區塊鏈與金融領域應用(電能計量和交易領域，區塊鏈技術的電能計量與交易終端)

2023-10-29

隨著分布式發電、電動汽車V2G技術和能源互聯網的發展，以及電力市場化改革的推進，大量的電力消費者將演變為電力的產消者，電力雙邊交易將獲得較快的發展。對于雙邊交易的管理，有中心化機構管理和去中心化管理兩種模式。隨著市場參與主體的增加，中心化機構管理模式的運營管理成本將顯著增加，信息安全性較差的弱點也將逐漸暴露。而在缺乏中心化機構管理的情境下，電力市場交易主體間又存在著難以解決的信任問題。

[0003] 區塊鏈技術起源于化名為“中本聰”的學者在2008年發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》。區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算范式。

[0004] 在區塊鏈技術中，一定時間間隔內的多筆交易的交易信息被打包成區塊，而區塊則被按時間順序連接成鏈，從而形成了區塊鏈。區塊鏈技術中的智能合約可視作一段部署在區塊鏈上可自動運行的程序，其運行在虛擬機中，具備一定的容錯機制。區塊鏈技術中目前常用的共識機制主要有P〇W (Proof of Work)、PoS (Proof of Stake)、DPoS (Delegated Proof of Stake)、PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance)〇

[0005] 區塊鏈技術通過對分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術的集成應用，解決了去中心化系統中的信任問題，簡化了交易的中間環節，降低交易成本。在電能計量與交易系統中應用區塊鏈技術，能夠為去中心化模式下的電力雙邊交易提供可靠的支持。

問題拆分

包括：(1)電能交易模塊，根據交易觸發條件和市場報價情況生成電能交易；(2)交易檢查模塊，檢查電能交易的合法性；(3)區塊處理模塊，將設定時間間隔內的合法電能交易的交易信息打包生成新區塊；根據設定的共識機制驗證一致性后，將新區塊串聯至區塊鏈的尾部；(4)控制模塊，調用數據存儲模塊、通斷控制模塊和電能交易模塊；(5)雙向電能計量模塊；(6)數據存儲模塊；(7)通斷控制模塊。由本終端構成的電能計量與交易系統將具備存儲數據不可篡改、高容錯的特性；其分布式的數據存儲有利于維護系統的信息安全，其存儲數據不可篡改的特性有利于保障電力市場各參與主體的利益。

問題解決

1. 一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于包括：

(1) 電能交易模塊，根據用戶預先設置的交易觸發條件和市場的電能報價情況，通過智能合約生成用電方與供電方之間的電能交易；

(2) 交易檢查模塊，根據預定義的交易檢查規則，檢查電能交易的交易信息的合法性。如果各項檢查均通過，將該筆交易標記為合法交易并在區塊鏈網絡內廣播；

(3) 區塊處理模塊，將設定時間間隔內的通過檢查的合法電能交易的交易信息打包生成新區塊;接入同一區塊鏈網絡的所有電能計量與交易終端的區塊處理模塊收到新區塊并根據設定的共識機制驗證一致性后，將新區塊串聯至區塊鏈最長鏈的尾部；

(4) 雙向電能計量模塊，測量數據包括:交流電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率和正反向電能，并將測量數據傳輸至控制模塊；

(5) 數據存儲模塊，用于存儲記錄電能交易信息的區塊鏈和雙向電能計量模塊的測量數據；

⑹通斷控制模塊，由控制模塊調用，控制供電方或用電方與輸電線路連接的通斷；

(7)控制模塊，根據合法的電能交易的交易信息、雙向電能計量模塊的測量數據和設定的控制規則，調用數據存儲模塊、通斷控制模塊和電能交易模塊。

2. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述電能交易模塊中的用戶預先設置的交易觸發條件包括:用電時間/供電時間、用電量和單位電能交易價格區間，所述市場的電能報價情況包括:用電時間/供電時間、電能成交價格、過網費、網損電費。

3. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述用電方指代的對象包括:用電器、居民用戶、用電企業、售電公司或電網公司;所述供電方指代的對象包括:發電設備、發電家庭、發電企業、售電公司或電網公司。

4. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述電能交易的交易信息包括:用電方信息、供電方信息、交易電量、交易金額、用電時間/供電時間和供電線路信息。

5. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述交易檢查模塊的交易檢查規則包括:檢查發電方與購電方地址是否合法、檢查發電方與購電方是否具備完成該筆電能交易的資質、檢查交易內容是否符合電力交易的相關法規；僅當以上各單項檢查全部通過，該筆電能交易檢查通過;否則，該筆電能交易檢查不通過。

6. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述控制模塊設定的控制規則包括:將雙向電能計量模塊的測量數據實時存入數據存儲模塊;將區塊鏈數據存入數據存儲模塊;若某筆電能交易檢查不通過，控制模塊調用電能交易模塊重新生成電能交易；當用電方/供電方交易剩余電量不足或用電時間/供電時間將結束時，控制模塊調用電能交易模塊重新生成交易；當用電方/供電方交易剩余電量為零或用電時間/供電時間結束時，若無法達成新的合法的電能交易，控制模塊調用通斷控制模塊切斷用電方/供電方與輸電線路的連接。

7. 根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端，其特征在于:所述基于區塊鏈技術的電能計量與交易終端既可用于用電方也可用于供電方的電能計量與交易，安裝所述終端的對象在不同時間段可作為用電方或供電方。