[发明专利]基于哈希算法与二次报价的需求响应竞价交易方法及系统

权利要求书

1.一种基于哈希算法与二次报价的需求响应竞价交易系统，其特征在于，

针对需求响应竞价交易业务需求，选择参与需求响应竞价交易业务的主体，分析多主体间的数据信息交互关系，提出面向需求响应竞价交易的区块链部署方式，应用一种基于哈希算法与二次报价的需求响应竞价交易方法，构建基于区块链技术以及哈希算法与二次报价的需求响应竞价交易系统；

所述需求响应竞价交易系统设有硬件层、平台层、业务层；

所述硬件层包括电力物联网中的物理输配电网络以及需求侧终端智能量测表计、服务器存储设备和网络通信设备；

所述平台层包括区块链的信息网络、数据结构以及区块链平台分布式账本、智能合约模块、哈希算法模块；

所述业务层涉及需求响应资源的竞价交易过程，包括需求发布、电力用户侧竞价、市场出清、记录存储、交易结算以及价值转移；

所述区块链采用联盟链的模式；

所述智能合约模块包括需求响应竞价交易机制中所涉及的所有合约模块；

所述哈希算法模块设置哈希算法函数；

借助智能合约模块技术，设计需求响应竞价交易及补贴结算业务环节中涉及的合约模块；

智能合约模块包括至少9个实现不同功能的合约模块，其分别为交易发布模块、权限管理模块、密封报价模块、公开报价模块、统一出清模块、响应数据读取模块、有效性判定模块、补贴结算模块、辅助模块；

所述智能合约模块在区块链部署初期，由联盟链成员共同编写完成，需求响应竞价交易过程经过合约化后形成若干合约模块，然后通过虚拟机认可的编程语言编译、部署上链，存储于某个区块当中；联盟链节点在需求响应竞价交易业务流程中通过正确的智能合约模块地址、名称、模块名以及参数输入信息调用合约模块，实现需求响应竞价交易机制中的某项功能，获取反馈信息，并将调用过程及结果存储于区块链中；

该需求响应智能合约模块中的合约模块分别服务于需求响应竞价交易中的不同功能；

交易发布模块：用于协助电网公司在交易平台上发布交易信息，并用于接收电网公司提交的补贴保证金；

权限管理模块：用于电力用户与电网公司在区块链下完成合约的商讨及协议的签订，并向电网公司提供区块链账户地址；在需求响应交易业务中，电网公司根据实际电力用户响应邀约情况赋予电力用户地址参与需求响应竞价交易的权限；

密封报价模块：用于密封报价阶段，参与需求响应竞价的市场主体利用不可逆向求解、易于校验的哈希算法，将自己的真实报价与一串自定义的随机字符串相连，再进行哈希算法转化为256位的字符串作为密封报价提交；

密封报价值表示为

H＝Keccak256(v,s)

式中，H为密封报价；Keccak256(，)为哈希算法函数；v为电力用户真实报价；s为电力用户自定义的随机字符串；

公开报价模块：用于在公开密封报价阶段，投标者需在公开密封报价截止时间前提交自己的真实报价及自定义的随机字符串，智能合约模块在线执行哈希算法函数Keccak256(v,s)得到加密结果，并将该加密结果与电力用户在密封报价环节提交给智能合约模块的256位随机字符串进行对比，判断报价的有效性；

智能合约模块通过哈希表映射的方式将账户地址和有效报价、报量信息对应起来，同时将有效报价按由小到大的顺序排列，并记录在以太坊日志中；

统一出清模块：用于以电网公司总成本最小为目标，根据需求响应总量对电力用户进行统一出清，并将中标电力用户及其有效报价、中标量信息记录在以太坊日志中；

响应数据读取模块：用于响应结束后，读取区块链上存储的基线负荷及智能电表上传的电力用户本次响应实际负荷数据；

有效性判定模块：用于根据读取的响应数据以及在出清阶段确定的需求响应指标量，依据有效准则判断应邀参与响应电力用户需求响应DR的有效性；

所述有效准则：

当响应时段内电力用户的实际最大负荷小于基线最大负荷且响应电量超过自身响应指标50％时，认定电力用户作出有效响应；当响应电量超过130％时，按照130％响应指标封顶计算；

当满足有效性评估标准时，认为电力用户做出有效响应，合约将通过哈希表映射的方式将账户地址和有效性评定结果、有效响应电量对应，并记录在以太坊日志中，所有电力用户通过日志观察和监控合约的执行情况与执行结果；当不满足有效性评估标准时，认为电力用户没有做出有效响应；在评定结束后电网公司在日志中获取无效响应的账户地址并存证记录，以便在将来年度签约结束后扣除无效响应电力用户相应的年度保证金；

补贴结算模块：用于依据响应有效性对电力用户进行分类处理，无效响应电力用户在响应黑名单列表中记录一次，待到年终整体进行结算，黑名单中计次数目越多，扣除的年度保证金越多；

有效响应电力用户根据响应量及约定补贴电价计算的补贴金额为：

式中，M_i为本次有效响应电力用户i所得补贴总额；p为出清得到的统一补贴单价；T_j为第j个响应时段累计时长；m为需求响应DR的时段数量；随后，由智能合约模块直接从电网公司预存于区块链合约账户上的补贴总额中拨向响应电力用户账户；结算结束后，结余的预存补贴将自动退回电网公司账户；

辅助模块：用于实现订单信息的查询功能；

一种基于哈希算法与二次报价的需求响应竞价交易方法，包括以下步骤：

第一步，电网公司利用智能合约模块发布某一时段的需求响应DR资源需求量信息，并授权智能合约模块从其账户中转移出补贴保证金用于在交易结束之后扣除补贴金额；接着，电网公司根据签约情况赋予签约电力用户参与需求响应DR竞价交易的权限；拥有权限的电力用户在收到交易信息后决定是否参与本次竞价交易；

