一种基于区块链能源交易系统及其交易方法与流程

本发明属于区块链能源交易技术领域，具体涉及一种基于区块链能源交易系统及其交易方法。

背景技术：

我国2019年的全国发电量超7.5万亿千瓦时，每年还以平均4%左右的速度增长，但是电力的交易现货市场还比较滞后，目前还处于试点阶段，只能覆盖中长期交易的部分工商业用户，无法覆盖不同类型用户交易需求，不能真正发挥市场作用，使电力作为商品自由地流通，实现价格发现、交易品种齐全、功能完善的电力市场。

面向不同类型用户的能源交易平台，针对不同类型用户需求，覆盖不同电力交易场景，用电场景。搭建区块链网络作为的基础平台，利用区块链的加密技术保证交易的安全性和交易数据的防篡改性，采用智能合约满足不同类型的交易模式，配合交易系统，满足用户便捷的操作和系统交互的需求，使电力在售电侧，购电侧和用电侧自由的流通，形成完全闭环的全流通的电力交易的生态系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够覆盖不同类型用户交易场景的、交易安全且交易数据不易篡改的基于区块链的能源交易系统及其交易方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于区块链能源交易系统，其特征在于：包括能源交易系统、智能合约、电表、钱包、交易对象、区块链网络和internet网；

所述智能合约是对现实合约的数字化，以代码形式编写合约的内容，实现合约的逻辑和合约双方的约定，在区块链的网络中运行；

所述钱包是用来存储用户的私钥，用户的每笔交易都会用其来进行签名，保证交易数据安全性，和用户身份识别的唯一性；

所述能源交易系统包括后台服务和前台应用；所述前台应用主要是以网页或app的形式提供给用户友好的操作界面，使用户与系统交互；所述后台服务主要负责计算，存储，定时任务及与智能合约的交互；

所述交易对象包括售电公司与电网公司，以及发电企业如火力发电企业、水利发电企业、风力发电企业、太阳能发电企业和核能发电企业，是利益相关方；

所述售电公司既可以代理本地区，也可以代理跨地区发电企业生产的电力；所述电网公司负责电力的输、变、配到户；所述售电公司与所述电网公司、所述发电企业一起核算成本，根据当前的市场供需情况制定当前出售电力的价格；所述售电公司作为代表在能源市场上进行电力的交易；

所述交易对象还包括用电用户如居民用户、工商业用户；所述用电用户包括居民用户、工商业用户；所述居民用户、工商业用户各自作为独立的个体在能源市场上进行电力的买卖行为；

所述居民用户可以向售电公司申购，也可以与其他居民用户根据市场价格进行自由交易；

所述电表，具有计量功能和通讯功能；所述电表还包括智能模块，所述智能模块内设置linux系统、钱包软件和管理软件；

其中，所述售电公司、用电用户、电表均包括一所述钱包，是用软件实现的，以离线的方式存在；

所述区块链网络，是建立在internet网基础之上，由区块链的技术实现；所述区块链网络，由成千上万的节点组成，所述节点包括管理者和参与者；所述管理者就是所述售电公司，所述参与者包括所述售电公司、工商业用户、居民用户和电表；

所述售电公司、工商业用户和居民用户主要参与能源交易，所述电表参与能源分配和使用；所述钱包负责存储用户私钥和对交易数据进行加解密；

所述能源交易系统作为实现交易的媒介，建立交易对象之间，交易对象和所述区块链网络之间的桥梁；一方面，提供可视化界面供用户货币兑换和能源交易；另一方面，调用所述区块链网络上的所述智能合约来执行能源交易和数据存储。

根据以上所述的基于区块链能源交易系统进行的交易方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一，交易方案

