Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant

ZUO Juan; AI Qian; WANG Di; WANG Wenbo; XU Chongxin

doi:10.7500/AEPS20240209001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant

Special Session on Virtual Power Plant with Enormous Flexible Resources | 更新时间：2025-06-16

- Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 18, Pages: 149-157(2024)
- 作者机构：
  
  1.国网上海能源互联网研究院有限公司,上海市 201210
  2.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 200240
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB2401203)
- DOI：10.7500/AEPS20240209001
  CLC：
- Received：09 February 2024，
  
  Revised：2024-07-28，
  
  Published Online：02 August 2024，
  
  Published：25 September 2024
- 稿件说明：
移动端阅览
左娟,艾芊,王帝等.面向虚拟电厂的电力调峰市场隐私保护交易策略[J].电力系统自动化,2024,48(18):149-157.

ZUO Juan,AI Qian,WANG Di,et al.Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):149-157.
左娟,艾芊,王帝等.面向虚拟电厂的电力调峰市场隐私保护交易策略[J].电力系统自动化,2024,48(18):149-157. DOI： 10.7500/AEPS20240209001.

ZUO Juan,AI Qian,WANG Di,et al.Privacy Preservation Trading Strategy for Power Peak-shaving Market with Participation of Virtual Power Plant[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):149-157. DOI： 10.7500/AEPS20240209001.

摘要

为解决虚拟电厂参与的集中式电力调峰辅助服务市场中因交易关键信息、敏感数据泄露而引发恶意竞价、扰乱市场秩序等问题

设计了一种基于“服务提供商-区块链-电力调度控制中心”的集中式市场隐私保护交易策略，实现了隐私保护和网络安全双约束下的电力调峰市场可信交易。首先，设计了基于价格混淆随机预言机和改进Shamir秘密共享网络的竞标信息隐私保护方案，对提交到区块链上的量价信息进行严格保护；其次，基于同态加密技术，以价格、信用值、时间依次优先的原则设计了区块链智能合约，实现了竞标量的隐私排序和可信自动出清；然后，为了实用价值，在区块链上部署安全性校验合约实现了交易结果的网络安全约束校验，保证了配电网的运行安全和服务提供商的结算安全；最后，通过算例分析和评估，验证了该隐私保护交易策略的有效性和优越性，表明了该策略可以在保护参与方隐私的同时，提高电力系统的灵活性和可靠性。

Abstract

To solve the problems of malicious bidding and market disorder caused by key transaction information and sensitive data leakage in the centralized power peak-shaving auxiliary service market with the participation of virtual power plants

this paper designs a privacy preservation trading strategy for the centralized market based on “service provider-blockchain-power dispatch control center”. The strategy achieves trusted trading in the power peak-shaving market under the dual constraints of privacy preservation and network security. Firstly

a bidding information privacy preservation scheme based on the price confusion random oracle and the improved Shamir secret sharing network is designed to strictly preserve the quantity and price information submitted to the blockchain. Secondly

based on homomorphic encryption technology

a blockchain smart contract is designed according to the priority order principle of price

credit value

and time

achieving privacy sorting and trusted automatic clearing of bidding quantity. Thirdly

for the practical value

by deploying security verification contracts on the blockchain

the network security constraint verification of transaction results is achieved

and the operation security of the distribution network and the settlement security of service providers are ensured. Finally

through case analysis and evaluation

the effectiveness and superiority of this privacy preservation trading strategy are verified

indicating that this strategy can improve the flexibility and reliability of the power system while preserving the privacy of participants.

关键词

Keywords

references

李嘉媚，艾芊，殷爽睿 . 虚拟电厂参与调峰调频服务的市场机制与国外经验借鉴［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 1 ）： 37 - 56 .

LI Jiamei ， AI Qian ， YIN Shuangrui . Market mechanism and foreign experience of virtual power plant participating in peak-regulation and frequency-regulation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 37 - 56 .

康重庆，陈启鑫，苏剑，等 . 新型电力系统规模化灵活资源虚拟电厂科学问题与研究框架［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

KANG Chongqing ， CHEN Qixin ， SU Jian ， et al . Scientific problems and research framework of virtual power plant with enormous flexible distributed energy resources in new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 3 - 14 .

ZHANG C L ， WANG Y Q . Enabling privacy-preservation in decentralized optimization ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2019 ， 6 （ 2 ）： 679 - 689 .

ZHANG C L ， AHMAD M ， WANG Y Q . ADMM based privacy-preserving decentralized optimization ［J］. IEEE Transactions on Information Forensics and Security ， 2019 ， 14 （ 3 ）： 565 - 580 .

PING J ， YAN Z ， CHEN S J ， et al . Coordinating EV charging via blockchain ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2020 ， 8 （ 3 ）： 573 - 581 .

JIANG Y N ， ZHOU K L ， LU X H ， et al . Electricity trading pricing among prosumers with game theory-based model in energy blockchain environment ［J］. Applied Energy ， 2020 ， 271 ： 115239 .

裴林，黄成，杨啸，等 . 考虑隐私保护和去中心化的分布式能源交易模式研究［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 2 ）： 143 - 154 .

PEI Lin ， HUANG Cheng ， YANG Xiao ， et al . A distributed energy trading model considering privacy protection and decentralization ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 2 ）： 143 - 154 .

GAI K K ， WU Y L ， ZHU L H ， et al . Privacy-preserving energy trading using consortium blockchain in smart grid ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2019 ， 15 （ 6 ）： 3548 - 3558 .

