考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法

李超; 韩冬; 吴俊飞; 毛贵江; 柯明生; 夏世威

doi:10.7500/AEPS20220314005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法
- Distributed Energy Trading Mechanism and Consensus Method Considering Reputation Management
- 电力系统自动化 2023年47卷第13期页码：130-139
- 作者机构：
  
  1.上海理工大学机械工程学院,上海市 200093
  2.国网浙江省电力有限公司衢州供电公司,浙江省衢州市 324000
  3.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),北京市 102206
- 作者简介：
  
  李超(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：区块链、电力市场。E-mail：specjason_li@163.com
  韩冬(1984—)，男，通信作者，博士，讲师，硕士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电力市场等。E-mail：han_dong@usst.edu.cn
  吴俊飞(1990—)，男，工程师，主要研究方向：配电网运行管理、电力市场。E-mail：18357065795@qq.com
- 基金信息：
  
  上海市“科技创新行动计划”启明星培育扬帆专项资助项目(22YF1429500)
- DOI：10.7500/AEPS20220314005
  中图分类号：
- 收稿：2022-03-14，
  
  修回：2022-08-07，
  
  网络出版：2022-11-14，
  
  纸质出版：2023-07-10
- 稿件说明：
移动端阅览
李超,韩冬,吴俊飞等.考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):130-139.

LI Chao,HAN Dong,WU Junfei,et al.Distributed Energy Trading Mechanism and Consensus Method Considering Reputation Management[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):130-139.
李超,韩冬,吴俊飞等.考虑信誉管控的分布式能源交易机制及共识方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):130-139. DOI： 10.7500/AEPS20220314005.

LI Chao,HAN Dong,WU Junfei,et al.Distributed Energy Trading Mechanism and Consensus Method Considering Reputation Management[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):130-139. DOI： 10.7500/AEPS20220314005.

摘要

目前，主流区块链技术应用于分布式能源交易场景时存在效率低、资源消耗大、可扩展性差等弊端，同时市场主体潜在的违约行为也阻碍着市场推行。为此，文中设计了考虑信誉管控的分布式能源交易机制及区块链共识方法。首先，通过引入分布式信誉管控机制，并设计“价格为主，信誉值为辅”的分布式能源交易机制，有效激励供需双方自发守信交易。其次，针对传统共识机制在分布式能源交易市场的应用局限性，将分布式信誉管控机制引入区块链的节点模型，提出一种以代理信誉证明（DPoC）共识机制为核心的新型能源区块链运行技术，解决了区块链技术在分布式能源交易场景下运行效率低、可扩展性差的技术瓶颈。最后，仿真测试结果证明了所提交易机制的有效性，所提出的能源区块链共识机制可以满足分布式能源交易场景对高效性、低消耗、开放性等的要求。

Abstract

The current mainstream blockchain technology has disadvantages such as low efficiency

high resource consumption and poor scalability when applied to distributed energy trading scenarios. In addition

the potential defaults of trading clients also hinder the market implementation. Therefore

a distributed energy trading mechanism and blockchain consensus method considering the reputation management are proposed. First

a distributed reputation management mechanism is introduced

and a distributed energy trading mechanism based on “price is the first

reputation is the second” is designed to efficiently encourage participants to keep their reputation in an incentive compatible way. Secondly

to address the application limitations of traditional consensus mechanism in the distributed energy trading market

the distributed reputation control mechanism is introduced into the node model of blockchain

and an operation technology of new energy blockchain with the consensus mechanism of delegate proof of credit (DPoC) as the core is proposed to solve the technical bottleneck of low operation efficiency and poor scalability of the blockchain technology in the distributed energy trading scenarios. Finally

the simulation test results prove the effectiveness of the proposed trading mechanism

and the proposed energy blockchain consensus mechanism can meet the performance requirements of distributed energy trading scenarios in terms of high efficiency

low consumption and openness.

关键词

Keywords

references

国家能源局 . 关于开展分布式发电市场化交易试点的通知［EB/OL］.（ 2017-10-31 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm .

National Energy Administration . Notice on launching a pilot of distributed generation market-oriented trading ［EB/OL］. （ 2017-10-31 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201711/t20171113_3055.htm .

国家能源局 . 关于印发《2021年能源监管工作要点》的通知［EB/OL］.（ 2021-01-18 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-01/18/c_139713326.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-01/18/c_139713326.htm .

