區(qū)塊鏈技術-全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調度交易方法

[全]區(qū)塊鏈技術-全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調度交易方法近年來相關機構提出了建設全球能源互聯(lián)網戰(zhàn)略，實現(xiàn)清潔能源在全球范圍內的優(yōu)化配置，全球能源互聯(lián)網將推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求，然而在全球能源互聯(lián)網落地和實施過程中，面臨著全球范圍內能源調度和交易信任缺失和中心化問題。區(qū)塊鏈的理念與全球能源互聯(lián)網理念相吻合，有利于整合能源網、信息網、交通網，在沒有中心化中介機構的基礎上，建立去中心化、去信任的全球能源互聯(lián)網體系架構，促進全球能源互聯(lián)網落地。全球能源互聯(lián)網要求在不同國家主體之間建立可信交易和調度，由于能源具有國家重要戰(zhàn)略資源的屬性，是關系國計民生的重要基礎設施，因而中心化的機構組織很難獲得各方認可，采用去中心化、去信任的點對點方式在智能設備或能源主體之間直接交易，具有良好的成本優(yōu)勢和較高的可行性，而全球能源區(qū)塊鏈將有助于在沒有中介信任的前提下，在不同主體之間建立可信平等的直接交易，獲得各方認可。通過構建“全球能源區(qū)塊鏈”，并使之成為全球能源互聯(lián)網公共基礎信息平臺，支持國家或機構平等接入，實現(xiàn)各國之間公平、點對點、可信、實時能源調度和交易，使我國處于全球能源互聯(lián)網的主導核心地位?；谔馗邏?智能電網，實現(xiàn)”一極一道”清潔能源與世界各地消費者之間的無縫連接，實現(xiàn)跨國跨地域直接點對點交易。用戶坐在家中可以選擇使用國外的清潔能源，而區(qū)塊鏈則輔助完成各項操作，包括調度交易等過程。綜上所述，全面考慮全球能源互聯(lián)網建設和運行中的安全、效率問題，現(xiàn)有技術存在的問題是：全球能源互聯(lián)網面臨著不同國家或主體之間能源交易信任缺失和中心化問題，需要一種滿足去中心化、去信任、去中介的調度交易機制，實現(xiàn)多主體分布式決策，從而得到各方認同支持。另外，隨著能源互聯(lián)網的發(fā)展，能源系統(tǒng)與信息系統(tǒng)深度融合，各類信息安全問題更容易滲透，全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)面臨著嚴重的安全和效率問題，易引發(fā)系統(tǒng)故障。比如在2016年烏克蘭停電事故中，黑客獲取了變電站監(jiān)控系統(tǒng)服務器的操作權限，進行了惡意倒閘操作，切除了變電站所帶負荷。問題拆分通過構建基于全球能源區(qū)塊鏈的全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)，全球能源區(qū)塊鏈將發(fā)揮分布式賬簿的作用。利用全球能源區(qū)塊鏈在海量的智能設備之間建立了低成本的相互直接溝通的渠道；同時又通過去中心化的共識機制提高了全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)的安全性和私密性，利用可靠的數(shù)學加密算法保護用戶的隱私；通過分布式決策，各個組織機構共同參與，提升認可度。最終實現(xiàn)全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)的自我管理和維護，將全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)轉變?yōu)橐粋€去中心化、自組織、自調節(jié)的系統(tǒng)，實現(xiàn)無需中介信任的點對點價值傳輸、安全的分布式數(shù)據(jù)共享，構造一個全球能源互聯(lián)網分布式平臺。問題解決針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調度交易方法。其核心思想描述如下:將涵蓋多個國家、機構的能源生產者、傳輸者、消費者統(tǒng)一接入全球能源區(qū)塊鏈，利用區(qū)塊鏈及智能合約技術自動記錄和保存所有生產、消費、傳輸數(shù)據(jù)，同時基于區(qū)塊鏈中存儲的不可篡改大數(shù)據(jù)，預測、分析各類用戶行為，比如根據(jù)天氣和歷史數(shù)據(jù)預測光伏太陽能的發(fā)電能力，分析用戶的能源消費行為并預測能源需求等。在全面掌握準確實時供需信息的基礎上，實現(xiàn)基于拜占庭容錯共識機制的分布式調度策略，能源調度由中心化向分布式轉變，各方用戶機構廣泛參與，利用群體智慧提高調度及交易的精準度和效率。