基于改进共识机制的微电网电力安全交易研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zwb20042002
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为了满足大量分布式能源接入大电网的需求,微电网技术作为一种新型智能电网的形式得到了广泛的应用。它具有并网稳定性强、配置灵活等特点,可以实现分布式能源就地消纳从而提高能源利用率。但目前微电网技术多采用传统的集中电能管理模式,电力传输过程中安全性较差。此外,在微电网电力交易过程中还可能存在用户交易不透明,数据被篡改、泄露,以及部分参与方积极性不够的问题。为此,本文引入区块链技术解决目前微电网电力交易过程中存在的问题,其去中心化特点可实现电力数据的智能监管,其智能合约机制可实现电力的自动化买卖,其共识机制保证了电力数据的公开透明与促进各参与方的积极性。另外在微电网此类联盟链应用场景中常用实用拜占庭容错算法PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)作为共识机制,但该机制存在可扩展性差、通信量较大以及对节点行为管控不足等问题。因此本文提出了一种改进的共识机制C-PBFT(Cluster-Practical Byzantine Fault Tolerance),并结合该机制设计了基于区块链技术的微电网电力安全交易平台。本文主要工作如下:(1)一种较优主节点选择的改进共识机制。对联盟链中常用共识机制PBFT及其变种算法进行综述,根据可改进方向与微电网技术特点,提出了一种较优主节点选择的改进共识机制C-PBFT。该机制在两个方面进行改进,一是节点进行共识之前根据聚类算法进行聚类分簇;二是将共识过程分层并省略一次广播阶段。通过实验测试对比该共识机制与PBFT共识机制的性能,结果证明其通信次数和吞吐量均优于PBFT,并对其容错性、安全性和可扩展性进行分析,该机制能够满足微电网电力交易场景应用。(2)基于区块链的微电网电力安全交易平台。包括对微电网电力安全交易平台的方案设计和具体实现。根据微电网电力交易平台的需求,设计了基于区块链技术的微电网电力安全交易模型和系统结构,将系统结构分为通信层、区块链基础层、智能合约层和用户服务层四层。基于Hyperledger Fabric开发平台搭建底层联盟链,构建微电网电力安全交易平台,在交易过程中使用C-PBFT作为共识机制。对相关节点进行部署后,根据平台功能编写和部署智能合约。经实验测试,用户在前端界面可查看发布的售购电信息,查询交易数据,并且在区块链浏览器中可查看某笔交易的区块等信息。
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