关键词:
区块链技术
P2P电力交易
节点权重
共识机制
演化博弈
摘要:
随着“双碳”目标的提出和分布式清洁能源的快速发展,分布式能源发电逐渐成为发电的重要来源。同时,分布式能源的发展推动了电力市场的改革,电力市场的开放使得分布式电力用户逐渐参与到电力市场中来。分布式能源规模较小、分布分散,在电力交易过程中更适合点对点(Peer to Peer,P2P)的交易模式。区块链与分布式电力交易的要求相契合,可以提供一种去中心化、安全公开的交易平台。在P2P电力交易中,分布式能源出力不稳定且分布式电力用户用电量也有波动,容易出现交易违约问题,严重影响P2P电力交易市场的稳定。针对该问题,本文综合考虑节点的不同影响因素为节点赋权,对电力交易过程和共识过程进行深入研究。同时,针对在交易过程中容易出现的合谋情况,即通过不正当手段谋取利益的问题,引入监管节点对节点的交易行为进行监管。具体研究工作如下:
(1)介绍了区块链的分类以及相关的技术,以及P2P电力交易市场适用联盟链的原因探究。并基于P2P电力交易市场框架,介绍了P2P电力交易的约束条件和交易流程。
(2)针对节点在交易过程中容易违约的问题,采取节点信用权重和交易量权重进行评定,激励节点履约。在上述节点赋权的基础上,评定节点参与共识权重、节点绿证交易权重、节点碳排放权权重和发电节点故障权重,提出了改进的Raft共识机制,并与传统Raft共识机制进行仿真比较。结果表明,改进后的Raft共识机制能够选出节点权重更高的节点成为领导者,且共识耗时更少,效率更高。在上述交易的基础上,采用Python实现了P2P电力交易区块链并进行算例测试。结果表明,在共识结束后,领导者节点与跟随者节点上存储的所有数据完全一致,体现了区块链在P2P电力交易市场中的优势。
(3)在节点被赋权的基础上,针对节点在交易过程中可能出现合谋交易,即以不正当手段提升自身权重和谋取利益的问题,在P2P电力交易过程中引入监管节点,构建了节点的演化博弈模型。通过仿真分析可得,监管节点的引入能够遏制节点的合谋行为,并分析了监管节点的监管对于节点权重的影响。