HOSEINPOUR M ， HOSEINPOUR M ， HAGHIFAM M ， et al . Privacy-preserving and approximately truthful local electricity markets： a differentially private VCG mechanism ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2024 ， 15 （ 2 ）： 1991 - 2003 .

昌力，曹荣章，吉斌，等 . 电力现货市场交易运营的未来重大需求与关键技术［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 4 ）： 34 - 48 .

CHANG Li ， CAO Rongzhang ， JI Bin ， et al . Future major demands and key technologies in trading operation of electricity spot market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 4 ）： 34 - 48 .

ZHOU K L ， CHONG J ， LU X H ， et al . Credit-based peer-to-peer electricity trading in energy blockchain environment ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 1 ）： 678 - 687 .

BOUACHIR O ， ALOQAILY M ， OZKASAP O ， et al . FederatedGrids： federated learning and blockchain-assisted P2P energy sharing ［J］. IEEE Transactions on Green Communications and Networking ， 2022 ， 6 （ 1 ）： 424 - 436 .

王栋，李达，冯景丽，等 . 考虑绿色属性的多微网间电能可信自治交易方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 1 - 10 .

WANG Dong ， LI Da ， FENG Jingli ， et al . Trustworthy and autonomous electricity trading method among multiple microgrids considering green property ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 1 - 10 .

秦金磊，孙文强，朱有产，等 . 微电网中基于区块链的电能交易方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 11 ）： 130 - 138 .

QIN Jinlei ， SUN Wenqiang ， ZHU Youchan ， et al . Energy transaction method of microgrid based on blockchain ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 11 ）： 130 - 138 .

施泉生，黄晓辉，胡伟，等 . 基于区块链的改进智能合约电力交易模型［J］. 电力工程技术， 2022 ， 41 （ 1 ）： 11 - 18 .

SHI Quansheng ， HUANG Xiaohui ， HU Wei ， et al . Improved smart contract electricity transaction model based on blockchain ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2022 ， 41 （ 1 ）： 11 - 18 .

冯昌森，谢方锐，文福拴，等 . 基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 23 ）： 1 - 11 .

FENG Changsen ， XIE Fangrui ， WEN Fushuan ， et al . Design and implementation of joint trading market for green power certificate and carbon based on smart contract ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 23 ）： 1 - 11 .

张显，冯景丽，常新，等 . 基于区块链技术的绿色电力交易系统设计及应用［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 9 ）： 1 - 10 .

ZHANG Xian ， FENG Jingli ， CHANG Xin ， et al . Design and application of green power trading system based on blockchain technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 1 - 10 .

陈玲钰，孙元章，徐箭，等 . 考虑隐私保护的多微电网日前市场联合投标策略［J/OL］. 电网技术［ 2024-05-10 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0077 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0077 .

CHEN Lingyu ， SUN Yuanzhang ， XU Jian ， et al . Joint bidding strategy of multi-microgrids for day-ahead market considering privacy protection ［J/OL］. Power System Technology ［ 2024-05-10 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0077 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.0077 .

ZHANG S M ， YING X R ， WANG B Y . A privacy protection scheme based on linkable ring signature for user payment of peer-to-peer uniform-price double auction transaction in the microgrid day-ahead market ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 147 ： 108806 .

SINGH A K ， KUMAR J . A privacy-preserving multidimensional data aggregation scheme with secure query processing for smart grid ［J］. The Journal of Supercomputing ， 2023 ， 79 （ 4 ）： 3750 - 3770 .

WAN Z G ， ZHOU Y ， REN K . Zk-AuthFeed： protecting data feed to smart contracts with authenticated zero knowledge proof ［J］. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing ， 2023 ， 20 （ 2 ）： 1335 - 1347 .

臧禹，吕干云，贾德香 . 基于Paillier同态加密的电力交易数据加密方案［J］. 电气自动化， 2023 ， 45 （ 1 ）： 39 - 41 .

ZANG Yu ， LYU Ganyun ， JIA Dexiang . Power transaction data encryption scheme based on Paillier homomorphic encryption ［J］. Electrical Automation ， 2023 ， 45 （ 1 ）： 39 - 41 .

张显，石竹玉，常新，等 . 基于隐私计算的绿电消费评价认证模型［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 11 ）： 46 - 54 .

ZHANG Xian ， SHI Zhuyu ， CHANG Xin ， et al . Evaluation and certification model of green electricity consumption based on privacy computing ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 11 ）： 46 - 54 .

WAN Z G ， GUAN Z S ， ZHOU Y ， et al . Zk-AuthFeed： how to feed authenticated data into smart contract with zero knowledge ［C］// 2019 IEEE International Conference on Blockchain （Blockchain）， July 14-17 ， 2019 ， Atlanta， USA ： 83 - 90 .

SALAM A ， ABRAR M ， AMIN F ， et al . Securing smart manufacturing by integrating anomaly detection with zero-knowledge proofs ［J］. IEEE Access ， 2024 ， 12 ： 36346 - 36360 .

ABDELSALAM H A ， SRIVASTAVA A K ， ELDOSOUKY A . Blockchain-based privacy preserving and energy saving mechanism for electricity prosumers ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 13 （ 1 ）： 302 - 314 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation

Unified Modeling for Adjustable Space of Virtual Power Plant and Its Optimal Operation Strategy for Participating in Peak-shaving Market

Related Author

LUAN Wenpeng

LI Peilin

ZHAO Bochao

XU Biao

WANG Di

AI Qian

YU Tao

ZUO Juan

Related Institution

School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company

China Electric Power Research Institute

State Grid Electronic Commerce Co., Ltd.

⁰