(1)售电公司与居民用户

售电公司与居民用户之间的电力交易采用申购的方式，采用摇号的模式，类似于票交易中的新股申购，流程如下：

a.售电公司可以按照固定的周期，每个月的最后2天发布下个月可出售的电力信息，也可自定义日期进行发布；售电公司发布行为通过调用区块链中的申购合约进行；售电公司发布的电力信息包括可出售电量、每度电量的价格、电量的过期时间、一手电量的数量；

b.居民用户可向一个或多个售电公司申购电力，初期用户可向一个售电公司最多申购十手，即十个配号，后期系统根据用户的购电历史来调整用户最大申购电量手数；居民用户在申购时后台服务会对用户申购电量的手数进行配号，同时居民用户需要支付申购电量的金额；

c.售电公司发布电力信息日到居民用户申购结束日，即申购期，一般为2天，此参数售电公司也可以自定义；当申购期结束，后台服务根据特定的算法自动进行摇号，并将最终的中签结果推送给申购合约，中签结果包含了所有中签的账号和其对应的中签的电量的手数及一手包含多少度电量；申购合约会根据中签信息转账给售电公司此次发布电力实际售出电量的款项，然后根据居民用户的中签数量，退回未中签部分的款项给居民用户；

(2)居民用户与居民用户

居民用户通过向售电公司申购到的电量可以自由的与其他居民用户进行交易，但交易的电量限于从同一售电公司的电力，流程如下：

a.居民用户卖方和居民用户买方在市场上出价，居民用户卖方委托出售电力的单价和电量的数额，居民用户买方委托购买电力的单价和电量的数额；

b.后台服务用特定的算法，根据居民用户买卖双方委托的时间，委托价格和委托的数量等参数，实时算出最优的匹配方案来撮合居民用户之间交易的达成；

c.后台服务会把撮合成功的交易推送给区块链上的交易合约，交易合约会根据居民用户交易双方的达成的交易信息核算并分别转账给居民用户卖方相应成交数额的款项和转账给居民用户买方相应成交数额的电量；

(3)售电公司与工商业用户

工商业用户的消耗的电力量比较大，需要稳定且长期的电力供应，电价也与居民用户的电价不同，主要看购买量和购买周期来确定电价；工商业用户向售电公司申购电力采用协商签订合约的模式，流程如下：

a.售电公司根据不同周期如月、季、年，和不同的购电数量来确定不同售价，发布不同条件组合的申购合约对工商业用户；

b.工商业用户查看区块链上的申购合约，根据自身的需求，选择适合自身的合约与售电公司进行协商来确定最终的购买价格；

c.售电公司与工商业用户的协商，对合约的具体内容的约定，如购买的电量数额，缴纳保证金的数额，付款方式（如：分期付款、到期付款等）等约定，过程会经历很多回合；协商成功，工商业用户根据合约约定支付保证金，区块链上的申购合约会转保证金给售电公司，然后转相应的电力给工商业用户；

d.能源交易系统的后台服务在合约的约定到期日通知工商业用户缴纳相应的款项；

(4)工商业用户与工商业用户

工商业用户之间交易采用协商的模式，交易的电量限于从同一售电公司的电力，流程如下：工商业用户卖方和工商业用户买方都可以在市场上报价，市场上会显示工商业用户买卖双方的发布的信息，如果对其感兴趣的买方或卖方，可以与其协商确定购买量和购买价格，如果双方协商成功，达成交易就通过区块链上的交易合约进行钱和电量的转账；

(5)售电公司与售电公司

售电公司与售电公司的交易，主要是为了平衡能源市场销售电力的不平衡的情况，销售电力情况好的售电公司对自身满足不了的可以向销售电力不好的有多余电力的售电公司进行拆借，平衡市场的供需，提高电力的使用率，避免能源浪费，是对能源交易的一个有效的补充手段，流程如下：

a.提供拆借售电公司根据不同周期如月、季、年，和不同的购电数量来确定不同售价，发布不同条件组合的拆借合约对其他售电公司；

b.售电公司如果有拆借的需求，可向提供拆借的售电公司进行协商来拆借电力；

c.拆借的售电公司与提供拆借的售电公司的协商，主要是对合约的具体内容的约定，如购买的电量数额，缴纳保证金的数额，付款方式（如：分期付款、到期付款等）等约定，过程会可能会经历很多回合，如果协商成功，拆借的售电公司根据合约约定支付保证金，区块链上的拆借合约会转保证金给提供拆借的售电公司，然后转相应的电力给拆借的售电公司；

d.交易系统后台服务在合约的约定到期日通知拆借的售电公司缴纳相应的款项；

第二，用电方案

不管居民用户还是工商业用户购买的电力的目的，最终是为了消费电力，而计量用户电力的使用情况的终端设备是电表；用电用户会分配电力给电表来进行消费，用户也可查看电表的电力消费情况，并且电表可将未消费的电力重新转回给用户进行交易；

