基于区块链的车联网能源交易机制与优化设计

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Maggie0932
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随着能源市场、分布式电力系统、储能和需求侧响应等领域的发展和进步,电动汽车作为传统燃料汽车的环保替代品在世界范围内得到广泛应用。但由于续航里程和充电不方便问题,其综合发展仍面临着许多挑战与瓶颈。V2V(Vehicle-to-Vehicle,V2V)电力传输技术作为一种新型的充电方式应运而生,与传统的充电模式形成了良好的互补。然而,V2V能源交易涉及到的主体比较多,交易相对分散,如果采取中心化交易模式,会使系统面临单点故障的安全隐患。此外,考虑到电动汽车用户的自利性与自治性,本文设计了基于区块链的车联网能源交易机制,在保证能源交易平台安全可靠的同时,激励电动汽车用户参与能源交易,并优化电动汽车的充放电行为,从而实现社会福利最大化。首先,区块链去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特性为车联网能源交易系统提供了适用的底层技术框架。在基于区块链的能源交易平台上,采用公私钥对和数字签名技术,通过验证交易实体的合法身份以及信息的真实可靠性,解决了电动汽车用户对隐私安全的担忧。其次,将能源交易定价机制写入智能合约中,既最大限度地减少了对中间商的依赖,又实现了交易的公平性。最终所有的交易都会被永久、准确地记录在区块链分类帐上,这使得交易的可追溯性成为可能。此外,现有的关于交易定价问题的研究大都基于完全信息下的建模分析,即系统中每一个参与人对其他所有参与人的特征、战略空间以及支付函数都有准确的了解。然而,在车联网环境中,由于通信和计算负载随着网络规模呈指数级增长,及时获取完整的信息并非易事。因此,本文考虑在信息共享不完全的分布式车联网能源交易系统中,利用贝叶斯博弈得到线性策略均衡下的最优定价,使能源交易双方的效用最大化,从而激励电动汽车用户参与能源交易。最后,搭建Hyperledger Fabric区块链网络环境,模拟电动汽车用户能源交易,并从不同角度验证分析了本文所提出的能源交易机制。实验结果表明,参照完全信息静态博弈的基准,本文所提出的在不完全信息条件下,基于贝叶斯博弈的定价策略能够达到近似的用户满意度。当交易双方报价区间接近时,近似度可以达到98%。此外,该方案在分布式车联网能源交易中的通信开销和及时性方面比完全信息静态博弈有更大优势。
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