一种基于能源互联网的区块链弱中心化能源在线交易方法与流程

本发明属于能源互联网中微网能源调度平衡方法，尤其涉及一种基于能源互联网的区块链弱中心化能源在线交易方法。

背景技术：

在未来整个能源互联网中，发电端的随机性将会增加，同时也会出现更多的分布式能源。分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，是相对于集中供能的分散式供能方式；而现行的以中心化为主的交易方式已经不能满足未来能源互联网的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于能源互联网的区块链弱中心化能源在线交易方法，以解决现有技术针对分布式能源以中心化为主的交易方式已经不能满足未来能源互联网的需求等技术问题。

本发明技术方案：

一种基于能源互联网的区块链弱中心化能源在线交易方法，它包括：

步骤1.建立高等节点对等网络；

步骤2.建立初等节点对等网络；

步骤3.能源互联网中的初等节点向系统提交能源交易计划信息；

步骤4.系统中的高等节点接受处理能源交易计划，并根据电价核定原则撮合成交价格与能源交易数量，并将成交价格与能源交易数量交易信息在初等节点网络广播，并写入高等节点区块链；

步骤5.初等节点根据高等节点区块链中区块信息进行交易，并将交易信息写入初等节点区块链，并形成能源交易智能合约完成交易。

所述对等网络即对等计算机网络，是一种在对等者或节点之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。

高等节点是对能源互联网交易进行交易、运行的监管机构，为了参与监管能源交易而参与到高等节点对等网络而使用的计算机节点。高等节点功能是：实现高等节点区块链，搜集交易信息、交易的集中竞价和撮合、生成高等节点区块、验证区块信息。

初等节点对等网络的组织形式与高等节点对等网络相同；初等节点是指需要进行能源交易的用户，包括能源产销者、发电企业、电网企业、辅助服务提供商的企业或个人，为了参与能源交易而参与到初等节点对等网络而使用的计算机节点；网络的主要功能是实现初等节点区块链，搜集交易信息、验证撮合交易信息、生成区块、验证区块信息。

能源互联网中的初等节点向系统提交能源交易计划信息，它包括初等节点的id，该id在能源互联网中是独一无二的，并在监管者处备案，形成一交易主体一id的绑定机制，实现能源交易的实名交易；能源交易计划的类型，包括电能交易、热力交易和燃气交易不同能源交易类型；能源交易计划，包括能源购置量、出售量、意愿成交价格、能源可用时段。

根据电价核定原则撮合成交价格与能源交易数量，并将成交价格与能源交易数量交易信息在初等节点网络广播，并写入高等节点区块链的方法为：高等节点通过初等对等网络，不断收集网络中的初级网络交易意愿信息，在某一特定时间处理积压的交易信息，同时接收新一轮的交易意愿信息；高等对等网络将计算信息分块，利用高等对等网络的强大的计算能力，利用分布式计算功能，最终将该时段的计算结果广播，该最终的交易信息通过在高等节点对等网络中的节点进行验证，通过验证后，通过高等节点区块链系统，创立含有该撮合交易信息的高等节点区块，并向全高等网络系统进行广播。

初等节点根据高等节点区块链中区块信息进行交易，并将交易信息写入初等节点区块链，并形成能源交易智能合约完成交易的方法为：当初等对等网络收到广播的撮合交易信息，参与交易的初等节点即从个人的计算机中自动向初等区块链系统发起交易请求，并经过初等节点区块链系统的共识算法，向全网广播并进行验证；当验证结果为真时，创建该交易的区块，并形成交易双方的智能合约；当智能合约的触发机制为假时，智能合约不触发；当职能合约的触发机制为真时，系统自动从双方的电子钱包中记录交易信息并记录到初等节点区块链中，表示该交易已完成。

本发明有益效果：

本发明采用的区块链具有可信计量、广泛交易、智能合约控制、分布决策以及广域融合的特性，并且与能源互联网有非常强的内在一致性。通过利用能源互联网与区块链技术的技术耦合特性，可以利用区块链技术作为能源互联网交易的支撑技术，从而形成可靠、健壮、稳定、安全的能源互联网交易体系；解决了现有技术针对分布式能源以中心化为主的交易方式已经不能满足未来能源互联网的需求等技术问题。

附图说明：

图1是本发明方法流程图；

图2是高等节点对等网络示意图；

图3是初等节点对等网络示意图；

图4是整体对等网络示意图。

具体实施方式

本发明技术方案如下：

一种基于能源互联网的区块链弱中心化能源在线交易方法：它包括：

s1.建立高等节点对等网络。

s2.建立初等节点对等网络。

s3.能源互联网中的初等节点向系统提交能源产出计划、能源购置计划等能源需求。

s4.系统中的高等节点接受处理能源交易计划，并根据电价核定原则撮合成交价格与能源交易数量，并将撮合价格等交易信息在初等节点网络广播，并写入高等节点区块链。

s5.初等节点根据高等节点区块链中区块信息进行交易，并将交易信息写入初等节点区块链，并形成能源交易智能合约。

所述步骤s1中的高等节点对等网络，具体特征如下：

对等网络，即对等计算机网络，是一种在对等者（节点）之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。其可以定义为：网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其它对等节点直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源、服务和内容的提供者，又是资源、服务和内容的获取者。

