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摘要：在微电网交易的应用场景中，针对不依赖于可信第三方与额外信任假设难以在纯分布式微电网中进行信任管理与交易的问题，本文借助区块链与匹配机制设计了适用于微电网交易主体信任评价的方法，以实现对分布式微电网中主体的信任管理。基于主体的历史交易完成比，对每个电力售卖者进行信用评分，通过信用-价格匹配机制，在电力交易过程中结合给出的售电价格，使用户和电力公司在相互之间没有信任的前提下匹配到最适合的交易对象，完成电力交易。
关键词：区块链;微电网电力交易;联盟链;数据隐私;高效交易
引言
针对分布式微电网新能源电力交易问题，基于主体的历史交易完成比提出一种适用于交易的匹配策略。将匹配度量化为对实体信用与电力售价的考察，并借助区块链实现信用数据的有效共享与周期评估。当消费者在进行购电行为收到不同生产者的电价信息时，可从区块链账本中得知该生产者的交易信用值，并筛选出合适的交易方。算例分析表明：所提策略能够有效量化信用，结合售电价格匹配到最适合的交易方。
1基于区块链的网络模型
1.1通信网络模型
基于区块链的通信网络模型的拓扑结构如图1所示，其组成元素为：监管机构，包括分布式新能源交易联盟以及负责传输电力、保障交易的电网公司;电力公司，分为新能源发电和常规能源发电，新能源包括风能、太阳能等，常规能源包括水力发电、火力发电等;电力消费方，主要指充电桩、居民用户、工厂等。所有参与方构成电力交易的主体，各交易主体与运行区块链节点的智能设备一一对应，每个节点的智能设备代表该节点的账户地址，通过智能设备记录的电量变化来表示交易信息，在电力交割阶段结束时，智能设备可通过通信网络反馈发用电数据以触发交易结算。
1.2初始化信息
为了能够方便响应分布式微电网交易所DME中各主体间的交易，电网公司、信息中心等相关部门需明确所有参与者的真实身份，且参与者的交易数据存在一定的隐私性，不应被DME外的主体随意读取，因此，本文选择联盟链作为实现方案。为了清晰地知道每个节点的真实身份，分发公钥和对应的私钥，将这些明文数据通过区块链直接上链，这些数据能方便其他参与方直观了解相应节点的身份信息。电力公司身份信息为I，消费主体身份信息为J。其中IDname、address、phone、type分别表示营业账号、公司地址、公司电话、能源类型，这是明确的公开数据，其真实性可以通过联盟链中作为监管节点的政府相关部门等权威节点确认，监管节点同时负责微电网电力交易联盟中新成员加入的身份认证，防止假冒身份者进入微电网电力交易中，交易交割阶段每个区块都记录一个主体达成的交易。
2电力交易交割策略
发布交易请求配电网的所有电力交易参与方时刻监听配电網通信网络的区块链信息。消费主体提交拟交易电量，用自身的私钥加密再经Hash算法产生电力交易需求信息摘要后，将加密的摘要与电力交易需求信息加入区块链中，并通过配电网通信网络向配电网的所有电力交易参与方广播包含该电力交易需求的区块链信息。定义3申报信息。申报信息s=（j），t，e，jsig（te）。其中，j为消费主体的身份标识，在入网时颁发，且不可改变;t为时间凭证，由消费主体向认证机构申请，是消费主体在申报发出时所处的时间点证明;e为申报电量，由消费主体自主发起;jsig（te）为消费主体对交易发起时间和申报电量的数字签名。消费者发布自身的申报信息到区块链网络中，每个电力公司接收包含最新交易请求的区块链信息，并根据自身的发电情况判断是否接受该电力交易。如果不接受，则忽略该交易。如果有交易意向，则对消费主体申报的电量进行检测，然后根据发布电力申报信息的参与方公钥解密发布方的Hash摘要，并与收到的电力交易需求信息的Hash计算值进行比较验证。
当2个信息摘要的数值一致时，则可判断该区块链信息没有被伪造或篡改，是发布方发出的真实电力交易请求;反之，则丢弃该区块链信息。验证通过后电力公司用自身的私钥加密有交易意向的区块链信息并发给该电力交易需求的发布方。
3 基于区块链的微电网电力交易设计
合同公司分为两部分：会议服务器和仓储服务器。交易服务器主要用于用户配对以及交易的实施和完成，还需要支持电子货币转换（如比特币）和货币兑换业务，这些业务储存关于每项交易的全部信息。电力交换系统可分为三个部分：用户登记、数据隐私保护设计和兼容性机制。
