能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.005

电力建设 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (5): 38-47.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2019.05.005

• 能源互联网中的信息-物理融合系统 ·栏目主持汤奕副教授· • 上一篇下一篇

能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究

吕凛杰1，李刚2，呼静雅2，镇华3，向智宇3，周国亮1

1.国网冀北电力有限公司技能培训中心，河北省保定市 071051；2. 华北电力大学控制与计算机工程学院，河北省保定市071003；3. 远光软件股份有限公司，武汉市 430015

出版日期:2019-05-01
作者简介:吕凛杰（1978），男，硕士，讲师，主要研究方向为信息通信技术、大数据、网络安全；李刚（1980），男，博士，副教授，通信作者，主要从事智能电网与大数据、信息物理能源系统、故障预测与健康管理等方面的研究工作；呼静雅（1994），女，硕士研究生，主要研究方向为能源区块链技术、信息物理能源系统；镇华（1989），男，工程师，主要研究方向为智慧能源、能源区块链等；向智宇（1982），男，硕士，工程师，主要研究方向为区块链技术，能源互联网等；周国亮（1978），男，博士，教授，主要研究方向为电力大数据分析、智能电网等。
基金资助:
国网冀北电力有限公司科技项目（520184170002）；国家自然科学基金项目（51407076）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2018MS075）.

Research on Support Environment of User Side Pear-to-Peer Transaction in Energy Block Chain

LU Linjie1， LI Gang2， HU Jingya2， ZHEN Hua3， XIANG Zhiyu3， ZHOU Guoliang1

1. Skill Training Center of State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.， Baoding 071051，Hebei Province， China；2. School of Control and Computer Engineering， North China Electric Power University， Baoding 071003， Hebei Province， China；3. YGSoft Inc.，Wuhan 430015， China

Online:2019-05-01
Supported by:
This work is supported by National Natural Science Foundation of China （No. 51407076） and the Fundamental Research Funds for the Central Universities（No.2018MS075）.

摘要/Abstract

摘要： 能源互联网是传统能源转型和新能源发展的重要方向，区块链技术的弱中心化、防篡改、智能合约等特征天然适合能源互联网的交易需求。在能源互联网中开展点对点能源交易可以提高多主体效益，大力促进新能源建设。在此背景下，首先分析了区块链技术和能源互联网的可融合性；然后以能源局域网为应用场景，针对多元主体的特性，设计了一种满足能源区块链交易要求的融合共识与合约机制的多链结构支撑环境模型；最后从价值-信息-物理3个维度阐述了用户侧能源交易的实现方式及其优势，并对区块链技术在用户侧能源交易中的应用及扩展做了展望。

关键词: 能源互联网, 能源区块链, 能源局域网, 点对点交易

Abstract: Energy internet is an important direction of traditional energy transformation and new energy development. The characteristics of block chain technology， such as weak centralization， tamper-proof and intelligent contract， are naturally suitable for energy internet transaction needs. Developing peer-to-peer energy trading in energy internet can improve multi-agent benefits and vigorously promote new energy construction. Under this background， the integration of block chain technology and energy internet is firstly analyzed in this paper. And then， the consensus and contract mechanism are designed based on the application scenario of energy local network （ELN） and the characteristics of multi-agents. Meanwhile， a multi-chain structure is adopted to build a support environment model to meet the requirements of energy block chain transaction. Finally， the user-side energy is elaborated from three dimensions of value-information-physics. The realization of the transaction and its advantages are also discussed. The application and expansion of block chain technology in user-side energy trading are prospected.

Key words: energy internet, energy block chain, energy , local , network（ELN）, peer-to-peer transaction

中图分类号:

TM 73
TP 309

吕凛杰，李刚，呼静雅，镇华，向智宇，周国亮. 能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究[J]. 电力建设, 2019, 40(5): 38-47.