高等节点是指，对能源互联网交易进行交易、运行的监管机构，为了参与监管能源交易而参与到高等节点对等网络而使用的计算机节点。

该网络的主要功能是，实现高等节点区块链，搜集交易信息、交易的集中竞价和撮合、生成高等节点区块、验证区块信息等系统初级功能。

所述步骤s2中的高等节点对等网络，具体特征如下：

其中，初等节点对等网络的组织形式与s1中的高等节点对等网络相同。

初等节点是指，需要进行能源交易的用户，包括能源产销者、发电企业、电网企业、辅助服务提供商等具体实施能源交易的企业或个人，为了参与能源交易而参与到初等节点对等网络而使用的计算机节点。

该网络的主要功能是，实现初等节点区块链，搜集交易信息、验证撮合交易信息、生成区块、验证区块信息等系统初级功能。

所述步骤s3中初等节点向系统提供的具体信息，其特征为：

该信息包括，初等节点的id，该id在能源互联网中是独一无二的，并在监管者处备案，形成一交易主体一id的绑定机制，实现能源交易的实名交易；能源交易计划的类型，如电能交易、热力交易、燃气交易等不同能源交易类型；具体的能源交易计划，如能源购置量（出售量）、意愿成交价格、能源可用时段等可量化的统一交易信息。

所述步骤s4中的集中竞价、撮合交易实现方法，其特征为：

高等节点通过初等对等网络，不断收集网络中的初级网络交易意愿信息，在某一特定时间处理积压的交易信息，同时接收新一轮的交易意愿信息。高等对等网络将计算信息分块，利用高等对等网络的强大的计算能力，利用分布式计算功能，最终将该时段的计算结果广播，该最终的交易信息通过在高等节点对等网络中的其他节点进行验证，通过验证后，通过高等节点区块链系统，创立含有该撮合交易信息的高等节点区块，并向全高等网络系统进行广播。

所述步骤s5中的初等节点区块链系统以及智能合约实现的方法，其特征为如下：

当初等对等网络收到步骤s4中广播的撮合交易信息，参与交易的初等节点即从个人的计算机中自动向初等区块链系统发起交易请求，并经过初等节点区块链系统的共识算法，向全网广播并进行验证。

当验证结果为真时，创建该交易的区块，并形成交易双方的智能合约。

当智能合约的触发机制为假时，智能合约不触发。当职能合约的触发机制为真时，系统自动从双方的电子钱包中记录交易信息并记录到初等节点区块链中，表示该交易已完成。

为了便于本领域技术人员进一步了解技术方案，下面结合实例进行说明：

s1.建立高等节点对等网络。如图2，高等节点之间建立了对等网络。

s2.建立初等节点对等网络。如图3，初等节点之间建立了对等网络。随后，初等节点网络和高等节点网络之间的节点想互联，形成了基于区块链网络的能源互联网弱中心化交易体系对等网络，如图4。

s3.能源互联网中的初等节点向系统提交能源产出计划、能源购置计划等能源需求。例如能源产销者a、b基于自身出力负荷情况分别承担能源消费者和能源生产者的角色。首先，能源消费者a和能源生产者b将交易请求发送至初等对等网络，等待高级节点对等网络处理该数据。

s4.系统中的高等节点接受处理能源交易计划，并根据电价核定原则撮合成交价格与能源交易数量，并将撮合价格等交易信息在初等节点网络广播，并写入高等节点区块链。例如，高等节点网络接收初等节点网络的能源产销者a、b的交易请求信息，将交易信息按照不同的能源类型分类打包并在高等节点网络中分配计算任务。随后，高等节点网络完成运算任务并提交高等节点对等网络进行验证，验证通过，后将撮合结果记入高等节点区块链。最后，将形成的交易撮合信息通过基于区块链网络的能源互联网弱中心化交易体系对等网络向所有初级节点进行广播。例如，能源消费者a根据他所提供的价格和所需能源数量，匹配到最佳的能源生产者c，后者其他能源最佳能源生产者的组合。同时，系统还要根据能源系统运行关键参数，例如有功、无功平衡、热平衡、气平衡等原则，在保证系统安全稳定运行的基础上，批准或否决某些可能影响到系统安全的交易信息。

s5.初等节点根据高等节点区块链中区块信息进行交易，并将交易信息写入初等节点区块链，并形成能源交易智能合约。例如，初等节点通过接收s4反馈的广播信息，能源消费者a将把支付给能源生产商c的能源交易数量打包加密。并将带有能源生产者c的公钥加密（包括交易地址）发送给c，c用他的私钥解密交易。即能源消费者a和能源身生产者c利用初等节点区块链进行能源交易，能源交易信息记录被广播到区块链，并形成智能合约。当智能合约生效条件判定为真时，例如a所需要的能源和c所能提供的能源有效时段为第二天中午12时至下午3时，该交易已经记入初等节点区块链并生成智能合约，当系统时间没有到达约定成交时间时，智能合约不触发。当系统时间到达有效时间时，智能合约触发，将交易信息写入初等节点区块链中，并提交全网进行验证。