一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，其包括如下步骤：S1.售电/购电用户分别在区块链上提交售电/购电信息和售电/购电匹配要求，生成记录并上链存储；S2.周期内交易匹配结算合约触发后，从区块链读取最新售电记录并进行交易匹配；S3.生成交易预匹配记录并上链存储；S4.售电用户从区块链获取交易预匹配记录并授权，生成电力交易匹配记录并上链存储；S5.购电用户从区块链获得交易预匹配记录和带有售电用户私钥签名的电力交易匹配记录，完成交易转账，生成转账记录并上链存储。本发明专利技术基于多目标决策的匹配方法提供了精准的效用函数计算方法，并根据各属性之间的关系设计了相应的多属性并合方法，利于提高交易主体的匹配满意度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法
本专利技术属于能源互联网领域，涉及一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法。
技术介绍
随着分布式发电设备的持续部署，传统的中心化电力市场已不能满足能源产生和消耗的平衡。分布式能源(DistributedEnergyResources,DER)部署的增加和P2P能源交易市场的发展正在重组全球范围内电力交易的传统方法，使得私人购买者与能够进行分布式发电的实体积极参与到重组后的电力市场。P2P能源交易表示分布式节点之间的直接能源交易，其主要目的是鼓励市场参与者在不受中央控制器直接影响的情况下彼此进行交易。区块链技术的核心特点是去中心化，它能够为能源市场提供分布式软件架构。将区块链应用于P2P能源交易场景中，能源购买者和分布式发电实体能够以P2P交易的形式参与到分布式能源交易中。这种区块链交易方式消除了通过第三方中心化机构进行交易而产生的传输损耗大、交易成本高和信息安全无保障的问题。在如今的重组电力市场中，基于区块链的能源交易系统是目前的研究热点。就匹配机制而言，P2P能源交易市场应该通过带有产品差异性的交易匹配机制来尊重市场参与者的偏好。产品差异化意味着市场参与者能够表达他们对能源属性(例如价格、距离以及能源类型等)的偏好。将产品差异化应用到能源交易市场中能够更精准有效地满足交易双方的匹配要求，从而提供更个性化的服务。然而，目前大量的电力交易匹配方案中，除了价格因素之外的多个匹配要求，并没有被纳入到影响匹配结果的因素中。除了简单的根据高低匹配原则按照双方报价进行匹配，目前在P2P能源交易中心很多方法采用了博弈论来实现，基于博弈论设计的能源交易机制能够充分考虑现实中交易的参与者之间决策的相互影响，进而平衡各决策主体之间的利益。然而，如何在自身利益最大化的前提下求得各方都能接受的均衡点是一个极具挑战的问题。并且现在的博弈论模型(Cournot博弈模型、Stackelberg博弈模型等)只是简单的价格或者产量博弈，并没有考虑用户行为及偏好。并且使用博弈论通常需要建模，这使得博弈问题的求解计算复杂度也很高。此外，现有的考虑多属性匹配的方法一般都需要建立数学模型求解，计算复杂度和求解时间都很高。综上，传统的交易匹配方式要么只考虑价格因素的简单双边匹配，要么求解计算复杂度很高，因而无法满足现阶段能源交易市场的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，以根据用户的多属性匹配要求筛选出合适的交易匹配对象，从而提高交易主体的匹配满意度。本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，包括如下步骤：S1.售电用户提交售电信息和售电匹配要求，生成售电记录并上链存储；购电用户提交购电信息和购电匹配要求，生成购电记录并上链存储；S2.周期内交易匹配结算合约触发后，从区块链读取最新售电记录并进行交易匹配；其中，交易匹配基于多目标决策的匹配方法，根据用户的多属性匹配要求筛选交易匹配对象；S3.交易匹配完成后，生成交易预匹配记录并上链存储；S4.售电用户从区块链获取交易预匹配记录并授权，生成电力交易匹配记录并上链存储；S5.购电用户从区块链获得交易预匹配记录以及带有售电用户私钥签名的电力交易匹配记录，完成交易转账，生成转账记录并上链存储。优选地，步骤S2中，多目标决策的匹配方法的过程如下：S2.1.根据买方效用函数为每个买方计算所有卖方的评分并排序；S2.2.将每个买方对卖方的评分排序中评分前10％的卖方作为候选卖方，按候选卖方的评分排序记买方匹配优先值，评分排序越靠前，则买方匹配优先值越高；S2.3.首先定义候选卖方的评分排序中最靠前的一个候选卖方，作为第一候选卖方；S2.3.1.根据每个买方的匹配条件检查第一候选卖方是否每一项都符合；若符合全部匹配要求，则转到步骤S2.4；否则，转到步骤S2.3.2；S2.3.2.判断是否有下一个候选卖方，经过判断：如果有下一个候选卖方，则将评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，转到上述步骤S2.3.1；如果没有下一个候选卖方，则与电网进行交易，匹配结束；S2.4.在确定买方的第一候选卖方符合每一个匹配要求后，进行卖方对买方的判断与选择；根据卖方效用函数计算第一候选卖方此时的卖方效用；S2.5.如果有m个买方将同一个候选卖方作为第一候选卖方j，此时第一候选卖方j会对买方做出挑选，转到步骤S2.6；其中，m为大于或等于2的自然数；若只被一个买方选择，则转到步骤S2.8；S2.6.根据卖方效用函数为第一候选卖方j分别计算m个买方的评分并排序；S2.7.根据m个买方的排序记卖方匹配优先值，排序越靠前的则卖方匹配优先值越高；S2.8.首先定义m个买方的评分排序中最靠前的一个候选买方，作为第一候选买方；S2.8.1.检查第一候选买方是否符合第一候选卖方j的每项要求；若符合全部匹配要求，则转到步骤S2.9；否则，转到步骤S2.8.2；S2.8.2.判断是否有下一个候选买方，经过判断：如果有下一个候选买方时，则将评分排序的下一个候选买方作为第一候选买方，并转到步骤S2.8.1；如果没有下一个候选买方时，则买方重新选择卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，并转到步骤S2.3.1；S2.9.进行售电量检查，经过判断：若卖方所售电量满足买方需求，转到步骤S2.10；否则，买方重新挑选卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，转到步骤S2.3.1；S2.10.形成交易匹配；S2.11.检查是否所有买方都形成匹配，经过判断：如果存在买方未形成匹配，则为剩余买方重新选择卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，并转到步骤S2.3.1；如果所有买方都形成匹配，则匹配结束。优选地，步骤S2.1中，买方效用函数u为一个定义在0-1之间的数，具体定义如下：设xi是买方设置的期望价格，则买方对某一卖方的售电价格的效用函数u内为：其中，p为使u1在0-1之间取值的常数值；x表示卖方报价；设买方需求量为xn，卖方供应量为xs；对于买方来说，当卖方供应量达到xn时效用为1；首先将某一卖方的供电量转化为0-1区间，则买方对某一卖方的供电量的效用函数u2为：其中，a为0-1之间的常数值，表示效用值u2为凸函数；能源类型分为清洁能源和非清洁能源，其中，清洁能源的效用函数为1，非清洁能源的效用函数为0；则买方对某一卖方的能源类型的效用函数u3为：设售电方信誉值为sRep，信誉值在100时效用为1；首先将某一卖方的信誉值转化为0-1区间，则买方对某一卖方的信誉值的效用函数u4为：u4＝xa,0＜a＜1(6)其中，a为0-1之间的常数值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，其特征在于，/n包括如下步骤：/nS1.售电用户提交售电信息和售电匹配要求，生成售电记录并上链存储；购电用户提交购电信息和购电匹配要求，生成购电记录并上链存储；/nS2.周期内交易匹配结算合约触发后，从区块链读取最新售电记录并进行交易匹配；其中，交易匹配基于多目标决策的匹配方法，根据用户的多属性匹配要求筛选交易匹配对象；/nS3.交易匹配完成后，生成交易预匹配记录并上链存储；/nS4.售电用户从区块链获取交易预匹配记录并授权，生成电力交易匹配记录并上链存储；/nS5.购电用户从区块链获得交易预匹配记录以及带有售电用户私钥签名的电力交易匹配记录，完成交易转账，生成转账记录并上链存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，其特征在于，
包括如下步骤：
S1.售电用户提交售电信息和售电匹配要求，生成售电记录并上链存储；购电用户提交购电信息和购电匹配要求，生成购电记录并上链存储；
S2.周期内交易匹配结算合约触发后，从区块链读取最新售电记录并进行交易匹配；其中，交易匹配基于多目标决策的匹配方法，根据用户的多属性匹配要求筛选交易匹配对象；
S3.交易匹配完成后，生成交易预匹配记录并上链存储；
S4.售电用户从区块链获取交易预匹配记录并授权，生成电力交易匹配记录并上链存储；
S5.购电用户从区块链获得交易预匹配记录以及带有售电用户私钥签名的电力交易匹配记录，完成交易转账，生成转账记录并上链存储。