(1)电量分配使用

用户把购买来的电力分配给电表进行消费使用，流程如下：

a.用户购买的电量通过区块链网络上的分配合约分配给电表具体的电量供其使用；

b.电表从区块链网络上的分配合约中获取分配给自己的电量，然后电表中的程序管理和控制电量的消费；

(2)电表数据上区块链

电表会周期上报其剩余电量上区块链网络，不仅用户可以查看电表中电量的使用情况，做出相应的调整，售电公司也可对其做综合的统计分析，来指导未来的售电策略；流程如下：

a.电表按周期（如分、小时或天）上报剩余电量到区块链上用电合约；

b.用户可从区块链上用电合约获取电表的电量的使用情况；

(3)电表电量返售

用户对电表中消耗不掉、多余的电力或市场行情等因素，可以从电表中转出电力，然后到市场上进行再交易；流程如下：

a.用户通过后台服务通知电表要转出电表中电量的数额；

b.电表接到通知，电表内的程序扣除相应的电量的数额，然后调用区块链网络上的分配合约，转出相应的电量数额；

c.用户从区块链网络上的分配合约获取相应的电量数额，然后到市场上进行交易。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明面向不同类型用户的能源交易平台，针对不同类型用户需求，覆盖不同电力交易场景、用电场景；搭建区块链网络作为的基础平台，利用区块链的加密技术保证交易的安全性和交易数据的防篡改性，采用智能合约满足不同类型的交易模式，配合交易系统，满足用户便捷的操作和系统交互的需求，使电力在售电侧、购电侧和用电侧自由地流通，形成完全闭环的全流通的电力交易的生态系统。

附图说明

图1是本发明实施例的结构框图；

图2是本发明实施例的售电公司与居民用户之间的电力交易流程图；

图3是本发明实施例的居民用户与居民用户之间的电力交易流程图；

图4是本发明实施例的工商业用户与售电公司交易流程图；

图5是本发明实施例的工商业用户与工商业用户之间交易流程图；

图6是本发明实施例的售电公司与售电公司之间交易流程图；

图7是本发明实施例的用户的电力分配流程图；

图8是本发明实施例的电表上报剩余电量到区块链的流程图；

图9是本发明实施例的电表电量返售的流程图。

图中标记为：

1、能源交易系统；11、后台服务；12、前台应用；2、智能合约；3、电表；41、售电公司；42、用电用户；5、区块链网络；6、internet网；0、钱包。

具体实施方式

下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：

实施例一

如图1至9所示，一种基于区块链能源交易系统，包括能源交易系统1、智能合约2、电表3、交易对象、区块链网络5、internet网6和钱包0；

所述能源交易系统1包括后台服务11和前台应用12；所述前台应用12主要是以网页或app的形式提供给用户友好的操作界面，使用户与系统交互；所述后台服务11主要负责计算，存储，定时任务及与智能合约的交互；

所述智能合约2是对现实合约的数字化，以代码形式编写合约的内容，实现合约的逻辑和合约双方的约定，在区块链的网络中运行；

所述电表3，具有计量功能和通讯功能；所述电表还包括智能模块，所述智能模块内设置linux系统、钱包软件和管理软件；所述管理软件主要负责与区块链上的所述智能合约进行数据交互，主要功能为获取分配电量、根据分配的电量及历史控制电表用电、消耗电量数据上传及未消耗电量的转出；

所述交易对象包括售电公司41与电网公司，以及发电企业如火力发电企业、水利发电企业、风力发电企业、太阳能发电企业和核能发电企业，是利益相关方；

所述售电公司41既可以代理本地区，也可以代理跨地区发电企业生产的电力；所述电网公司41负责电力的输、变、配到户；所述售电公司41与所述电网公司、所述发电企业一起核算成本，根据当前的市场供需情况制定当前出售电力的价格；所述售电公司41作为代表在能源市场上进行电力的交易；

