基于区块链的分布式能源调度与多元用户交易方法研究

摘要

由于化石能源枯竭、环境污染等问题，清洁的分布式可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。分布式能源快速增长及大规模并网对电网的实时调度能力提出了新的要求，但目前点对点的电能传输仍缺乏成熟的交易模式，各个电网主体之间暂时缺少电能、信息流通转换的渠道。　　过去几年中，区块链技术作为一种新的去中心化计算泛型引起了各界的广泛关注，并迅速成为分布式能源领域的研究热点。区块链是一种去中心化的分布式共享数据库，是在不安全环境假定下，进行可信交易的最新解决方案。　　本文针对分布式能源调度等问题，在能源互联网中引入区块链，提出了基于区块链的分布式能源调度模型及多元用户交易方法。本文的研究内容暨创新点如下：　　（1）针对分布式能源中多类型主体的电力调度问题，提出一种基于能源区块代理路由器的能源互联网网络模型。能源路由器连接各自辖区内的电力主体，并通过区块链记录电力调度过程。该模型可以满足各主体电力调度需求，保证调度数据的安全性。　　（2）针对能源区块链中潜在恶意节点引发的区块生成慢、认证效率低、一致性差等问题，提出一种基于信用评价的能源区块链区域联盟共识方法。首先通过辖区划分算法将调度网络分为不同区域联盟，随后分别给出能源路由代理节点的记账信用和验证信用的评估方法，通过信用评价指标在区块链共识中的约束作用，形成正向激励。该方法可以缩短区块的出块时间，减少验证转发过程，提高验证效率。　　（3）针对多元用户在能源供需关系中的源-荷匹配和清洁能源接入问题，提出一种基于用户偏好的能源去中心化配置方法。首先定义电能供、需侧主体的能源偏好及数学模型，随后给出一种能量信息匹配算法及综合评估函数，进而通过区块链智能合约自动撮合能源交易。该方法可有效促进能量就近消纳，提高清洁能源在能源交易中的消费占比，一定程度上优化电网的资源配置能力。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 能源区块链中的调度问题

1.2.2 能源区块链共识问题

1.2.3 能源区块链中的用户交易问题

1.3 研究内容暨创新点

1.4 论文组织结构

2 区块链相关概念与技术

2.1 区块链架构

2.2 区块链关键技术

2.2.1 哈希算法

2.2.2 Merkle树

2.2.3 分布式共识机制

2.3 本章小结

3 基于能源区块代理路由器的交易认证模型

3.1 分布式能源去中心化调度问题

3.2 基于区块链的能源互联网

3.3 EIB交易认证过程

3.4 EIB结构分析

3.4.1 层次分析

3.4.2 可监管性分析

3.4.3 安全性分析

3.5 本章小结

4 基于信用评价的能源区块链区域联盟共识方法

4.1 能源代理节点信用缺失问题

4.2 区域联盟划分方法

4.3 基于能源路由代理节点信用的评估方法

4.3.1 基于能源路由代理节点记账信用的评估方法

4.3.2 基于能源路由代理节点验证信用的评估方法

4.4 新区块生成及共识过程

4.5实验分析

4.5.1 实验的构建

4.5.2 实验结果与分析

4.6 本章小结

5 基于用户偏好的能源去中心化配置方法

5.1 多元用户交易需求问题

5.2 基于供能习惯的电能偏好分类

5.2.1 环境友好型

5.2.2 输电资源节约型

5.2.3 经济高效性

5.3 去中心化能源匹配模型

5.4 实验及分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 课题工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

个人简介、在校期间发表的学术论文与研究成果