[发明专利]一种虚拟电厂交易区块链及其信用评价方法及其共识机制

说明书

本发明公开了一种虚拟电厂交易区块链，包括主链与侧链，所述主链部署在资源聚合层，所有聚合商和市场主体都可申请成为主链节点，从而参与能源及服务交易；所述侧链部署于分布式资源层，包含小规模的分布式电源、居民用户等利益主体；所述资源聚合层用以协调聚合商、大容量电源、大规模储能等市场主体与电力市场；所述分布式资源层用以协调小规模的分布式电源、居民用户等市场主体与聚合商。及其信用评价方法及其共识机制。可在大规模节点接入的情况下，快速、安全、高效的完成对电力交易和数据的共识，便于各大小市场主体的安全准入与退出，提高了区块链系统的弹性。

技术领域

本发明主要涉及区块链领域，尤其涉及一种一种虚拟电厂交易区块链及其信用评价方法及其共识机制。

背景技术

现有配电侧用户用能模式丰富，分布式电源投资主体多样。然相关利益主体复杂，各主体之间以及电网与个主体之间的交互成本昂贵，利益分配机制对所有市场参与者并不公开透明，增加了交易过程中的信用成本。亟需利用虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)管理模式突破灵活性资源分层互动模式，构建可信的市场交易环境。区块链技术的公开透明、不可篡改的特点使其在虚拟电厂可信交易方面具有优势。

共识机制是在分布式系统中达成一致的过程，是区块链系统的关键技术之一，在区块链系统中，共识机制主要解决谁来产生区块和谁来验证区块的问题。在电力交易方面，某些技术方案提出一种委托权威证明(DPoA)共识机制对区块链节点进行信用评价与激励，通过构造履约信用函数和验证奖励函数对链上节点的交易履约与交易验证情况进行量化评价；另有一种技术方案提出一种基于信用评分的电力交易区块链改进RAFT共识机制，利用信用评分的方式替代节点投票避免选举纠纷，通过设置审核节点提高RAFT对恶意节点的适应能力，并通过实例模拟验证了所提机制的有效性和快速性；另有一种技术方案提出一种适用于能源区块链的动态信用度的DPBFT算法，该方法提升了交易处理速度，适合于能源领域的区块链应用。一种技术方案提出提出一种基于信誉值投票与随机数选举的RN-VPBFT共识算法,具有更低的通信复杂度及更好的去中心化特性。另有一种技术方案提出了一种基于实用拜占庭容错(PBFT)算法的多能源交互主体共识方法,分别针对能源监管主体下和能源对等主体下的能源区块链网络,使多能源主体在不诚实和互不信任的情况下,均可达成有效共识。另有一种技术方案提出提出了一种基于权重的区块链共识优化算法，以实现虚拟电站中快速高效的能源交易。

然而，虽然区块链能一定程度抵御恶意攻击，但恶意节点仍可以通过干扰区块共识的方式发动攻击，实现降低共识效率、窃取隐私信息等目的。由于电力交易数据共识需要具有隐私性、高效性等要求，因此需要及时发现恶意节点，尽早降低恶意节点对共识的影响。但目前主流共识算法较少考虑恶意节点的攻击。考虑到业务模式的升级和用户数量的快速增长，电力数据的区块共识需要较高的交易吞吐量和较低的交易时延，需要设计适合未来大规模电力交易的共识机制。但目前主流共识算法的共识效率较低，无法应对海量电力数据的交易。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种虚拟电厂交易区块链及其信用评价方法及其共识机制，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题包括：

(1)设计虚拟电厂区块链可信交易架构，提出虚拟电厂扁平化交易体系与相应的区块链系统部署方式。

(2)划分虚拟电厂区块链交易系统中的节点类型，从交易评价、工作可靠性与记账能力方面设计了市场主体信用评价体系。

(3)提出适应虚拟电厂交易的分布式共识机制VPP-PBFT。基于信用值完成包括选主在内的区块链系统节点状态变更，增加监督节点监督系统的共识过程，并基于此简化传统PBFT共识算法原有的一致性协议。