LU Linjie， LI Gang， HU Jingya， ZHEN Hua， XIANG Zhiyu， ZHOU Guoliang. Research on Support Environment of User Side Pear-to-Peer Transaction in Energy Block Chain[J]. Electric Power Construction, 2019, 40(5): 38-47.

参考文献

［1］孙宏斌，郭庆来，潘昭光. 能源互联网:理念、架构与前沿展望［J］. 电力系统自动化， 2015， 39（19）:1-8.
SUN Hongbin， GUO Qinglai， PAN Zhaoguang. Energy internet: Concept， architecture and frontier outlook［J］. Automation of Electric Power Systems， 2015， 39（19）:1-8.
［2］曾鸣，白学祥，李源非，等.基于复杂适应系统理论的能源互联网演化发展模型、机制及关键技术［J］.电网技术，2016，40（11）：3383-3390.
ZENG Ming， BAI Xuexiang， LI Yuanfei， et al. Development model， mechanism and key technology of energy internet based on complex adaptive system theory［J］. Power System Technology， 2016，40（11）：3383-3390.
［3］ZHANG N， YAN Y， XU S， et al. Game-theory based electricity market clearing mechanisms for an open and transactive distribution grid［C］// 2015 IEEE Power and Energy Society General Meeting（PESGM）. Denver：IEEE，2015.
［4］HAMMERSTROM D J， WIDERGREN S E， IRWIN C. Evaluating transactive systems: Historical and current U.S. DOE research and development activities［J］. IEEE Electrification Magazine， 2016， 4（4）:30-36.
［5］PRATT A， KRISHNAMURTHY D， RUTH M， et al. Transactive home energy management systems: The impact of their proliferation on the electric grid［J］. IEEE Electrification Magazine， 2016， 4（4）:8-14.
［6］PRINSLOO G， MAMMOLI A， DOBSON R. Participatory smart grid control and transactive energy management in community shared solar cogeneration systems for isolated rural villages［C］// 2016 IEEE Global Humanitarian Technology Conference （GHTC）. Seattle: IEEE， 2016.
［7］NAIR V V， NAIR U. Distributed energy integration and transactive energy framework for a developing economy［C］//2016 IEEE International Symposium on Technology and Society （ISTAS）. Kerala: IEEE， 2016.
［8］陈启鑫，刘敦楠，林今，等. 能源互联网的商业模式与市场机制（一）［J］. 电网技术， 2015， 39（11）:3050-3056.
CHEN Qixin， LIU Dunnan， LIN Jin， et al. Business models and market mechanisms of E-Net （1）［J］. Power System Technology， 2015， 39（11）:3050-3056.
［9］李刚，孟欢，周国亮，等. 基于区块链技术的微网能量管理探析与方案设计［J］. 电力建设， 2018， 39（2）: 43-49.
LI Gang， MENG Huan， ZHOU Guoliang， et al.Energy management analysis and scheme design of microgrid based on blockchain［J］. Electric Power Construction， 2018， 39（2）: 43-49.
［10］NGUYEN C. An indie， off-the-grid， blockchain-traded solar power market comes to brooklyn［EB/OL］.（2016-03-18）［2018-10-15］.http://motherboard.vice.com/read/the-plan-to-power-brooklyn-with-a-blockchain-based-microgrid-transactive-solar.
［11］贾常艳. 智慧能源产业发展进入新阶段—2016中国能源互联网大会暨智慧能源产业博览会在秦皇岛隆重开幕［J］.电器工业，2016（9）:65-66.
［12］张宁，王毅，康重庆，等. 能源互联网中的区块链技术:研究框架与典型应用初探［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（15）:4011-4022.
ZHANG Ning， WANG Yi， KANG Chongqing， et al. Blockchain technique in the energy internet：Preliminary research framework and typical applications［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（15）:4011-4022.
［13］曾鸣，程俊，王雨睛，等. 区块链框架下能源互联网多模块协同自治模式初探［J］. 中国电机工程学报， 2017， 37（13）:3672-3681.
ZENG Ming， CHENG Jun， WANG Yuqing， et al. Primarily research for multi module cooperative autonomous mode of energy internet under blockchain framework［J］. Proceedings of the CSEE， 2017， 37（13）:3672-3681.
