基于区块链的多微网系统去中心化交易研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:habenladan
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随着分布式发电技术的兴起和提高能源用户供电服务质量的迫切需要,越来越多的微电网即微网被集成到分布式网络中为能源用户服务。这些微电网正在逐步形成一个多微网系统,对未来的能源供应将起到重要作用。由于分布式的微网属于不同的市场主体,控制与决策相互独立,因此分布式微网的集中控制和运行可能会引起许多问题。此外,建设集中控制中心不仅增加了经济投资成本,还带来了维护能源用户公平的问题,从社会层面上来讲额外增加一个机构又可能会引起许多问题。因此,能源供应“去中心化”是未来能源供应一种较为可行的解决方案。本文针对能量供应“去中心化”中不可或缺的一环—交易机制问题,展开研究,提出基于区块技术的多微网去中性化交易方案。首先,基于拍卖报价方式设计了点对点式电能交易策略,将整个匹配交易过程划分为报价与出清两个阶段。在报价阶段,各微网公布自身交易信息,从而确定微网的售电或购电角色。对于售电类型微网的售电优先级,在综合考虑环境与发电规模因素的基础上设计统一权重出清算法进行排序,以形成能源销售单元序列SESU。在兼顾考虑多微网系统经济效益的基础上,购电类型微网形成的能源购买单元序列SEBU则由投标价格递减算法决定。在出清阶段,根据能源形成的销售单元及购买单元序列,采用中间市场费率模式匹配交易对象。基于拍卖的点对点式交易策略与传统交易策略的对比结果表明:点对点式交易策略成本降低率最大可达40%。其次,研究了区块链底层技术在多微网交易上的应用,设计了基于区块链技术的交易模式,将非对称加密算法应用于微网之间的信息传递过程,从而确保信息的真实可靠性;将智能合约技术应用于交易达成后的电能转移过程,从而确保电能的自动强制转移;设计了匹配阶段与执行阶段呈阶梯状的交易周期结构。根据UTXO交易模型与账户模型设计了多微网系统电能积分账户模型。为进一步解决分布式微网对交易方案的共识问题,设计了基于记账、报价、申报电量、信息交互速度、电能质量等因素的评价机制。在改进实用性拜占庭容错算法基础上,将评价机制引入共识流程,设计了基于评价的共识算法,并通过算例验证了所提出共识机制的有效性。最后,为实现所提出的交易策略与共识算法,设计了基于Hyperledger Fabric的交易模式,并利用Vmware Workstation14 Pro虚拟机配置Linux Centos7操作系统部署Fabric1.1网络仿真实现点对点式的转账操作,从而验证了基于Fabric网络的点对点式交易可操作性。同时,为确保交易方案的可行性,基于功率传输因子对线路进行安全校验,针对潮流越限的线路,利用功率传因子确定微网的潮流贡献度以及阻塞管理电价,设计了通过阻塞管理电价调整微网报价的分布式阻塞管理方法并提出“抢占输电通道”办法。最后算例对所提出的阻塞管理方案进行仿真验证,结果表明所提出的分布式阻塞管理方法可有效地解决线路阻塞问题。
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