National Energy Administration . Notice on issuing “the highlights of energy regulatory work in 2021 ”［EB/OL］. （ 2021-01-18 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-01/18/c_139713326.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-01/18/c_139713326.htm .

平健，严正，陈思捷，等 . 基于区块链的分布式能源交易市场信用风险管理方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 24 ）： 7137 - 7145 .

PING Jian ， YAN Zheng ， CHEN Sijie ， et al . Credit risk management in distributed energy resource transactions based on blockchain ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 24 ）： 7137 - 7145 .

武赓，曾博，李冉，等 . 区块链技术在综合需求侧响应资源交易中的应用模式研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3717 - 3728 .

WU Geng ， ZENG Bo ， LI Ran ， et al . Research on the application of blockchain in the integrated demand response resource transaction ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3717 - 3728 .

ALAM M T ， LI H ， PATIDAR A . Bitcoin for smart trading in smart grid ［C］// Proceedings of the 21st IEEE International Workshop on Local and Metropolitan Area Networks ， April 22-24 ， 2015 ， Beijing， China .

CHEN S J ， LIU C C . From demand response to transactive energy： state of the art ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2017 ， 5 （ 1 ）： 10 - 19 .

国家能源局 . 关于印发能源领域深化“放管服”改革优化营商环境实施意见的通知［EB/OL］.（ 2021-12-22 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/22/c_1310417594.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/22/c_1310417594.htm .

National Energy Administration . Notice on issuing opinions on the implementation of deepening the reform of “relax， monitoring and service” and optimizing the business environment in energy field ［EB/OL］. （ 2021-12-22 ）［ 2022-02-02 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/22/c_1310417594.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/22/c_1310417594.htm .

MATTILA J ， SEPPÄLÄ T ， NAUCLER C ， et al . Industrial blockchain platforms： an exercise in use case development in the energy industry ［EB/OL］. （ 2020-07-15 ）［ 2022-02-02 ］. http：//www.researchgate.net/profile/Timo_Seppaelae3/project/Work-and-Wealth-in-the-Era-of-Digital-Platforms/attachment/57fcb4ea http://www.researchgate.net/profile/Timo_Seppaelae3/project/Work-and-Wealth-in-the-Era-of-Digital-Platforms/attachment/57fcb4ea

08ae 1 c0ee 0 c 5965 a/AS： 415939775483904 @ 1476179178196 /do-

wnload/ETLA-Working-Papers-43 . pdf .

韩冬，张程正浩，孙伟卿，等 . 基于区块链技术的智能配售电交易平台架构设计［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 7 ）： 89 - 96 .

HAN Dong ， ZHANG Chengzhenghao ， SUN Weiqing ， et al . Framework design of smart distribution trading platform based on blockchain technology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 89 - 96 .

平健，陈思捷，张宁，等 . 基于智能合约的配电网去中心化交易机制［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3682 - 3690 .

PING Jian ， CHEN Sijie ， ZHANG Ning ， et al . Decentralized transactive mechanism in distribution network based on smart contract ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 13 ）： 3682 - 3690 .

王健，周念成，王强钢，等 . 基于区块链和连续双向拍卖机制的微电网直接交易模式及策略［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 17 ）： 5072 - 5084 .

WANG Jian ， ZHOU Niancheng ， WANG Qianggang ， et al . Electricity direct transaction mode and strategy in microgrid based on blockchain and continuous double auction mechanism ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 17 ）： 5072 - 5084 .

PING J ， YAN Z ， CHEN S J . A two-stage autonomous EV charging coordination method enabled by blockchain ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2021 ， 9 （ 1 ）： 104 - 113 .

KANG J W ， YU R ， HUANG X M ， et al . Enabling localized peer-to-peer electricity trading among plug-in hybrid electric vehicles using consortium blockchains ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2017 ， 13 （ 6 ）： 3154 - 3164 .

冯昌森，谢方锐，胡嘉骅，等 . 配电系统中点对点电力交易市场设计与出清方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 9 ）： 11 - 20 .

FENG Changsen ， XIE Fangrui ， HU Jiahua ， et al . Market design and clearing method for peer-to-peer power trading in distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 11 - 20 .

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 .

吉斌，昌力，陈振寰，等 . 基于区块链技术的电力碳排放权交易市场机制设计与应用［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 12 ）： 1 - 10 .

JI Bin ， CHANG Li ， CHEN Zhenhuan ， et al . Blockchain technology based design and application of market mechanism for power carbon emission allowance trading ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 1 - 10 .

