基于Skyline策略的微电网数据处理方法和装置

本发明涉及微电网电力交易，尤其是涉及一种基于skyline策略的微电网数据处理方法、装置和系统。

背景技术：

1、随着新能源种类不断增多，规模不断扩大，自给自足的微电网能源系统随之增多，以微电网为主体的分布式能源交易市场更是发展迅速，随之而来的是微电网能源交易系统的管理难度增大，对安全性的要求更高。区块链技术具有去中心化，信息不可篡改的特点，且其具有匿名性，这使我们能够高效安全地运营能源交易市场。因此，区块链技术已广泛应用于微电网能源交易领域，因此带来了许多新的挑战，其中能源交易定价问题正在被广泛研究。

2、xue l等人在《blockchain technology for electricity market inmicrogrid》为微电网市场中的点对点售电提供了一个基于区块链的框架，但是没有考虑到原定交易微电网突发故障的情况下，消费者如何高效地选择下一个交易对象的问题。li h等人在《blockchain-based microgrid market and trading mechanism》中引入了分布式供应投标算法，通过智能合约解决全球福利优化问题。然而，此方案中只能保证比较基本的隐私和安全。hassan m等人在《differentially private auction for blockchain-basedmicrogrids energy trading》开发了一种基于区块链的微电网能源交易方法，为微电网能源交易引入差分隐私技术，其中对手无法推断任何参与者的私人信息。wu s等人在《user-centric peer-to-peer energy trading mechanisms for residential microgrids》针对微电网提出了一种以用户为中心的p2p能源交易，所提出的策略没有完全考虑到能源交易市场中所有参与者的利益公平性。

3、现有的基于区块链的微电网能源交易定价及评估方法尚未充分解决以下问题：

4、(1)如何在原定交易微电网突发故障的情况下使消费者高效地选择下一个交易对象；

5、(2)如何抵抗由一组不诚实的消费者和微电网发起的共谋攻击；

6、(3)如何最大化能源消费者(以下称消费者)-能源提供者(以下称提供者)双边效用。

7、因此在基于区块链的微电网能源交易系统中，实现消费者高效选择交易对象，并实现交易双边效用最大化和抵抗共谋攻击是非常必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于skyline策略的微电网数据处理方法、装置和系统，结合区块链技术与贝叶斯纳什均衡博弈理论、skyline加密策略，从而实现公平，安全，高效的微电网能源交易。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的一个方面，提供了一种基于skyline策略的微电网数据处理方法，应用于电力审查中心，所述方法包括如下步骤：

4、步骤s1，获取消费者的购电计划数据并发布到区块链网络中；

5、步骤s2，参与投标的微电网将第一轮投标价格加密并发送至消费者之后，从所述消费者获取经过skyline加密后的第一轮投标结果的密文并进行排序，将第一轮排序结果发送给消费者，并将第一轮最低投标价格发布在区块链上；

6、步骤s3，参与同一购电计划的微电网基于所述第一轮最低投标价格进行第二轮投标，将第二轮投标价格加密并发送至消费者之后，从所述消费者获取经过skyline加密后的第二轮投标结果的密文并进行排序，将第二轮排序结果发送给消费者后，确定最终交易的微电网。

7、作为优选的技术方案，所述的参与同一购电计划的微电网基于所述第一轮最低投标价格进行第二轮投标具体包括如下步骤：

8、参与同一购电计划的各个微电网基于所述第一轮最低投标价格，以及从所述区块链网络中获取的相互的服务质量评分和发电过程中产生的二氧化碳强度，通过贝叶斯博弈计算出战略均衡下的最优出价，采用贝叶斯纳什均衡方法计算消费者收益期望值，作为第二轮投标的指标。

9、作为优选的技术方案，所述的服务质量评分的获取包括如下步骤：

10、获取来自消费者的评分，判断评分是否真实，若否，扣除消费者预先缴纳的保证金，若是，经过审核后获取所述服务质量评分，并发布至所述区块链网络中。

11、作为优选的技术方案，微电网将投标价格加密的过程包括如下步骤：

12、基于各个微电网预先获取的密钥，对投标价格进行she同态加密，其中，所述密钥在所述电力审查中心初始化时获取。

13、作为优选的技术方案，所述的微电网进行第一轮投标的过程包括如下步骤：

14、微电网基于预训练好的随机森林模型获取发电成本价格，根据所述购电计划数据、发电成本价格以及用电负荷，确定投标价格，作为第一轮投标的指标。

15、作为优选的技术方案，所述的预训练好的随机森林模型的获取包括如下步骤：

16、获取训练集和验证集；

17、基于所述训练集对所述随机森林模型进行训练，基于所述验证集，采用留一法交叉验证，获得所述预训练好的随机森林模型。

18、作为优选的技术方案，获取消费者的购电计划数据之后，还包括：

19、判断所述购电计划数据中的预期电价是否大于预设的最低阈值，若否，向消费者发送保证金缴纳信息，接收到保证金存入信号后执行后续步骤。

20、作为优选的技术方案，每个所述的消费者、微电网和电力审查中心作为一个区块链节点，采用p2p网络建立连接。

21、作为优选的技术方案，还包括：

22、若所述最终交易的微电网发生故障，选择所述第二轮排序结果中下一个微电网作为所述最终交易的微电网。

23、作为优选的技术方案，所述的购电计划数据中包括如下信息：用电时段、用电量和消费者提供的最高电价。

24、本发明的另一个方面，提供了一种基于skyline策略的微电网数据处理装置，包括：

25、密钥生成模块，用于在首次运行时为各个微电网生成密钥；

26、数据处理模块，用于获取消费者的购电计划数据并进行预处理，在微电网将投标价格加密并发送至消费者之后，针对来自所述消费者的经过skyline加密后的密文进行排序；

27、数据发布模块，与所述数据处理模块连接，用于将所述购电计划数据以及最低投标价格发布在区块链上，在所述数据处理模块排序完成后将排序结果发送给所述消费者，并在首次运行时将密钥发送给各个微电网。

28、本发明的另一个方面，提供了一种基于skyline策略的微电网数据处理系统，包括部署在服务器上的储存器以及与所述储存器连接的运算器，其中，所述储存器内储存有用于实现上述微电网数据处理方法的指令。

29、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

30、(1)防止微电网与消费者在投标过程中的共谋行为：本方法首先从消费者获取购电计划数据并发布，微电网针对购电计划数据进行第一轮投标，将投标结果加密后发至消费者，消费者采用skyline加密策略再次加密后发送给电力审查中心，电力审查中心将最低出价发布后，微电网进行第二轮投标，将投标结果加密后发至消费者，消费者采用skyline加密策略再次加密后发送给电力审查中心，最终确定最终交易的微电网以及对应的价格，本方法通过采用skyline加密策略加密第一轮投标价格与最终用户收益期望值，消费者无法获取真实的值但可获得其大小比较结果，防止了微电网与消费者在投标过程中的共谋行为。

31、(2)消费者和微电网的双边效用最大化：在微电网进行第二轮投标的过程中，利用贝叶斯纳什均衡方式确定消费者-微电网交易对象，双边效用可以达到最大化；

32、(3)具有防止恶意评价的设计：微电网服务质量评估采用消费者评分，电力审查中心审核的方式，微电网和消费者的行为都被监督，所以防止了微电网和消费者双方的恶意行为。

33、(4)开支小、稳定可靠：本方法结合了区块链技术，去除了现有能源交易中的中心角色，避免了单点故障，减小了开支，所有交易过程公开透明，交易数据可永久记录，不可篡改，保证了数据稳定可靠。