2.根据权利要求1所述的基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，其特征在于，
所述步骤S2中，多目标决策的匹配方法的过程如下：
S2.1.根据买方效用函数为每个买方计算所有卖方的评分并排序；
S2.2.将每个买方对卖方的评分排序中评分前10％的卖方作为候选卖方，按候选卖方的评分排序记买方匹配优先值，评分排序越靠前，则买方匹配优先值越高；
S2.3.首先定义候选卖方的评分排序中最靠前的一个候选卖方，作为第一候选卖方；
S2.3.1.根据每个买方的匹配条件检查第一候选卖方是否每一项都符合；若符合全部匹配要求，则转到步骤S2.4；否则，转到步骤S2.3.2；
S2.3.2.判断是否有下一个候选卖方，经过判断：
如果有下一个候选卖方，则将评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，转到上述步骤S2.3.1；如果没有下一个候选卖方，则与电网进行交易，匹配结束；
S2.4.在确定买方的第一候选卖方符合每一个匹配要求后，进行卖方对买方的判断与选择；根据卖方效用函数计算第一候选卖方此时的卖方效用；
S2.5.如果有m个买方将同一个候选卖方作为第一候选卖方j，此时第一候选卖方j会对买方做出挑选，转到步骤S2.6；其中，m为大于或等于2的自然数；
若只被一个买方选择，则转到步骤S2.8；
S2.6.根据卖方效用函数为第一候选卖方j分别计算m个买方的评分并排序；
S2.7.根据m个买方的排序记卖方匹配优先值，排序越靠前的则卖方匹配优先值越高；
S2.8.首先定义m个买方的评分排序中最靠前的一个候选买方，作为第一候选买方；
S2.8.1.检查第一候选买方是否符合第一候选卖方j的每项要求；若符合全部匹配要求，则转到步骤S2.9；否则，转到步骤S2.8.2；
S2.8.2.判断是否有下一个候选买方，经过判断：
如果有下一个候选买方时，则将评分排序的下一个候选买方作为第一候选买方，并转到步骤S2.8.1；
如果没有下一个候选买方时，则买方重新选择卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，并转到步骤S2.3.1；
S2.9.进行售电量检查，经过判断：
若卖方所售电量满足买方需求，转到步骤S2.10；否则，买方重新挑选卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，转到步骤S2.3.1；
S2.10.形成交易匹配；
S2.11.检查是否所有买方都形成匹配，经过判断：
如果存在买方未形成匹配，则为剩余买方重新选择卖方，将买方评分排序的下一个候选卖方作为第一候选卖方，并转到步骤S2.3.1；如果所有买方都形成匹配，则匹配结束。