[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調度交易方法，所述基于全球能源區(qū)塊鏈的分布式能源調度交易方法包括：[0006]步驟一，各種清潔能源設備準確預測下一個時段的發(fā)電量，主要采取基于大數(shù)據(jù)的預測方法，數(shù)據(jù)存儲全球能源區(qū)塊鏈中，其中包括天氣數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及設備狀態(tài)數(shù)據(jù)等，構建基于大數(shù)據(jù)的預測模型；[0007]步驟二，與清潔設備連接且內置智能合約的設備裝置向全球能源區(qū)塊鏈網絡預選節(jié)點發(fā)送請求確認，預選節(jié)點間利用拜占庭容錯共識算法進行共識(具體過程如圖3所示），并將共識結果返回智能設備；（說明：智能合約是一組自動執(zhí)行的計算機程序，是區(qū)塊鏈的重要特性之一，是可編程交易的技術基礎。）[0008]步驟三，利用智能合約自動將達成共識后的清潔能源發(fā)電信息寫入全球能源區(qū)塊鏈，并永久加密保存，其他設備或節(jié)點可以讀取區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)；[0009]步驟四，用電客戶根據(jù)自己的生產生活需要，預估用電需求，并將某個時段的用電需求信息發(fā)送給智能合約設備；[0010]步驟五，內置智能合約的設備向區(qū)塊鏈預選節(jié)點發(fā)送此客戶需求信息，由所有預選節(jié)點共識確認；[0011]步驟六，確認后的信息由智能合約自動寫入全球能源區(qū)塊鏈，并永久加密存儲，其他設備或節(jié)點可以讀取區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)；至此步驟，在全球能源區(qū)塊鏈中存儲了經過共識機制確認的準確供需信息；[0012]步驟七，預選節(jié)點根據(jù)記錄在區(qū)塊鏈中的供需信息，綜合考慮儲能、電動汽車等資源，采取路徑最優(yōu)化匹配策略和減少能源損耗的原則，確定能源最優(yōu)化調度配置，詳細過程如圖4所示；[0013]步驟八，調度的結果記入區(qū)塊鏈，并驅動電力系統(tǒng)自動執(zhí)行，支持能源路由器實現(xiàn)能源智能調度。[0014]進一步，所述步驟二、五的共識過程基于拜占庭容錯算法，包括：[0015](1)內置智能合約的智能設備向預選節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)寫入請求；[0016]⑵預選節(jié)點將要寫入數(shù)據(jù)發(fā)送給其他所有預選節(jié)點；[0017](3)預選節(jié)點分別分析自己收到的數(shù)據(jù)，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)及設備基本參數(shù)等信息，核對數(shù)據(jù)的準確性和可信度，分析結果即是否確認要寫入數(shù)據(jù)發(fā)送給其他節(jié)點；[0018](4)預選節(jié)點根據(jù)自己接收到的確認信息及數(shù)據(jù)分析結果，確定是否要提交確認信息到智能設備，如果不確認則不發(fā)送；[0019]智能設備根據(jù)收到的應答信息，根據(jù)預先設定的規(guī)則達成共識，數(shù)據(jù)寫入區(qū)塊鏈，否則數(shù)據(jù)不能寫入區(qū)塊鏈，共識失敗。[0020]根據(jù)上述描述，如果系統(tǒng)中有3f+l個預選節(jié)點，那么共識過程可以容忍出現(xiàn)故障或欺詐的預選節(jié)點不超過f?個。每一個客戶端的請求需要5個階段才能完成，通過采用兩次兩兩交互的方式在預選節(jié)點達成一致之后再執(zhí)行客戶端的各項操作。[0021]進一步，所述步驟七的分布式調度(如圖4所示)利用收集到的供需信息，在供需之間建立匹配，實現(xiàn)能源的點對點直接交易。[0022]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識機制的分布式能源調度交易方法的新能源發(fā)電系統(tǒng)。[0023]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識機制的分布式能源調度交易方法的家用電器。[0024]本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述基于共識機制的分布式能源調度交易方法的電動汽車。[0025]本發(fā)明利用全球能源區(qū)塊鏈安全加密技術，某種程度上可以提高信息安全等級，抵御部分網絡攻擊。全球能源區(qū)塊鏈可以從三方面增強信息安全性:攔截身份盜竊、防止數(shù)據(jù)篡改、阻止拒絕服務攻擊。其中，通過去中心化透明的數(shù)據(jù)源，給用戶提供了驗證數(shù)據(jù)真實性的渠道，從而實現(xiàn)攔截身份盜竊;通過直接在區(qū)塊鏈備份中驗證密鑰和簽名，用區(qū)塊鏈節(jié)點的透明、分布式證明替代私鑰的保密性，防止數(shù)據(jù)篡改;通過分布式DNS將域名置于所有參與者的控制之下，使任何單個機構無法單獨控制，阻止拒絕服務攻擊。[0026]通過構建基于全球能源區(qū)塊鏈的全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)，在全球能源互聯(lián)網系統(tǒng)中，當數(shù)十億個設備自動交互信息時，全球能源區(qū)塊鏈將發(fā)揮分布式賬簿的作用。利用全球能源區(qū)塊鏈在海量的智能設備之間建立了低成本的相互直接溝通的渠道；同時又通過去中心化的共識機制提高了全球能源互