基于区块链技术的绿色电力交易系统设计及应用

张显; 冯景丽; 常新; 王栋; 嵇士杰; 谢开

doi:10.7500/AEPS20210831002

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基于区块链技术的绿色电力交易系统设计及应用

区块链技术在电力系统中的应用 | 更新时间：2025-06-16

- 基于区块链技术的绿色电力交易系统设计及应用
- Design and Application of Green Power Trading System Based on Blockchain Technology
- 电力系统自动化 2022年46卷第9期页码：1-10
- 作者机构：
  
  1.北京电力交易中心有限公司,北京市 100031
  2.国网电子商务有限公司(国网雄安金融科技集团有限公司),北京市 100053
  3.国网区块链科技(北京)有限公司,北京市 100053
  4.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),北京市 100096
- 作者简介：
  
  张显(1977—)，男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向：电力市场运营与管理、电力系统优化。E-mail：xian-zhang@sgcc.com.cn
  冯景丽(1993—)，女，硕士，工程师，主要研究方向：能源区块链。E-mail：fengjl1024@163.com
  常新(1988—)，男，通信作者，博士，工程师，主要研究方向：电力市场、电力系统优化。E-mail：imuchangxin@163.com
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(5108-202172051A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20210831002
  中图分类号：
- 收稿：2021-08-31，
  
  修回：2022-01-12，
  
  网络出版：2022-04-11，
  
  纸质出版：2022-05-10
- 稿件说明：
移动端阅览
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.
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. DOI： 10.7500/AEPS20210831002.

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. DOI： 10.7500/AEPS20210831002.

摘要

目前，中国可再生能源发电量快速增长，绿色电力交易作为促进可再生能源电力消纳的市场化手段广受关注。随着绿色电力参与市场交易逐渐放开，交易系统面临信任和效率的双重挑战，亟须优化机制设计，构建可信高效的交易环境以适应大规模多主体交易的可信性和时效性需求。为此，构建了基于区块链的绿色电力交易系统。首先，提出了用户侧绿色电力消纳凭证生成、交易、溯源机制。然后，设计了基于区块链的总体架构体系，建成了具有高效共识、链上交易、身份认证等核心能力的绿色电力交易系统。最后，通过系统测试及绿色电力交易、绿色电力消纳凭证交易的实例应用，验证了系统的完备性与实用性。

Abstract

At present

renewable energy generation in China is growing rapidly. Green power trading is widely concerned as a market-oriented means to promote the power accomodation of renewable energy. With the gradual liberalization of the participation for green power in market trading

the trading system is facing the dual challenges of trust and efficiency. It is urgent to optimize the mechanism design and build a credible and efficient trading environment to meet the credibility and timeliness needs of large-scale multi-agent trading. Therefore

a green power trading system based on the blockchain is constructed. First

this paper proposes the generation

trading and traceability mechanism of the green power consumption certificate. Then

the overall architecture system based on the blockchain is designed

and a green power trading system with core capabilities such as efficient consensus

on-chain trading and identity authentication is built. Finally

through the system test and the applications of green power trading and green power consumption certificate trading

the completeness and practicability of the system are verified.

关键词

Keywords

references

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

国家发展改革委国家能源局关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知［J］. 电力设备管理， 2019 （ 7 ）： 12 - 13 .

Notice on establishing and improving the safeguard mechanism for renewable energy power consumption from National Development & Reform Commission and National Energy Administration ［J］. Electric Power Equipment Management ， 2019 （ 7 ）： 12 - 13 .

国家能源局华北监管局 . 京津冀绿色电力市场化交易规则［EB/OL］.［ 2020-12-30 ］. http：//www.chinapower.com.cn/tynfd/hyyw/20210201/49507.html http://www.chinapower.com.cn/tynfd/hyyw/20210201/49507.html .

North China Regulatory Bureau of National Energy Administration . Rules for market-oriented trading of green power in Beijing， Tianjin and Hebei ［EB/OL］. ［ 2020-12-30 ］. http：//www.chinapower.com.cn/tynfd/hyyw/20210201/49507.html http://www.chinapower.com.cn/tynfd/hyyw/20210201/49507.html .

