[发明专利]复杂场景下基于区块链的能源系统优化方法

说明书

一种复杂场景下基于区块链的能源系统优化方法，经初始化后通过全网节点进行优化问题的求解，最快求解的节点获得区块记账权并向全网广播，其他节点收到的区块进行正确性验证，通过验证的区块即为电力系统凸优化模型的全局最优解，并得以确认和向全网广播，本发明提出的能源区块链模型可以满足电力系统复杂优化场景对安全性、开放性、吞吐量等性能的要求，具备落地及应用能力。

技术领域

本发明涉及的是一种智能电网控制领域的技术，具体是一种复杂场景下基于区块链的能源系统优化方法。

背景技术

区块链作为一种去中心化、去信任化、公开透明的信息技术，为解决电力系统不同主体之间的信任问题，提升系统的公平性与效率性，提供了一个全新的解决方案。但现有研究或未深入探讨应用方案在区块链上的具体实现方法；或基于已有的区块链平台进行开发，未考虑其在运行效率、可扩展性上的弊端；或只考虑了电力系统中模型简单的场景。此外，电力系统除价值流动外，还涉及大量物理约束，其复杂程度远高于大部分已出现区块链应用的传统行业。目前广泛使用的区块链底层技术，如以太坊(Ethereum)、超级账本(hyperledger)、比特币等，而现有的区块链技术并不擅长求解电力系统的大规模复杂的优化问题，另外在安全性和可扩展性上也不适用于电力系统等节点数量过大的系统。

经过对现有技术的检索发现，“基于智能合约的配电网与去中心化交易机制”，乎健等，《中国电机工程学报》第37卷第13期(20170705公开)中记载了“矿工”在运行智能合约后须求解一道基于Ethash算法的数学难题，最快求解的“矿工”将取得最终的记账权，负责打包、传播其记录的全部数据，并获得一定的经济激励。但该技术仍需“收集当前时段内的全部交易和传递的信息、运行相关的智能合约代码”，以确定能源系统模型的最优解；并且该技术智能合约语言较为简单，共识机制存在缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种复杂场景下基于区块链的能源系统优化方法，通过凸优化证明(PoO，Proof-of-Optimization)共识机制促使各节点收集全网节点发布的数据，建立优化模型，并利用自身算力竞争求解。最先完成求解的节点获得该区块的记账权，将求得的解打包进区块，并向全网广播区块，获得一定的经济激励。本发明解决了现有区块链模型应用于电力系统复杂优化场景时效率低、可扩展性差甚至不可解的问题，提出安全、开放、高吞吐量、可扩展、契合电力系统需求的能源区块链模型。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于区块链的能源系统优化方法，经初始化后通过全网节点进行优化问题的求解，最快求解的节点获得区块记账权并向全网广播，其他节点收到的区块进行正确性验证，通过验证的区块即为电力系统凸优化模型的全局最优解，并得以确认和向全网广播。

所述的初始化是指：将电力系统固有场景信息记录在创世区块中，该创世区块用于定义该场景的固有信息：S₀＝<T_b,X,f₀(X₀),g₀(X₀),h₀(X₀),c_i(X),d_i(X)>,i∈[0,n]，其中：T_b为约定的出块时间。

所述的区块，包括区块头和区块体，其中：区块头存储模型中变量、目标函数、约束及拉格朗日乘子MPT树的根节点哈希值；区块体以MPT树状格式存储变量、目标函数、约束及拉格朗日乘子，优选进一步包括：变量树(VT,variable tree)、目标树(OT,objectivetree)、约束树(CT,constraint tree)、λ乘子树(λT,λ-multiplier tree)以及μ乘子树(μT,μ-multiplier tree)。

所述的通过全网节点进行优化问题的求解，即各节点向全网广播电力系统凸优化模型及约束条件，并收集并在区块中打包该时段全部合法广播。