一种全球能源跨国交易方法及系统与流程

本发明涉及一种全球能源跨国交易方法及系统，属于能源互联网技术领域。

背景技术：

以清洁可再生能源替代化石能源受到广泛重视，全球可再生能源进入快速发展阶段，但各国因清洁可再生能源的储量、需求及开发水平差异较大，为实现对全球可再生能源的共享，构建全球能源互联网越来越受到世界各国的重视，跨国电力交易会越来越普及。全球能源互联网跨国电力交易系统是一种去中心化系统，传统的交易方式周期长。

技术实现要素：

本发明提供了一种全球能源跨国交易方法及系统，解决了传统交易方式周期长的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种全球能源跨国交易方法，包括，

将自身需求发送给交易服务端；

响应于需求配对成功，与所在国加入区块链网络的交易服务端交易节点生成合约，并将合约送至区块链进行共识；

响应于合约生效，与所在国交易服务端交易节点进行价格交易。

进一步包括：价格交易完成后，通知对应的配电公司向交易另一方的配电公司输送合同中的电量。

价格交易采用能源数字货币进行交易，能源数字货币为交易服务端根据未来若干年能源生成及消费总量的变化发行。

能源数字货币与特别提款权等价。

一种全球能源跨国交易方法，包括，

接收交易双方各自需求；

对需求进行配对，并将配对结果反馈给交易双方。

进行需求配对的过程为，

1)接收购买方提交的价格和交易数量、售卖方提交的价格和交易数量；

2)以电网安全为约束条件，计算最优价格和交易数量；

3)将最优价格和交易数量反馈给购买方和售卖方；

4)响应于接收到购买方和售卖方的接受反馈，配对成功；响应于接收到购买方和售卖方的不接受反馈，接收购买方新提交的价格和交易数量、售卖方新提交的价格和交易数量，转至步骤2。

采用线性规划算法来计算最优化的价格和交易数量。

一种全球能源跨国交易系统，包括交易方系统和交易服务端系统；

交易方系统包括：

发送模块：将自身需求发送给交易服务端；

合约模块：响应于需求配对成功，与所在国加入区块链网络的交易服务端交易节点生成合约，并将合约送至区块链进行共识；

价格交易模块：响应于合约生效，与所在国交易服务端交易节点进行价格交易；

交易服务端系统包括：

接收模块：接收交易双方各自需求；

配对模块：对需求进行配对，并将配对结果反馈给交易双方。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行全球能源跨国交易方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行全球能源跨国交易方法的指令。

本发明所达到的有益效果：

1、本发明交易双方与交易服务端交易节点生产合约，通过区块链对合约进行共识，完成交易结算，大大增强了交易速度；

2、本发明采用能源数字货币结算，同时能源数字货币与特别提款权等价，不受汇率波动的影响，稳定性强。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种全球能源跨国交易方法，包括交易方方法和交易服务端方法。

其中交易方的方法具体如下：

步骤1，将自身需求发送给交易服务端。

步骤2，响应于需求配对成功，与所在国加入区块链网络的交易服务端交易节点生成合约，并将合约送至区块链进行共识。

步骤3，响应于合约生效，与所在国交易服务端交易节点进行价格交易。

步骤4，价格交易完成后，通知对应的配电公司向交易另一方的配电公司输送合同中的电量

价格交易采用能源数字货币进行交易，能源数字货币为交易服务端根据未来若干年能源生成及消费总量的变化发行，能源数字货币与特别提款权等价。

交易服务端的方法具体如下：

步骤11)接收交易双方各自需求。

步骤12)对需求进行配对，并将配对结果反馈给交易双方。

进行需求配对的过程为：

1)接收购买方提交的价格和交易数量、售卖方提交的价格和交易数量；

2)以电网安全为约束条件，采用线性规划算法计算最优价格和交易数量；

3)将最优价格和交易数量反馈给购买方和售卖方；

4)响应于接收到购买方和售卖方的接受反馈，配对成功；响应于接收到购买方和售卖方的不接受反馈，接收购买方新提交的价格和交易数量、售卖方新提交的价格和交易数量，转至步骤2。

如图1所示，上述方法的详细步骤如下：

步骤a，交易服务端在各国设置加入区块链网络的交易节点。

全球能源互联网合作组织设立运营机构，全球所有的需求等均在全球能源互联网系统平台公布，交易服务端为该平台，交易节点为开设在各国家的交易账号。

交易服务端根据未来若干年能源生成及消费总量的变化发行能源数字货币，能源数字货币与特别提款权等价，例如根据未来10年的能源生成及消费总量的变化，来决定发行多少能源数字货币。

