[发明专利]一种基于能量证明共识机制的区块链电能交易方法

说明书

本发明公开了一种基于能量证明共识机制的区块链电能交易方法，“能量证明”以节点发电量作为工作量，通过竞争发电获得记账权和出块奖励；节点产生的电能越多，获得记账权的概率就越大，获得记账权的节点将获得该时间段内整个微网扣除损耗与过网电费费用的全部电费奖励。与现有技术相比，本发明可为微网电能交易方法提供科学理论和技术支撑，在微网中的应用可促进微网达到去中心化、去信任、抗篡改、系统运行损耗小、经济收益高、用户积极参与等优势。为微电网创造繁荣、安全的电能交易环境，具有明显的技术价值和现实意义；同时，也丰富了区块链能源领域的研究内容，促进了区块链能源领域共识机制的发展，具有积极的学术价值。

技术领域

本发明涉及电能交易领域，特别是一种基于能量证明共识机制的区块链电能交易方法。

背景技术

微电网是未来分布式发电系统的一个重要组成部分，能够集成多种类型的可再生能源，同时微网的区域互助能力可以提高电网应对突发灾害的能力，是新能源体系结构和能源管理模式的重要发展方向。然而微网的传统集中式调度运行维护成本高，保存和处理信息的中心单元一旦因自然灾害或误操作发生故障，或者遭受到网络黑客的恶意攻击，整个系统将面临瘫痪的风险。为实现微网内部资源的优化配置，建立健全多元融合、自趋优运行、高效配置的电能生产和消费模式，需要更加安全可信、灵活可靠的微电网调度方法和电能交易机制。

区块链作为一种新兴的计算机技术，具有去中心化、无需信任积累、不可篡改等特点，运用区块链技术能够彻底解决交易双方存在的信任问题，能够帮助微网系统中的交易双方实现交易合约的自动执行，完成价值的自由转换。区块链技术是一种将智能合约、点对点传输、分布式数据储存、共识机制、新密码学算法等多种计算机技术进行深度融合的新型技术。它具备数据共享、社区共治、记录溯源和信息安全这四个主要价值。区块链技术可以有效简化微电网电力交易模式，降低电力交易产生的成本，推动分布式能源就地消纳成为可能。

然而，现有大多数中外文献中微网的区块链交易采用的主要是点对点(P2P)电能阻塞交易模式。这种模式存在一个问题：对于某个用户来说，一次最划算的电能交易对于整个微网系统来说，未必是最优潮流，这可能导致系统的输电损耗增加，并不能达到整个系统的最优潮流。例如：某个时刻，售电用户A的售电价格很低，售电用户B售电价格较高。购电用户C于是向A购电。但此时从最优潮流和输电损耗角度看，C向价格较高的B购电输电损耗更小。整个微网中，这种较高损耗的点对点阻塞交易大量发生，会导致微网整个系统的输电损耗增加，从而达不到最优潮流。微网的点对点电能阻塞交易模式，容易造成用户经济利益与系统输电损耗之间的矛盾。目前的文献中提出了一些优化调度策略，但只能缓解此矛盾，并不能从根本上解决该矛盾。

以上问题存在的根本原因是：目前采用区块链框架进行电能交易的技术方案中，没有研发出深度结合电能物理特性的区块链共识机制。目前能源领域使用的共识机制大多采用金融领域的传统区块链共识机制，如DPoS等。然而金融领域的共识机制能否直接“移植”到电能交易领域？经过前期研究，认为在区块链网络中，金融交易的成本与交易节点的地理位置关系不大。不论两个节点身处世界不同角落，其交易成本与在同一城市基本相同。然而电能交易却要考虑交易节点的地理位置距离，传输损耗，最优潮流等问题。所以把金融领域的区块链共识机制直接移植到能源领域，必然会产生一些“水土不服”的情况。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种基于能量证明共识机制的区块链电能交易方法，简化电能交易流程，促使电力系统达到经济最优，损耗最小。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种基于能量证明共识机制的区块链电能交易方法，包括：

在一段时间内，在分布式新能源微网中，“能量证明”以节点发电量作为工作量，通过竞争发电获得记账权和出块奖励；节点产生的电能越多，获得记账权的概率就越大，具体步骤如下：