3.1用户注册
在用户登记时，用户需要向控制中心提供自己的身份信息，该中心将根据用户信息制作公用钥匙和专用钥匙，一旦中心登记后，该中心将成为该网络的合法用户。交易前的合法用户，由于合同“聚合”商将所有部件都保存在信息网络中，因此在小功率网络中，他们在进行交易时只需要数据头验证，他们能够完成交易，这大大减少了用户需要储存的信息，大大节省了储存资源，并提高了效率。
3.2数据隐私设计
通过多种手段保护隐私。通过若干手段，可在每项交易中建立新的账户，作为保护买方和能源销售商信息的一种手段。确定动态“b”数字，以确定是否需要重新创建用户，如果卖方需要的替代货币少于b，则无需设立新账户，反之亦然。如果他们完成审查一种模式，虽然对防御系统的攻击可能在一定程度上受到攻击，但这些数据的攻击可能会听到任何行动，攻击者可能会随意选择计算，从而盗取数据，因此使用。
结语
综上，随着太阳能、风能和生物量等新能源的开发和广泛应用，新能源以小型电网为形式的高渗透率将新能源与配电网连接起来，从根本上改变了配电网的能源结构。配电网络可以为小电网输送电力，也可以从小型电网的新能源接收能源，小型电网已经从单向转向双向，使能源结构更加复杂。与此同时，风能和太阳能受到诸如地理位置和天气条件等客观因素的影响，电力具有断断续续和不分青红皂白的特点，增加了分配网络中能源分配的不确定性。从能源利用的角度来看，负载多样化已导致结构和分配网络支持的微观流发生重大变化，这就需要新的良好的贸易和能源管理机制，以实现有效的能源分配。
参考文献：
[1]裴凤雀，崔锦瑞，董晨景，王海超，江海龙，何川，李永波，童一飞，杨雯，苑明海，丁坤.区块链在分布式电力交易中的研究领域及现状分析[J].中国电机工程学报，2021，41（05）：1752-1771.
[2]夏晨益，蔡青松，吴杰.基于PoA联盟链的微电网无报价交易机制[J].计算机系统应用，2020，29（11）：57-65.
[3]沈怡君. 基于区块链技术的微电网区域经济运行机制研究[D].中国矿业大学，2020.
[4]周步祥，杨明通，史述青，魏金萧，李祖钢，董申.基于区块链的微电网市场势博弈模型[J].电力系统自动化，2020，44（07）：15-22.
[5]郑雅男. 基于能源区块链的微电网调度及交易方法[D].华北电力大学，2019.
[6]薛磊. 基于区块链技术的光伏型微电网交易体系研究[D].电子科技大学，2018.
关键词：区块链;微电网电力交易;联盟链;数据隐私;高效交易
引言
针对分布式微电网新能源电力交易问题，基于主体的历史交易完成比提出一种适用于交易的匹配策略。将匹配度量化为对实体信用与电力售价的考察，并借助区块链实现信用数据的有效共享与周期评估。当消费者在进行购电行为收到不同生产者的电价信息时，可从区块链账本中得知该生产者的交易信用值，并筛选出合适的交易方。算例分析表明：所提策略能够有效量化信用，结合售电价格匹配到最适合的交易方。
1基于区块链的网络模型
1.1通信网络模型
基于区块链的通信网络模型的拓扑结构如图1所示，其组成元素为：监管机构，包括分布式新能源交易联盟以及负责传输电力、保障交易的电网公司;电力公司，分为新能源发电和常规能源发电，新能源包括风能、太阳能等，常规能源包括水力发电、火力发电等;电力消费方，主要指充电桩、居民用户、工厂等。所有参与方构成电力交易的主体，各交易主体与运行区块链节点的智能设备一一对应，每个节点的智能设备代表该节点的账户地址，通过智能设备记录的电量变化来表示交易信息，在电力交割阶段结束时，智能设备可通过通信网络反馈发用电数据以触发交易结算。
1.2初始化信息
为了能够方便响应分布式微电网交易所DME中各主体间的交易，电网公司、信息中心等相关部门需明确所有参与者的真实身份，且参与者的交易数据存在一定的隐私性，不应被DME外的主体随意读取，因此，本文选择联盟链作为实现方案。为了清晰地知道每个节点的真实身份，分发公钥和对应的私钥，将这些明文数据通过区块链直接上链，这些数据能方便其他参与方直观了解相应节点的身份信息。电力公司身份信息为I，消费主体身份信息为J。其中IDname、address、phone、type分别表示营业账号、公司地址、公司电话、能源类型，这是明确的公开数据，其真实性可以通过联盟链中作为监管节点的政府相关部门等权威节点确认，监管节点同时负责微电网电力交易联盟中新成员加入的身份认证，防止假冒身份者进入微电网电力交易中，交易交割阶段每个区块都记录一个主体达成的交易。