3.根据权利要求2所述的基于区块链和多目标决策的P2P能源交易方法，其特征在于，
所述步骤S2.1中，买方效用函数u为一个定义在0-1之间的数，具体定义如下：
设xi是买方设置的期望价格，则买方对某一卖方的售电价格的效用函数u1为：



其中，x表示卖方报价；p为使u1在0-1之间取值的常数值；
设买方需求量为xn，卖方供应量为xs；对于买方来说，当卖方供应量达到xn时效用为1；首先将某一卖方的供电量转化为0-1区间，则买方对某一卖方的供电量的效用函数u2为：






其中，a为0-1之间的常数值，表示效用值u2为凸函数；
能源类型分为清洁能源和非清洁能源，其中，清洁能源的效用函数为1，非清洁能源的效用函数为0；则买方对某一卖方的能源类型的效用函数u3为：



设售电方信誉值为sRep，信誉值在100时效用为1；首先将某一卖方的信誉值转化为0-1区间，则买方对某一卖方的信誉值的效用函数u4为：



u4＝xa，0＜a＜1(6)
其中，a为0-1之间的常数值，表示效用值u4为凸函数；
某一买方根据改...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾崧溥，李娜，郑湘涵，马媛媛，卢晓亮，林晓炜，胡殿凯，曹军威，容淳铭，
申请(专利权)人：铭数科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37