BARBOSE G ， WISER R ， HEETER J ， et al . A retrospective analysis of benefits and impacts of US renewable portfolio standards ［J］. Energy Policy ， 2016 ， 96 ： 645 - 660 .

BERRY T ， JACCARD M . The renewable portfolio standard： design considerations and an implementation survey ［J］. Energy Policy ， 2001 ， 29 （ 4 ）： 263 - 277 .

林卫斌，付亚楠 . 发达国家可再生能源发展机制比较［J］. 开放导报， 2018 （ 3 ）： 23 - 27 .

LIN Weibin ， FU Yanan . Comparison of renewable energy development mechanisms in developed countries ［J］. China Opening Journal ， 2018 （ 3 ）： 23 - 27 .

邢通 . 大规模风电参与电力市场交易机制及优化模型研究［D］. 北京：华北电力大学， 2020 .

XING Tong . The research on the transaction mechanism and optimization mode for large scale wind power participating in the power market ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2020 .

朱继忠，冯禹清，谢平平，等 . 考虑可再生能源配额制的中国电力市场均衡模型［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 168 - 175 .

ZHU Jizhong ， FENG Yuqing ， XIE Pingping ， et al . Equilibrium model of Chinese electricity market considering renewable portfolio standard ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 168 - 175 .

冯奕，刘秋华，刘颖，等 . 中国售电侧可再生能源配额制设计探索［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 24 ）： 137 - 141 .

FENG Yi ， LIU Qiuhua ， LIU Ying ， et al . Design and exploration of renewable portfolio standard in power demand side in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 24 ）： 137 - 141 .

董福贵，时磊 . 可再生能源配额制及绿色证书交易机制设计及仿真［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 113 - 121 .

DONG Fugui ， SHI Lei . Design and simulation of renewable portfolio standard and tradable green certificate mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 113 - 121 .

和军梁，许爽，米晨旭，等 . 电力现货背景下的可再生能源配额制、绿色电力证书及碳交易等机制改进设计［J］. 中外能源， 2020 ， 25 （ 10 ）： 19 - 25 .

HE Junliang ， XU Shuang ， MI Chenxu ， et al . Design improvement of renewable portfolio standard， green electricity certificate and carbon trading mechanisms against a background of electric spot market ［J］. Sino-Global Energy ， 2020 ， 25 （ 10 ）： 19 - 25 .

王浩然，陈思捷，严正，等 . 基于区块链的电动汽车充电站充电权交易：机制、模型和方法［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 2 ）： 425 - 436 .

WANG Haoran ， CHEN Sijie ， YAN Zheng ， et al . Blockchain-enabled charging right trading among EV charging stations： mechanism， model， and method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 2 ）： 425 - 436 .

蒋玮，程澍，李鹏，等 . 面向用户侧源储资源优化调度的能源区块链平台设计［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 12 ）： 11 - 19 .

JIANG Wei ， CHENG Shu ， LI Peng ， et al . Design of energy blockchain platform for optimal dispatching of source and storage resources on user side ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 11 - 19 .

谢开，张显，张圣楠，等 . 区块链技术在电力交易中的应用与展望［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 19 ）： 19 - 28 .

XIE Kai ， ZHANG Xian ， ZHANG Shengnan ， et al . Application and prospect of blockchain technology in electricity trading ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 19 - 28 .

王蓓蓓，李雅超，赵盛楠，等 . 基于区块链的分布式能源交易关键技术［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 53 - 64 .

WANG Beibei ， LI Yachao ， ZHAO Shengnan ， et al . Key technologies on blockchain based distributed energy transaction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 53 - 64 .

骆钊，秦景辉，梁俊宇，等 . 含绿色证书跨链交易的综合能源系统运行优化［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1311 - 1320 .

LUO Zhao ， QIN Jinghui ， LIANG Junyu ， et al . Operation optimization of integrated energy system with green certificate cross-chain transaction ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1311 - 1320 .

蔡元纪，顾宇轩，罗钢，等 . 基于区块链的绿色证书交易平台：概念与实践［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 9 .