交易方在交易服务端开设账号，该账号绑定国内银行账号，通过账号和本国货币与特别提款权的换算汇率，从所在国的交易节点购买匹配的能源数字货币。交易服务端根据各国能源生成需求的情况，控制各国购买能源币的数量。

步骤b，交易双方将各自需求发送给交易服务端。

步骤c，交易服务端进行需求配对。

交易服务端进行需求配对的过程为，

s1)交易服务端接收购买方提交的价格和交易数量、售卖方提交的价格和交易数量。

s2)交易服务端以电网安全为约束条件，采用线性规划算法来计算最优价格和交易数量。

在对各国进行电力交易仿真时，需要根据电网内所有负荷和所有发电机组的出力及其报价(即提交的价格)，以全球能源互联网内所有用户购电费用最小为最优化目标，通过采用线性规划算法，最终获得最优交易数量和价格，即每个发电单元的发电量和报价。

用户可进行日级别的报价，每小时提供一次报价、输出功率和负荷量，采用线性规划算法来计算最优化的发电量和报价，其计算模型如下：

输入每个节点的负荷l，机组个数ng，报价pg、容量cg，支路(i,j)电抗xij，最大传输有功功率设决策变量机组g实际出力为ug，其线性规划模型为：

最优目标函数是购电费用最小：

约束条件包括：

能量平衡约束：

机组容量约束：

0≤ug≤cg,g＝1,...,ng

支路容量约束：

s3)交易服务端将最优价格和交易数量反馈给购买方和售卖方。

s4)响应于购买方和售卖方接受反馈的价格和交易数量，向交易服务端发出接受信号，配对成功；响应于购买方和售卖方不接受反馈的价格和交易数量，向交易服务端发出新的价格和交易数量，转至步骤s1。

步骤d，配对的购买方和售卖方分别与所在国的交易节点生成合约，并将合约送至区块链。

合约类似支票功能，允许创建可以由预期接收方取消或兑现的延期付款，从资金发送人开始，创建一个指定金额和收款人的合约。接收方兑现合约，将资金从发送方账户中提取到收款人的账户中。直到接收方兑现合约，才能移动钱。由于创建合约时资金并未被搁置，如果发送方在收款人尝试兑现时没有足够的资金，则兑现合约可能会失败，就像传统支票一样。如果支票兑现失败，发送方可以重试，直到合约到期。

在合约中需要对合约内容进行加密，采用椭圆曲线数字签名加密算法。椭圆曲线数字签名算法(ecdsa)是数字签名算法(dsa)的变例之一，它基于椭圆曲线密码学。相比于基于rsa密码学的dsa，ecdsa在计算数字签名时所需的公钥长度可以大大缩短。如对于一项安全级别为80bits的数字签名来说，ecdsa需要的公钥长度仅仅为安全级别的2倍，即160bits，而同样安全级别要求下的rsa所需公钥长度至少为1024bits。当同样的公钥长度情况下，ecdsa的安全级别所代表的bits比rsa长，而安全级别所代表的bits越长，意味着安全性能越好，越难以被攻破，ecdsa相对于rsa在应用上的优势就很明显了。

ecdsa基于dsa，dsa定义了数字签名生成过程和验证过程的基本步骤，通过比较可以看出，ecdsa遵循了dsa的这些定义，并在一些特定步骤中，转而采用了椭圆曲线的相关操作。ecdsa的签名生成过程，假设aima要给bill发一个经过数字签名的消息，他们首先需要定义一组共同接受的椭圆曲线加密用参数，简单的，这组参数可表示为(curve,g,n)。其中，curve表示椭圆曲线点域和几何方程；g是所有点倍积运算的基点；n是该椭圆曲线的可倍积阶数(multiplicativeorder)，作为一个很大的质数，n的几何意义在于，ng＝0，即点倍积ng的结果不存在，而对于小于n的任何一个正整数m＝[1，n-1]，点倍积mg都可以得到一个合理的处于该椭圆曲线上的点。

其次，aima要创建一对钥，即一个私钥和一个公钥。私钥来自于[1,n-1]范围内一个随机数，公钥来自私钥和基点的椭圆曲线点倍积：

qa＝dag

其中qa是aima的公钥，da是aima的私钥。

假设aima想要对合约内容m作数字签名，有以下步骤：

1)计算e＝hash(m)，hash是一个哈希加密函数，比如sha-2，或sha-3。

2)计算z，来自e的二进制形式下最左边(即最高位)l_n个bits，而l_n是上述椭圆曲线参数中的可倍积阶数n的二进制长度，z可能大于n，但长度绝对不会比n更长。