第二步，接受邀约的电力用户进入密封报价环节，根据响应能力，通过不可逆向求解的哈希算法加密电力用户需求响应投标信息，向智能合约模块提交密封报价，该密封报价对其他所有电力用户可见；

第三步，参与密封报价的电力用户进行公开报价及出清，具体包括以下内容：

电力用户在该公开报价及出清环节规定时段内提交自身真实报价和随机字符串，真实报价和随机字符串对所有其他电力用户可见，借助区块链不可篡改的特性进行两次报价的一致性检验，通过将真实报价和随机字符串再次进行加密并与密封报价环节的报价进行对比，判断报价的有效性；

若两者不一致，则判定该电力用户的报价无效，不可参与出清，此时电力用户在规定时间内重新提交其真实报价和自定义字符串，直至判定为有效报价；公开报价结束后，电网公司调用智能合约模块对电力用户进行统一出清，确定各需求响应资源供应方的响应量以及出清价格；

第四步，报价有效的电力用户，响应执行和数据读取，具体包括以下内容：

该电力用户到达约定响应执行时间，根据出清结果调整用电负荷；响应执行期结束后，电网公司调用智能合约模块读取需求响应终端上传的电力用户响应数据及历史参考日负荷数据；

第五步，对响应的电力用户进行有效性判定及补贴结算，具体包括以下内容：

对电力用户数据信息读取完毕后，电网公司调用智能合约模块对所有中标电力用户的响应有效性进行判定；根据判定结果向其有效响应电力用户地址中转入相应量的补贴；无效响应电力用户则被记录于响应黑名单中；

所述第一步中，智能合约模块的构建，具体包括以下内容：

智能合约模块在区块链部署初期，由联盟链成员共同编写完成，需求响应竞价交易过程经过合约化后形成若干合约模块，然后通过虚拟机认可的编程语言编译、部署上链，存储于某个区块当中；

联盟链节点在需求响应竞价交易业务流程中通过正确的智能合约模块地址、名称、模块名以及参数输入信息调用合约模块，实现需求响应竞价交易机制中的某项功能，获取反馈信息，并将调用过程及结果存储于区块链中；

智能合约模块中的合约模块分别服务于需求响应竞价交易中的不同功能；

所述第二步中，密封报价环节具体包括以下内容：

参与需求响应竞价的电力用户利用不可逆向求解、易于校验的哈希算法，将自己的真实报价与一串自定义的随机字符串相连，再进行哈希算法转化为256位的字符串作为密封报价提交；

密封报价值表示为

H＝Keccak256(v,s)

其中，H为密封报价；Keccak256(，)为哈希算法函数；v为电力用户真实报价；s为电力用户自定义的随机字符串；

所述第三步中，在公开密封报价阶段，投标者需在公开密封报价截止时间前提交自己的真实报价及自定义的随机字符串，智能合约模块在线执行哈希算法函数Keccak256(v,s)得到加密结果，并将该加密结果与电力用户在密封报价环节提交给智能合约模块的256位随机字符串进行对比，判断报价的有效性；

智能合约模块通过哈希表映射的方式将账户地址和有效报价、报量信息对应起来，同时将有效报价按由小到大的顺序排列，并记录在以太坊日志中；

判断报价的有效性具体包括以下内容:

根据读取的响应数据以及在出清阶段确定的需求响应指标量，依据有效准则判断应邀参与响应电力用户需求响应DR的有效性；

所述有效准则具体包括以下内容：

当响应时段内电力用户的实际最大负荷小于基线最大负荷且响应电量超过自身响应指标50％时，认定电力用户作出有效响应；当响应电量超过130％时，按照130％响应指标封顶计算；

当满足有效性评估标准时，认为电力用户做出有效响应，智能合约模块将通过哈希表映射的方式将账户地址和有效性评定结果、有效响应电量对应，并记录在以太坊日志中，所有电力用户通过日志观察和监控合约的执行情况与执行结果；

当不满足有效性评估标准时，认为电力用户没有做出有效响应；在评定结束后电网公司在日志中获取无效响应的账户地址并存证记录，以便在将来年度签约结束后扣除无效响应电力用户相应的年度保证金；

电力用户实际响应电量的计算公式：

s.t.P_i,j,max≤P_i,j,0,max

0.5Q_i,I≤Q_i,P

式中，Q_i,P为用户i参与削峰响应时m个时段的总响应电量；P_i,j,0和P_i,j分别为用户i在时段j的基线负荷和实际负荷；T_i,j表示时段j的累计时长；

所述第五步中，有效响应电力用户根据响应量及约定补贴电价计算的补贴金额为：

式中，M_i为本次有效响应用户i所得补贴总额；p为出清得到的统一补贴单价；T_j为第j个响应时段累计时长；m为DR的时段数量；

随后，由智能合约模块直接从电网公司预存于区块链合约账户上的补贴总额中拨向响应电力用户账户；结算结束后，结余的预存补贴将退回电网公司账户；

依据响应有效性对电力用户进行分类处理，无效响应电力用户在响应黑名单列表中记录一次，待到年终整体进行结算，黑名单中计次数目越多，扣除的年度保证金越多；

累计列入黑名单次数大于10次的电力用户不得参与次年的需求响应业务；

利用Remix IDE平台编写需求响应竞价和出清的智能合约；操作系统均为Windows10，内存为8GB，CPU为Intel Core i5，智能合约的编写环境Remix的版本为v0.10.1。