区块链与金融领域应用(电能计量和交易领域，区块链技术的电能计量与交易终端)

2023-10-29

随着分布式发电、电动汽车V2G技术和能源互联网的发展，以及电力市场化改革的推进，大量的电力消费者将演变为电力的产消者，电力双边交易将获得较快的发展。对于双边交易的管理，有中心化机构管理和去中心化管理两种模式。随着市场参与主体的增加，中心化机构管理模式的运营管理成本将显著增加，信息安全性较差的弱点也将逐渐暴露。而在缺乏中心化机构管理的情境下，电力市场交易主体间又存在着难以解决的信任问题。

[0003] 区块链技术起源于化名为“中本聪”的学者在2008年发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

[0004] 在区块链技术中，一定时间间隔内的多笔交易的交易信息被打包成区块，而区块则被按时间顺序连接成链，从而形成了区块链。区块链技术中的智能合约可视作一段部署在区块链上可自动运行的程序，其运行在虚拟机中，具备一定的容错机制。区块链技术中目前常用的共识机制主要有P〇W (Proof of Work)、PoS (Proof of Stake)、DPoS (Delegated Proof of Stake)、PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance)〇

[0005] 区块链技术通过对分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用，解决了去中心化系统中的信任问题，简化了交易的中间环节，降低交易成本。在电能计量与交易系统中应用区块链技术，能够为去中心化模式下的电力双边交易提供可靠的支持。

问题拆分

包括：(1)电能交易模块，根据交易触发条件和市场报价情况生成电能交易；(2)交易检查模块，检查电能交易的合法性；(3)区块处理模块，将设定时间间隔内的合法电能交易的交易信息打包生成新区块；根据设定的共识机制验证一致性后，将新区块串联至区块链的尾部；(4)控制模块，调用数据存储模块、通断控制模块和电能交易模块；(5)双向电能计量模块；(6)数据存储模块；(7)通断控制模块。由本终端构成的电能计量与交易系统将具备存储数据不可篡改、高容错的特性；其分布式的数据存储有利于维护系统的信息安全，其存储数据不可篡改的特性有利于保障电力市场各参与主体的利益。

问题解决

1. 一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于包括：

(1) 电能交易模块，根据用户预先设置的交易触发条件和市场的电能报价情况，通过智能合约生成用电方与供电方之间的电能交易；

(2) 交易检查模块，根据预定义的交易检查规则，检查电能交易的交易信息的合法性。如果各项检查均通过，将该笔交易标记为合法交易并在区块链网络内广播；

(3) 区块处理模块，将设定时间间隔内的通过检查的合法电能交易的交易信息打包生成新区块;接入同一区块链网络的所有电能计量与交易终端的区块处理模块收到新区块并根据设定的共识机制验证一致性后，将新区块串联至区块链最长链的尾部；

(4) 双向电能计量模块，测量数据包括:交流电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率和正反向电能，并将测量数据传输至控制模块；

(5) 数据存储模块，用于存储记录电能交易信息的区块链和双向电能计量模块的测量数据；

⑹通断控制模块，由控制模块调用，控制供电方或用电方与输电线路连接的通断；

(7)控制模块，根据合法的电能交易的交易信息、双向电能计量模块的测量数据和设定的控制规则，调用数据存储模块、通断控制模块和电能交易模块。

2. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述电能交易模块中的用户预先设置的交易触发条件包括:用电时间/供电时间、用电量和单位电能交易价格区间，所述市场的电能报价情况包括:用电时间/供电时间、电能成交价格、过网费、网损电费。

3. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述用电方指代的对象包括:用电器、居民用户、用电企业、售电公司或电网公司;所述供电方指代的对象包括:发电设备、发电家庭、发电企业、售电公司或电网公司。

4. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述电能交易的交易信息包括:用电方信息、供电方信息、交易电量、交易金额、用电时间/供电时间和供电线路信息。

5. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述交易检查模块的交易检查规则包括:检查发电方与购电方地址是否合法、检查发电方与购电方是否具备完成该笔电能交易的资质、检查交易内容是否符合电力交易的相关法规；仅当以上各单项检查全部通过，该笔电能交易检查通过;否则，该笔电能交易检查不通过。

6. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述控制模块设定的控制规则包括:将双向电能计量模块的测量数据实时存入数据存储模块;将区块链数据存入数据存储模块;若某笔电能交易检查不通过，控制模块调用电能交易模块重新生成电能交易；当用电方/供电方交易剩余电量不足或用电时间/供电时间将结束时，控制模块调用电能交易模块重新生成交易；当用电方/供电方交易剩余电量为零或用电时间/供电时间结束时，若无法达成新的合法的电能交易，控制模块调用通断控制模块切断用电方/供电方与输电线路的连接。

7. 根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的电能计量与交易终端，其特征在于:所述基于区块链技术的电能计量与交易终端既可用于用电方也可用于供电方的电能计量与交易，安装所述终端的对象在不同时间段可作为用电方或供电方。