2电力交易交割策略
发布交易请求配电网的所有电力交易参与方时刻监听配电網通信网络的区块链信息。消费主体提交拟交易电量，用自身的私钥加密再经Hash算法产生电力交易需求信息摘要后，将加密的摘要与电力交易需求信息加入区块链中，并通过配电网通信网络向配电网的所有电力交易参与方广播包含该电力交易需求的区块链信息。定义3申报信息。申报信息s=（j），t，e，jsig（te）。其中，j为消费主体的身份标识，在入网时颁发，且不可改变;t为时间凭证，由消费主体向认证机构申请，是消费主体在申报发出时所处的时间点证明;e为申报电量，由消费主体自主发起;jsig（te）为消费主体对交易发起时间和申报电量的数字签名。消费者发布自身的申报信息到区块链网络中，每个电力公司接收包含最新交易请求的区块链信息，并根据自身的发电情况判断是否接受该电力交易。如果不接受，则忽略该交易。如果有交易意向，则对消费主体申报的电量进行检测，然后根据发布电力申报信息的参与方公钥解密发布方的Hash摘要，并与收到的电力交易需求信息的Hash计算值进行比较验证。
当2个信息摘要的数值一致时，则可判断该区块链信息没有被伪造或篡改，是发布方发出的真实电力交易请求;反之，则丢弃该区块链信息。验证通过后电力公司用自身的私钥加密有交易意向的区块链信息并发给该电力交易需求的发布方。
3 基于区块链的微电网电力交易设计
合同公司分为两部分：会议服务器和仓储服务器。交易服务器主要用于用户配对以及交易的实施和完成，还需要支持电子货币转换（如比特币）和货币兑换业务，这些业务储存关于每项交易的全部信息。电力交换系统可分为三个部分：用户登记、数据隐私保护设计和兼容性机制。
3.1用户注册
在用户登记时，用户需要向控制中心提供自己的身份信息，该中心将根据用户信息制作公用钥匙和专用钥匙，一旦中心登记后，该中心将成为该网络的合法用户。交易前的合法用户，由于合同“聚合”商将所有部件都保存在信息网络中，因此在小功率网络中，他们在进行交易时只需要数据头验证，他们能够完成交易，这大大减少了用户需要储存的信息，大大节省了储存资源，并提高了效率。
3.2数据隐私设计
通过多种手段保护隐私。通过若干手段，可在每项交易中建立新的账户，作为保护买方和能源销售商信息的一种手段。确定动态“b”数字，以确定是否需要重新创建用户，如果卖方需要的替代货币少于b，则无需设立新账户，反之亦然。如果他们完成审查一种模式，虽然对防御系统的攻击可能在一定程度上受到攻击，但这些数据的攻击可能会听到任何行动，攻击者可能会随意选择计算，从而盗取数据，因此使用。
结语
综上，随着太阳能、风能和生物量等新能源的开发和广泛应用，新能源以小型电网为形式的高渗透率将新能源与配电网连接起来，从根本上改变了配电网的能源结构。配电网络可以为小电网输送电力，也可以从小型电网的新能源接收能源，小型电网已经从单向转向双向，使能源结构更加复杂。与此同时，风能和太阳能受到诸如地理位置和天气条件等客观因素的影响，电力具有断断续续和不分青红皂白的特点，增加了分配网络中能源分配的不确定性。从能源利用的角度来看，负载多样化已导致结构和分配网络支持的微观流发生重大变化，这就需要新的良好的贸易和能源管理机制，以实现有效的能源分配。
参考文献：
[1]裴凤雀，崔锦瑞，董晨景，王海超，江海龙，何川，李永波，童一飞，杨雯，苑明海，丁坤.区块链在分布式电力交易中的研究领域及现状分析[J].中国电机工程学报，2021，41（05）：1752-1771.
[2]夏晨益，蔡青松，吴杰.基于PoA联盟链的微电网无报价交易机制[J].计算机系统应用，2020，29（11）：57-65.
[3]沈怡君. 基于区块链技术的微电网区域经济运行机制研究[D].中国矿业大学，2020.
[4]周步祥，杨明通，史述青，魏金萧，李祖钢，董申.基于区块链的微电网市场势博弈模型[J].电力系统自动化，2020，44（07）：15-22.
[5]郑雅男. 基于能源区块链的微电网调度及交易方法[D].华北电力大学，2019.
[6]薛磊. 基于区块链技术的光伏型微电网交易体系研究[D].电子科技大学，2018.