所述交易对象还包括用电用户42，所述用电用户42包括居民用户、工商业用户；所述居民用户、工商业用户各自作为独立的个体在能源市场上进行电力的买卖行为；

所述居民用户可以向售电公司申购，也可以与其他居民用户根据市场价格进行自由交易；工商业用户是用电大户，可与售电公司通过所述能源交易系统协商签订包括用电量、用电价格、用电周期以及约定条件的智能合约，也可与其他工商业用户根据市场价格进行自由交易；

所述钱包0是用来存储用户的私钥，用户的每笔交易都会用其来进行签名，保证交易数据安全性，和用户身份识别的唯一性；其中，所述售电公司41、用电用户42、电表3均包括一所述钱包0，是用软件实现的，以离线的方式存在；

所述区块链网络5，是建立在所述internet网6基础之上，由区块链的技术实现；从狭义上来讲，区块链是将每个数据区块，按照时间或者其他逻辑顺序组合成的一种链式数据结构，且拥有不可篡改和不可伪造的分布式账本；从广义上来看，区块链技术是通过分布式的节点来产生和更新数据、利用块链式数据结构来储存和验证数据、利用密码学的方法保证数据的安全传输和安全访问、通过自动且智能的合约来编程和操作数据的一种新型的分布式基础应用程序；

所述区块链网络5，由成千上万的节点组成，所述节点包括管理者和参与者；所述管理者就是所有的所述售电公司，负责搭建硬件如服务器、网络，和软件如区块链系统设施，维护区块的产生，交易数据的打包、验证和存储，所述智能合约2的执行；所述参与者包括所述售电公司41、工商业用户、居民用户和电表3；

所述售电公司41、工商业用户和居民用户主要参与能源交易，所述电表3只要参与能源分配和使用；前提必须注册为区块链网络上的用户，注册用户必须要有私钥，才能保证其身份的唯一性；所述钱包0就是负责存储用户私钥和对交易数据进行加解密；

所述能源交易系统1作为实现交易的媒介，建立交易对象之间，交易对象和所述区块链网络5之间的桥梁；一方面，提供可视化界面供用户货币兑换和能源交易；另一方面，调用所述区块链网络5上的所述智能合约2来执行能源交易和数据存储。

根据上述基于区块链能源交易系统的交易方法，包括如下步骤：

第一，交易方案

(1)售电公司41与居民用户

售电公司与居民用户之间的电力交易采用申购的方式，采用摇号的模式，类似于票交易中的的新股申购，流程如下：

a.售电公司41可以按照固定的周期，每个月的最后2天发布下个月可出售的电力信息，也可自定义日期进行发布；售电公司41发布行为通过调用区块链网络5中的申购合约进行；售电公司41发布的电力信息包括可出售电量、每度电量的价格、电量的过期时间、一手电量的数量；

b.居民用户可向一个或多个售电公司41申购电力，初期用户可向一个售电公司41最多申购十手，即十个配号，后期系统根据用户的购电历史来调整用户最大申购电量手数；居民用户在申购时后台服务会对用户申购电量的手数进行配号，同时居民用户需要支付申购电量的金额；

c.售电公司41发布电力信息日到居民用户申购结束日，即申购期，一般为2天，此参数售电公司41也可以自定义；当申购期结束，后台服务11根据特定的算法自动进行摇号，并将最终的中签结果推送给申购合约，中签结果包含了所有中签的账号和其对应的中签的电量的手数及一手包含多少度电量；申购合约会根据中签信息转账给售电公司41此次发布电力实际售出电量的款项，然后根据居民用户的中签数量，退回未中签部分的款项给居民用户；

(2)居民用户与居民用户

居民用户通过向售电公司41申购到的电量可以自由的与其他居民用户进行交易，但交易的电量限于从同一售电公司41的电力，流程如下：

a.居民用户卖方和居民用户买方在市场上出价，居民用户卖方委托出售电力的单价和电量的数额，居民用户买方委托购买电力的单价和电量的数额；

b.后台服务11用特定的算法，根据居民用户买卖双方委托的时间，委托价格和委托的数量等参数，实时算出最优的匹配方案来撮合居民用户之间交易的达成；

c.后台服务11会把撮合成功的交易推送给区块链网络5上的交易合约，交易合约会根据居民用户交易双方的达成的交易信息核算并分别转账给居民用户卖方相应成交数额的款项和转账给居民用户买方相应成交数额的电量；