沈泽宇，陈思捷，严正，等 . 基于区块链的分布式能源交易技术［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 11 ）： 3841 - 3851 .

SHEN Zeyu ， CHEN Sijie ， YAN Zheng ， et al . Distributed energy trading technology based on blockchain ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 11 ）： 3841 - 3851 .

ANDONI M ， ROBU V ， FLYNN D ， et al . Blockchain technology in the energy sector： a systematic review of challenges and opportunities ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2019 ， 100 ： 143 - 174 .

沈翔宇，陈思捷，严正，等 . 区块链在能源领域的价值、应用场景与适用性分析［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 5 ）： 18 - 29 .

SHEN Xiangyu ， CHEN Sijie ， YAN Zheng ， et al . Analysis on value， application scenarios and applicability of blockchain in energy industry ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 18 - 29 .

安庆文 . 基于区块链的去中心化交易关键技术研究及应用［D］. 上海：东华大学， 2017 .

AN Qingwen . Research and applications on the key techniques of decentralized transaction based on blockchain ［D］. Shanghai ： Donghua University ， 2017 .

ZHENG Z B ， XIE S A ， DAI H N ， et al . An overview of blockchain technology： architecture， consensus， and future trends ［C］// 2017 IEEE International Congress on Big Data （BigData Congress）， June 25-30 ， 2017 ， Honolulu， USA ： 557 - 564 .

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 .

LI W ， ANDREINA S ， BOHLI J M ， et al . Securing proof-of-stake blockchain protocols ［C］// Proceedings of the 9th International Conference on Data Privacy Management， Cryptocurrencies and Blockchain Technology ， September 14-15 ， 2017 ， Oslo， Norway ： 297 - 315 .

闵新平，李庆忠，孔兰菊，等 . 许可链多中心动态共识机制［J］. 计算机学报， 2018 ， 41 （ 5 ）： 1005 - 1020 .

MIN Xinping ， LI Qingzhong ， KONG Lanju ， et al . Permissioned blockchain dynamic consensus mechanism based multi-centers ［J］. Chinese Journal of Computers ， 2018 ， 41 （ 5 ）： 1005 - 1020 .

平健，陈思捷，严正 . 适用于电力系统凸优化场景的能源区块链底层技术［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 1 ）： 108 - 116 .

PING Jian ， CHEN Sijie ， YAN Zheng . A novel energy blockchain technology for convex optimization scenarios in power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 108 - 116 .

刘明川 . 基于能源区块链的分布式电能交易系统设计［D］. 北京：华北电力大学， 2018 .

LIU Mingchuan . Energy-blockchain-based design of distributed electricity transaction system ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2018 .

ZHANG J R ， HUANG Y D ， YE F ， et al . A novel proof-of-reputation consensus for storage allocation in edge blockchain systems ［C］// 2021 IEEE/ACM 29th International Symposium on Quality of Service （IWQOS）， June 25-28 ， 2021 ， Tokyo， Japan ： 1 - 10 .

CAI W J ， JIANG W ， XIE K ， et al . Dynamic reputation-based consensus mechanism： real-time transactions for energy blockchain ［J］. International Journal of Distributed Sensor Networks ， 2020 ， 16 （ 3 ）： 2090733 .

秦金磊，孙文强，李整，等 . 适用于微电网区块链的信用共识机制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 10 - 18 .

QIN Jinlei ， SUN Wenqiang ， LI Zheng ， et al . Credit consensus mechanism for microgrid blockchain ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 10 - 18 .

夏清，陈启鑫，谢开，等 . 中国特色、全国统一的电力市场关键问题研究（2）：我国跨区跨省电力交易市场的发展途径、交易品种与政策建议［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2801 - 2808 .

XIA Qing ， CHEN Qixin ， XIE Kai ， et al . Key issues of national unified electricity market with Chinese characteristics（2）： development path， trading varieties and policy recommendations for inter-regional and inter-provincial electricity markets ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2801 - 2808 .

赵辉辉 . 微电网中分布式电能的交易机制研究［D］. 重庆：重庆邮电大学， 2020 .

ZHAO Huihui . Research on trading mechanism of distributed electric energy in microgrid ［D］. Chongqing ： Chongqing University of Posts and Telecommunications ， 2020 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

适用于微电网区块链的信用共识机制

基于区块链智能合约的分布式储能系统共享运营策略

基于区块链的负荷聚合商及居民用户多方共治交易模式

配额制背景下基于区块链的可再生能源电力追踪方法