3)从[1,n-1]内，随机选择一个符合加密学随机安全性的整数k。

4)计算一个椭圆曲线上点：

(x1,y1)＝kg

其中，(x1,y1)为点坐标。

5)计算r＝x1modn，如果r＝＝0，则返回步骤3重新计算。

6)计算s＝k^-1(z+rda)modn值，如果s＝＝0，则返回步骤3重新计算。

7)生成的数字签名就是(r,s)，特别需要注意的是步骤3中k的选择，它不仅要满足加密学的随机安全性要求，要像私钥一样保护起来，更重要的是，在每次生成一个新的数字签名时，这个k必须每次都要更新。否则，通过上述数字签名过程中的算式相互换算，很容易从中破译出私钥。

在接收方进行数字签名的验证过程，对于消息的接收方bill来说，他除了收到数字签名文件外，还会有一份公钥。所以bill的验证分两部分，首先验证公钥，然后验证签名文件(r,s)。先进行公钥的验证，公钥的坐标应是有效的，不会等于一个极限值空点。通过公钥的坐标验证它必须是处于该椭圆曲线上的点，即n与公钥的点倍积不存在。再是签名文件的验证：

1)验证r和s均是处于[1,n-1]范围内的整型数；否则验证失败

2)计算e＝hash(n)，hahs()即签名生成过程步骤1中使用的哈希函数。

3)计算z，来自e的最左边l_n个bits。

4)计算参数w：w＝s^-1modn。

5)计算两个参数u1和u2：u1＝zwmodn，u2＝rwmodn。

6)计算(x1,y1)，如果(x1,y1)不是一个椭圆曲线上的点，则验证失败：(x1,y1)＝u1g+u2qa.

7)如果以下恒等式不成立，则验证失败：r≡(x1modn)。

步骤e，区块链对合约进行共识，确立合约生效。

具体采用rpca算法实现合约共识。每个交易节点在共识开始时尽可能多的收集所能收集到的需要共识的交易，并放到“候选集”里面；每个节点对它信任节点列表中的“候选集”做一个并集，并对每一个交易进行投票；unl(信任节点列表)中的节点交流交易的投票结果，达到一定投票比例的交易会进入到下一轮，达不到比例的交易要么被丢弃，要么进入到下一次共识过程的候选集中；在最终轮中，所有投票超过80％的交易会被放到共识过的交易集中，这里的交易集与比特币类似，也是merkle树的数据结构。

形成交易集后，每个交易节点开始打包新的区块，打包区块的过程如下：

1)把当前区块号、共识交易集的merkle树根hash、父区块hash、当前时间戳等内容放到一起，计算一个区块哈希。

2)每个节点广播自己得出的区块哈希到它可见的节点，这里的可见节点不仅仅指可信列表中的节点，而是通过节点发现过程能发现的节点

3)节点收集到它所有可信列表中节点广播过来的区块哈希后，结合自己生成的区块哈希，对每个区块哈希计算一个比例，如果某一哈希的比例超过一个阈值(一般是80％)，则认识这个哈希是共识通过的区块哈希。如果自己的哈希与之相同，则说明自己打包的区块得到了确认，是新的被共识过的区块，直接存到本地，并且更新状态。如果自己的哈希与共识通过的哈希不同，那就需要去某个区块哈希正确的节点索要新的区块信息，要到之后存储到本地并且更新当前状态。

4)如果上面没有对某一区块哈希超过设定的阈值，那么重新开始共识过程，直到满足条件。

步骤f，购买方向所在国的交易节点支付合约规定的价格，售卖方所在国的交易节点向售卖方支付合约规定的价格。

合约生效后，购买方的账号扣除对应的能源数字货币，若购买方账户没有足够数量的能源数字货币，则从响应银行账户支出现金购买一定数量的能源数字货币。售卖方的账号增加对应的能源数字货币，售卖方可根据需求将能源数字货币转换成本国货币。

步骤7，支付完成后，售卖方对应的配电公司向购买方对应的配电公司输送合同中的电量。

上述方法交易双方与交易节点生产合约，通过区块链对合约进行共识，完成交易结算，大大增强了交易速度；同时上述方法采用能源数字货币结算，同时能源数字货币与特别提款权等价，不受汇率波动的影响，稳定性强。

一种全球能源跨国交易系统，包括交易方系统和交易服务端系统；

交易方系统包括：

发送模块：将自身需求发送给交易服务端；

合约模块：响应于需求配对成功，与所在国加入区块链网络的交易服务端交易节点生成合约，并将合约送至区块链进行共识；

价格交易模块：响应于合约生效，与所在国交易服务端交易节点进行价格交易；

交易服务端系统包括：

接收模块：接收交易双方各自需求；

配对模块：对需求进行配对，并将配对结果反馈给交易双方。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行全球能源跨国交易方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行全球能源跨国交易方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。