［14］陈启鑫，王克道，陈思捷，等.面向分布式主体的可交易能源系统：体系架构、机制设计与关键技术［J］.电力系统自动化，2018，42（3）:1-7.
CHEN Qixin， WANG Kedao， CHEN Sijie， et al. Transactive energy system for distributed agents: Architecture， mechanism design and key technologies［J］. Automation of Electric Power Systems， 2018，42（3）:1-7.
［15］李彬，曹望璋，张洁，等.基于异构区块链的多能系统交易体系及关键技术［J］.电力系统自动化， 2018，42（4）:183-193.
LI Bin， CAO Wangzhang， ZHANG Jie， et al.Transaction system and key technologies of multi-energy system based on heterogeneous blockchain［J］. Automation of Electric Power Systems， 2018，42（4）:183-193.
［16］欧阳旭，朱向前，叶伦，等. 区块链技术在大用户直购电中的应用初探［J］. 中国电机工程学报， 2017， 37（13）:3737-3745.
OUYANG Xu， ZHU Xiangqian， YE Lun， et al.Preliminary applications of blockchain technique in large consumers direct power trading［J］. Proceedings of the CSEE， 2017， 37（13）:3737-3745.
［17］ASMUS P . Microgrids ， virtual power plants and our distributed energy future［J］.The Electricity Journal，2010，23（10）：72-82.
［18］姚建国，高志远，杨胜春. 能源互联网的认识和展望［J］. 电力系统自动化， 2015， 39（23）:9-14.
YAO Jianguo， GAO Zhiyuan， YANG Shengchun. Understanding and prospects of energy internet［J］. Automation of Electric Power Systems， 2015， 39（23）:9-14.
［19］宋永华，林今，胡泽春，等. 能源局域网:物理架构、运行模式与市场机制［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（21）:5776-5787.
SONG Yonghua， LIN Jin， HU Zechun， et al.Energy distribution network：Infrastructure， operation mode and market mechanism［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（21）:5776-5787.
［20］QADRDAN M，WU J Z，JENKINS N，et al.Operating strategies for a GB integrated gas and electricity network considering the uncertainty in wind power forecasts［J］.IEEE Transactions on Sustainable Energy， 2014， 5（1）: 128-138.
［21］马钊，周孝信，尚宇炜，等.能源互联网概念、关键技术及发展模式探索［J］.电网技术，2015， 39（11）: 3014-3022.
MA Zhao， ZHOU Xiaoxin， SHANG Yuwei， et al.Exploring the concept， key technologies and development model of energy internet［J］. Power System Technology， 2015， 39（11）: 3014-3022.
［22］蔡金棋，李淑贤，樊冰，等. 能源互联网中基于区块链的能源交易［J］. 电力建设， 2017， 38（9）:24-31.
CAI Jinqi， LI Shuxian， FAN Bing， et al.Blockchain based energy trading in energy internet［J］. Electric Power Construction， 2017， 38（9）:24-31.
［23］EJAZ W， NAEEM M， SHAHID A， et al. Efficient energy management for the internet of things in smart cities［J］. IEEE Communications Magazine， 2017， 55（1）:84-91.
［24］申屠青春. 区块链开发指南［M］.北京：机械工业出版社，2017：329-347.
［25］POON J， DRYJA T. The bitcoin lightning network: Scalable off-chain instant payments ［EB/OL］. （2016-12-17）［2018-10-15］. http://lightning.network/lightning-network-paper.pdf.
［26］蔡维德，郁莲，王荣，等. 基于区块链的应用系统开发方法研究［J］. 软件学报， 2017， 28（6）:1474-1487.
TSAI Weitek， YU Lian， WANG Rong， et al. Blockchain application development techniques［J］. Journal of Software， 2017， 28（6）:1474-1487.
［27］邰雪，孙宏斌，郭庆来. 能源互联网中基于区块链的电力交易和阻塞管理方法［J］. 电网技术， 2016， 40（12）:3630-3638.
TAI Xue， SUN Hongbin， GUO Qinglai.Electricity transactions and congestion management based on blockchain in energy internet［J］. Power System Technology， 2016， 40（12）:3630-3638.
［28］李刚，孟亚云，董王英，等. 基于协同理论的信息物理能源系统多流建模与分析［J］. 电力建设， 2018， 39（5）: 1-9.
LI Gang， MENG Yayun， DONG Wangying， et al.Multi-flow modeling and analysis on cyber-physical energy system based on synergetic theory［J］. Electric Power Construction， 2018， 39（5）:1-9.