CAI Yuanji ， GU Yuxuan ， LUO Gang ， et al . Blockchain based trading platform of green power certificate： concept and practice ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 1 - 9 .

张显，谢开，张圣楠，等 . 基于区块链的可再生能源超额消纳量交易体系［J］. 中国电力， 2020 ， 53 （ 9 ）： 60 - 70 .

ZHANG Xian ， XIE Kai ， ZHANG Shengnan ， et al . Excessive consumption trading system for the accommodation of renewable energies based on blockchain ［J］. Electric Power ， 2020 ， 53 （ 9 ）： 60 - 70 .

张圣楠，张显，薛文昊，等 . 基于区块链的可再生能源消纳凭证交易系统性能优化［J］. 电力需求侧管理， 2021 ， 23 （ 2 ）： 10 - 15 .

ZHANG Shengnan ， ZHANG Xian ， XUE Wenhao ， et al . Performance optimization of the certificate trading system for renewable energy accommodation based on blockchain ［J］. Power Demand Side Management ， 2021 ， 23 （ 2 ）： 10 - 15 .

张元星，刁晓虹，李涛永，等 . 区块链在绿色能源证书交易方面的应用与实践［J］. 电力信息与通信技术， 2020 ， 18 （ 6 ）： 75 - 81 .

ZHANG Yuanxing ， DIAO Xiaohong ， LI Taoyong ， et al . Application and practice of blockchain in green energy certificate trading ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2020 ， 18 （ 6 ）： 75 - 81 .

李达，王栋，秦日臻，等 . 基于区块链的绿证交易撮合及流通模型研究［J］. 电力信息与通信技术， 2021 ， 19 （ 8 ）： 76 - 82 .

LI Da ， WANG Dong ， QIN Rizhen ， et al . Research on trading matching and circulation model for green certificates based on blockchain ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2021 ， 19 （ 8 ）： 76 - 82 .

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 .

LUU L ， NARAYANAN V ， ZHENG C D ， et al . A secure sharding protocol for open blockchains ［C］// Proceedings of the 2016 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security ， October 24-28 ， 2016 ， Vienna， Austria .

艾崧溥，胡殿凯，张桐，等 . 能源互联网电力交易区块链中的关键技术［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 6 ）： 44 - 57 .

AI Songpu ， HU Diankai ， ZHANG Tong ， et al . Key technologies of electricity transaction blockchain in energy internet ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 6 ）： 44 - 57 .

沈瑞，李玲娟 . 一种基于积分制的改进实用拜占庭容错算法［J］. 计算机技术与发展， 2021 ， 31 （ 6 ）： 59 - 64 .

SHEN Rui ， LI Lingjuan . An improved PBFT algorithm based on point system ［J］. Computer Technology and Development ， 2021 ， 31 （ 6 ）： 59 - 64 .

FAN Y Q ， WU H Y ， PAIK H Y . DR-BFT： a consensus algorithm for blockchain-based multi-layer data integrity framework in dynamic edge computing system ［J］. Future Generation Computer Systems ， 2021 ， 124 ： 33 - 48 .

FISCHER M J ， LYNCH N A ， PATERSON M S . Impossibility of distributed consensus with one faulty process ［J］. Journal of the ACM ， 1985 ， 32 （ 2 ）： 374 - 382 .

朱立，俞欢，詹士潇，等 . 高性能联盟区块链技术研究［J］. 软件学报， 2019 ， 30 （ 6 ）： 1577 - 1593 .

ZHU Li ， YU Huan ， ZHAN Shixiao ， et al . Research on high-performance consortium blockchain technology ［J］. Journal of Software ， 2019 ， 30 （ 6 ）： 1577 - 1593 .

谭敏生，杨杰，丁琳，等 . 区块链共识机制综述［J］. 计算机工程， 2020 ， 46 （ 12 ）： 1 - 11 .

TAN Minsheng ， YANG Jie ， DING Lin ， et al . Review of consensus mechanism of blockchain ［J］. Computer Engineering ， 2020 ， 46 （ 12 ）： 1 - 11 .

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