高，需要电动汽车向电网放电以减轻电网的压力，此种定义为放电需求。电网负载低，允许电动汽车存储电网多余的能量，此种定义为充电需求。根据需求的不同，充电桩之中不同的智能合约会接受来自电网的需求信息，并转换为相应的指令，并传送给连接在其上的电动汽车，电动汽车接收到来自充电桩的指令之后，然后执行相应的充放电操作，电动汽车每次的充放电操作会形成一条交易记录，该交易记录由底层区块链系统负责打包处理并生成区块，然后在全网进行更新。电动汽车所有的充放电记录将采用数学加密的形式在区块中存储，并且是可追溯的。当电动汽车与充电桩连接时，充电桩的软件层会收集电动汽车的相关状态。表2列举了单台电动汽车的相关状态变量。表2预计充电结束时间Trated可通过如下公式计算：Trated＝(SOCexp-SOCstart)Battery/(Pratedηrated)(1)<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的电动汽车充电分布式系统，其特征在于包括电动汽车、基于区块链架构的P2P充电桩网络以及电网；/n所述的电动汽车作为存储系统，储存电网多余的电量，拥有充电和放电两种行为且可自行设置预期充电时长与预期放电时长，电动汽车既能够通过向电网放电来缓解电网压力并根据实时价格获取奖励金，也能够选择充电来保证正常的使用或者存储电网的多余能源；/n所述充电桩网络是整个系统的调度中心，其核心是一个基于区块链的P2P网络，采用区块链为基础的调度系统，可实现各电力系统之间实时共享电力需求信息以及实时价格，网络中的每个充电桩作为一个单独的节点，节点从电网获取需求信息与实时放电奖励价格并调度相应的电动汽车执行充放电行为，并根据电动汽车的充放电行为产生相应的交易记录并写入区块链中；/n所述电网是系统中的需求发布者，电网根据自身的状态，向充电桩网络发送实时需求信息与实时放电奖励价格，并调节电网自身系统的运转；/n当电网负载较高时，所述的作为存储系统的电动汽车通过所述充电桩网络将储存的电能传送到负载处，而当电网负载较低时，作为存储系统电动汽车通过充电桩网络将多余的电量存储下来。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的电动汽车充电分布式系统，其特征在于包括电动汽车、基于区块链架构的P2P充电桩网络以及电网；
所述的电动汽车作为存储系统，储存电网多余的电量，拥有充电和放电两种行为且可自行设置预期充电时长与预期放电时长，电动汽车既能够通过向电网放电来缓解电网压力并根据实时价格获取奖励金，也能够选择充电来保证正常的使用或者存储电网的多余能源；
所述充电桩网络是整个系统的调度中心，其核心是一个基于区块链的P2P网络，采用区块链为基础的调度系统，可实现各电力系统之间实时共享电力需求信息以及实时价格，网络中的每个充电桩作为一个单独的节点，节点从电网获取需求信息与实时放电奖励价格并调度相应的电动汽车执行充放电行为，并根据电动汽车的充放电行为产生相应的交易记录并写入区块链中；
所述电网是系统中的需求发布者，电网根据自身的状态，向充电桩网络发送实时需求信息与实时放电奖励价格，并调节电网自身系统的运转；
当电网负载较高时，所述的作为存储系统的电动汽车通过所述充电桩网络将储存的电能传送到负载处，而当电网负载较低时，作为存储系统电动汽车通过充电桩网络将多余的电量存储下来。


2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的电动汽车充电分布式系统，其特征在于所述的充电桩网络划分为软件层和硬件层两个部分：
硬件层规定了充放电过程的电气特性并实现了充放电的硬件接口，同时硬件层一方面通过接口与电网和电动汽车进行交互，实现具体的充放电过程；另一方面硬件层与软件层进行交互，接收充放电命令；
软件层由底层区块链、以太坊平台以及智能合约组成；
2-1、底层区块链负责记录和维护发生的交易记录；
所有的充放电会形成单独的充放电交易记录，由充电桩网络的软件层记录在底层区块链之中，并通过区块链技术全网同步更新；
所述交易记录中相关字段定义如表1所示：









字段名称
字段描述
字段值


From
交易发起方地址
由公钥经过单向的Hash函数生成


To
交易收取方地址
由公钥经过单向的Hash函数生成


Type
交易类型
0(放电交易)、1(充电交易)


Dare
交易时间
交易完成的时间戳


Data
交易备注
交易中的备注信息






2-2、以太坊平台为智能合约提供运行基础；电网和电动汽车与充电桩网络的软件层交互通过三个合约完成：充电交易合约、放电交易合约、需求状态与价值更新合约；其中需求状态与价值更新合约负责向充电桩发布需求信息和当前的放电奖励信息；充电交易合约负责记录电网对电动汽车放电的交易信息，放电交易合约负责记录电动汽车对电网放电的交易信息。


3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的电动汽车充电分布式系统，其特征在于：
电网向充电桩网络发布的需求信息分为两类：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭创新，朱承治，王雪平，曹袖，黄晓波，
申请(专利权)人：浙江大学，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33