(3)售电公司41与工商业用户

工商业用户的消耗的电力量比较大，需要稳定且长期的电力供应，电价也与居民用户的电价不同，主要看购买量和购买周期来确定电价；工商业用户向售电公司41申购电力采用协商签订合约的模式，流程如下：

a.售电公司41根据不同周期（如：月，季，年）和不同的购电数量来确定不同售价，发布不同条件组合的申购合约对工商业用户；

b.工商业用户查看区块链上的申购合约，根据自身的需求，选择适合自身的合约与售电公司进行协商来确定最终的购买价格；

c.售电公司41与工商业用户的协商，对合约的具体内容的约定，如购买的电量数额，缴纳保证金的数额，付款方式（如：分期付款，到期付款等）等约定，过程会经历很多回合；协商成功，工商业用户根据合约约定支付保证金，区块链网络5上的申购合约会转保证金给售电公司，然后转相应的电力给工商业用户；

d.能源交易系统1的后台服务11在合约的约定到期日通知工商业用户缴纳相应的款项；

(4)工商业用户与工商业用户

工商业用户之间交易采用协商的模式，交易的电量限于从同一售电公司的电力，流程如下：

a.工商业用户卖方和工商业用户买方都可以在市场上报价，市场上会显示工商业用户买卖双方的发布的信息，如果对其感兴趣的买方或卖方，可以与其协商确定购买量和购买价格，如果双方协商成功，达成交易就通过区块链上的交易合约进行钱和电量的转账；

(5)售电公司41与售电公司41

售电公司41与售电公司41的交易，主要是为了平衡能源市场销售电力的不平衡的情况，销售电力情况好的售电公司41对自身满足不了的可以向销售电力不好的有多余电力的售电公司41进行拆借，平衡市场的供需，提高电力的使用率，避免能源浪费，是对能源交易的一个有效的补充手段，流程如下：

a.提供拆借售电公司41根据不同周期（如：月，季，年）和不同的购电数量来确定不同售价，发布不同条件组合的拆借合约对其他售电公司41；

b.售电公司41如果有拆借的需求，可向提供拆借的售电公司41进行协商来拆借电力；

c.拆借的售电公司41与提供拆借的售电公司41的协商，主要是对合约的具体内容的约定，如购买的电量数额，缴纳保证金的数额，付款方式（如：分期付款，到期付款等）等约定，过程会可能会经历很多回合，如果协商成功，拆借的售电公司41根据合约约定支付保证金，区块链网络5上的拆借合约会转保证金给提供拆借的售电公司41，然后转相应的电力给拆借的售电公司41；

d.能源交易系统1的后台服务11在合约的约定到期日通知拆借的售电公司41缴纳相应的款项；

第二，用电方案

不管居民用户还是工商业用户购买的电力的目的，最终是为了消费电力，而计量用户电力的使用情况的终端设备是所述电表3；用电用户42会分配电力给所述电表3来进行消费，用户也可查看电表3的电力消费情况，并且电表可将未消费的电力重新转回给用户进行交易；

(1)电量分配使用

用户把购买来的电力分配给电表3进行消费使用，流程如下：

a.用户购买的电量通过区块链上的分配合约分配给电表3具体的电量供其使用；

b.电表3从区块链网络5上的分配合约中获取分配给自己的电量，然后电表3中的程序管理和控制电量的消费；

(2)电表3数据上区块链网络5

电表3会周期上报其剩余电量上区块链网络5，不仅用户可以查看电表3中电量的使用情况，做出相应的调整，售电公司41也可对其做综合的统计分析，来指导未来的售电策略；流程如下：

a.电表3按周期（如分，小时或天）上报剩余电量到区块链网络5上的用电合约；

b.用户可从区块链网络5上用电合约获取电表3的电量的使用情况；

(3)电表3的电量返售

用户对电表3中消耗不掉、多余的电力或市场行情等因素，可以从电表3中转出电力，然后到市场上进行再交易；流程如下：

a.用户通过后台服务11通知电表3要转出的电量的数额；

b.电表3接到通知，电表3内的程序扣除相应的电量的数额，然后调用区块链网络5上的分配合约，转出相应的电量数额；

c.用户从区块链网络5上的分配合约获取相应的电量数额，然后到市场上进行交易。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。