隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)以及分布式發(fā)電、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、需求側(cè)響應(yīng)的普及，大量消費(fèi)者將進(jìn)化為產(chǎn)消者，可再生能源能夠?qū)崿F(xiàn)局部消納，減少能量傳輸過(guò)程中的損耗，實(shí)現(xiàn)“零邊際成本社會(huì)”。大量產(chǎn)消者的接入將會(huì)產(chǎn)生新的商業(yè)模式，形成電力的自由雙邊交易。市場(chǎng)參與主體的增加使得交易信息的海量化，對(duì)電力交易進(jìn)行管理難度大大增加，因此需要尋求一種有效的方式來(lái)管理電力交易。
如何對(duì)電力交易管理?對(duì)交易的管理有中心機(jī)構(gòu)管理和市場(chǎng)成員自發(fā)管理2種方案。采用中心機(jī)構(gòu)管理的方法存在以下缺陷：首先，中心機(jī)構(gòu)需要雇傭大量人員對(duì)中心數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)，在交易清算的過(guò)程中，要與銀行等第三方金融機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息的頻繁校對(duì)，成本較高。第二，從信息安全角度上來(lái)說(shuō)，一旦中心機(jī)構(gòu)受到攻擊，數(shù)據(jù)可能丟失或被篡改，釀成嚴(yán)重后果。此外，過(guò)度中心化導(dǎo)致信息不對(duì)稱，中心機(jī)構(gòu)掌握市場(chǎng)的所有交易信息，用戶隱私難以保障，可能存在利用中心權(quán)力損害參與者利益的情況。
鑒于以上問(wèn)題，本文提出采用區(qū)塊鏈技術(shù)讓市場(chǎng)參與者對(duì)交易進(jìn)行自發(fā)管理。區(qū)塊鏈技術(shù)是分布式存儲(chǔ)的賬本，每個(gè)區(qū)塊相當(dāng)于賬本中的一頁(yè)，記錄了一段時(shí)間內(nèi)的交易信息以及上一個(gè)區(qū)塊的哈希值。區(qū)塊按時(shí)間順序相連，形成區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈被記錄在網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)中，由所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每一筆交易都是可追溯且難以篡改的。因此在交易雙方進(jìn)行交易時(shí)，可以通過(guò)查閱之前的交易記錄來(lái)驗(yàn)證交易是否能夠達(dá)成。此外，在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)上引入智能合約，能夠擴(kuò)展區(qū)塊鏈的功能。交易雙方能夠事先將達(dá)成的協(xié)議以代碼的形式存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，當(dāng)合約執(zhí)行時(shí)間到來(lái)時(shí)，智能合約將會(huì)根據(jù)事先的協(xié)定自動(dòng)執(zhí)行，完成價(jià)值的轉(zhuǎn)換，從而解決交易雙方之間的信任問(wèn)題。由于交易被記錄在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)受到攻擊時(shí)，受到攻擊的節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)未收到攻擊的節(jié)點(diǎn)重建數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)安全性。
主要圖表1
區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域比較有代表性的應(yīng)用是LO3Energy與ConsensusSystems合作設(shè)計(jì)運(yùn)行的紐約微電網(wǎng)區(qū)塊鏈?zhǔn)垭婍?xiàng)目。這2家公司在紐約布魯克林的一個(gè)小街區(qū)為十戶住戶建立了一個(gè)基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可交互分布式光伏售電平臺(tái)TransActiveGrid。平臺(tái)上的光伏發(fā)電者和電力消費(fèi)者可以基于區(qū)塊鏈，不依賴于任何電力公司，直接交易光伏電力。此外，還有文獻(xiàn)提出用電子貨幣表示電力，將電力當(dāng)成普通商品進(jìn)行買賣。
然而，完全按照市場(chǎng)達(dá)成的電力交易可能不符合網(wǎng)絡(luò)約束條件，因此應(yīng)該對(duì)電力交易進(jìn)行安全校核。之前關(guān)于利用區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)電力交易的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)都僅把電力交易當(dāng)成普通商品交換，沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)約束，在實(shí)際應(yīng)用中缺乏可行性。在分布式安全校核方面，之前的文獻(xiàn)通過(guò)迭代的方式計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的相角，進(jìn)而求出線路功率。然而其迭代式不能保證收斂性，且迭代次數(shù)過(guò)多，需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
本文在之前有關(guān)區(qū)塊鏈的文獻(xiàn)和具體應(yīng)用案例的基礎(chǔ)上，考慮網(wǎng)絡(luò)約束，提出了利用區(qū)塊鏈和智能合約進(jìn)行電力交易管理的方案，在保障電網(wǎng)安全的情況下實(shí)現(xiàn)了電力市場(chǎng)參與者對(duì)交易自行管理，解決了電力市場(chǎng)參與者之間的信任問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中具有更強(qiáng)的可行性。
在分布式安全校核方面，本文改進(jìn)了之前文獻(xiàn)中的分布式計(jì)算潮流的算法，提出了基于逐次超松馳(SOR)迭代法的分布式潮流計(jì)算法，減少了迭代次數(shù)，增強(qiáng)了收斂的穩(wěn)定性。
解決的問(wèn)題和意義
本文提出了一種利用區(qū)塊鏈對(duì)電力交易進(jìn)行管理的方法。采用弱中心化的架構(gòu)，利用區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)讓全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)自主對(duì)交易信息進(jìn)行維護(hù)和管理以及資金的自動(dòng)轉(zhuǎn)移。在原有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上考慮了電網(wǎng)交易的安全問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中具有更強(qiáng)的可行性。
在安全校核和阻塞管理方面，本文比較了分布式和集中式的2種安全校核方案，考慮到今后電力交易去中心化的發(fā)展趨勢(shì)，傾向于采用分布式安全校核的方案。此外，本文改進(jìn)了原有的分布式安全校核方法，減少了迭代次數(shù)，加強(qiáng)了算法的收斂性。
主要圖表2
