基于区块链技术的综合能源系统交易及运行研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zsjingling
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随着中国能源供应体系以及电力体制改革的加速转型,综合能源系统应运而生。目前,综合能源系统的深化建设面临诸多困难,如能源需求差异大、商业体系机制与交易机制复杂多变、交易的可靠性以及时效性要求高、交易历史可信度低、中心式管理体系结构性失能等诸多难题。区块链在智能合约、去信任化、去中心化、分布决策、协同自治、拓扑形态、交易协商与监管等方面与综合能源服务运行需求之间存在天然的匹配性,区块链技术结合人工智能技术可以保障综合能源服务交易信息及时有效,保障交易信息历史的可信度,提高服务质量。本文基于区块链技术,采用智能合约等手段,提出了一种综合能源系统的交易模型,该模型的交易记录框架采用异构区块链结构,针对系统内的设备节点,分析了交易过程中设备节点的物理过程模型以及经济性模型,利用区块链系统中的智能合约技术,搭建了基于价格约束的匹配交易机制,清洁能源用户在该机制下具有较高的供给优先级,交易认证阶段采用双重认证机制,以此确保交易的安全性及可靠性。进一步的,根据各种能源传输类型物理过程性质的差异对每个交易时隙内用户交易的平均时长进行量化分析,对基于SHA-256哈希函数的共识过程进行了出块过程数学期望建模,得到了系统恒定哈希率下的出块数学期望,并对其进行了验证,证实了该数学期望的有效性,在此基础上,对于恒定哈希率的综合能源系统,在固定共识难度下对其记账过程进行了仿真,仿真结果出现了交易记账阻塞的现象,表明在恒定哈希率下,综合能源系统中交易效率与固定共识难度的共识机制不契合。在上述分析基础上,由于固定共识难度与综合能源交易不契合,需采用具有适应性的共识机制以满足记账需求,故采用人工智能技术中的神经网络算法,设计了一种结合卷积操作拼接长短时记忆结构的层次堆叠式神经网络,用于交易时隙的共识难度预测,以解决综合能源系统交易频次变化而导致的交易记录阻塞的问题,通过收集系统运行历史中的各个能源子链上的节点广播数据,整合成网络输入接口所需要的数据结构,进而预测各个能源子链上的共识难度,使得各个能源子链上生成区块的速率随之变化,适应了综合能源系统内部多能交易效率。最后,在实验环境下进行了实验分析,使用python3.6搭建综合能源系统交易模型,根据模型生成网络训练数据,对所设计的模型进行分析,在交易层面,仿真结果验证了本文所设计的综合能源系统交易模型的有效性及可行性,在记账层面,仿真结果验证了本文设计的神经网络预测方法匹配综合能源系统交易效率的可行性。
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