[1]	董凌1， 2，年珩3，范越2，赵建勇3，张智3，林振智3. 能源互联网背景下共享储能的商业模式探索与实践[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 38-44.
[2]	周洪益，钱苇航，柏晶晶，卫志农，孙国强，臧海祥. 能源区块链的典型应用场景分析及项目实践[J]. 电力建设, 2020, 41(2): 11-20.
[3]	葛磊蛟，汪宇倩，戚嘉兴，王慧，林强，彭莹. 面向城市能源互联网的电力物联网内涵、架构和关键技术[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 91-98.
[4]	葛乾诚，姚钢，周荔丹. 电能路由器相关技术研究现状与展望[J]. 电力建设, 2019, 40(6): 105-113.
[5]	肖泽青，华昊辰，曹军威. 人工智能在能源互联网中的应用综述[J]. 电力建设, 2019, 40(5): 63-70.
[6]	董瑞彪，刘永笑，黄武靖，杨晟，金阳，张宁. 基于综合能源系统价值分析的能源互联网运营商定价方法[J]. 电力建设, 2019, 40(11): 87-96.
[7]	魏震波，刘梁豪，关翔友. 计及社交网络关系的社区型能源互联网运营模拟分析[J]. 电力建设, 2019, 40(10): 36-44.
[8]	戚艳，刘敦楠，徐尔丰，王旭东，徐玉杰，刘梦璇. 面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 123-132.
[9]	郭琳，陈先锋，邓惠华，何宇俊，陈启鑫. 含分布式电源P2P交易的社区微网运营机制[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 2-9.
[10]	韩新阳，柴玉凤，张钰，何绍文，谢光龙，杨德昌. 城市能源互联网建设若干关键问题分析[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 138-146.
[11]	王诚良1，刘洪2，宫建锋1，李吉峰2，杨少华1，刘静仪2，丁丽霞1. 面向风电消纳的综合能源系统多类型储能联合调度[J]. 电力建设, 2018, 39(4): 35-.
[12]	韩学楠1，苏小林1，阎晓霞1，王穆青1，刘孝杰2. 基于双直流母线架构的电能路由器[J]. 电力建设, 2018, 39(3): 83-.
[13]	曾鸣1，舒彤1，李冉1，武赓 1，宋伟 1，王昊婧2，孙辰军3 . 能源互联网背景下可交易能源实施的关键问题及展望[J]. 电力建设, 2018, 39(2): 1-.
[14]	谢光龙1，贾梦雨2，韩新阳1，胡波1，杨德昌3 . 城市能源互联网的商业模式探讨[J]. 电力建设, 2018, 39(2): 10-.
[15]	张潜, 谭忠富，刘敦楠 . 售电公司参与需求侧响应的系统动力学研究[J]. 电力建设, 2018, 39(2): 124-.

能源区块链中用户侧点对点交易支撑环境研究

Research on Support Environment of User Side Pear-to-Peer Transaction in Energy Block Chain

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价