[发明专利]一种基于多区块链的去中心化调频辅助交易方法

说明书

本发明一种基于多区块链的去中心化调频辅助交易方法属于电力市场的技术领域，在日前交易和现货市场交易的基础上，构建了日前交易组合双拍卖模型、提出了一种基于触发机制的现货市场交易成本分摊模型，设计了链上交易过程和成本分摊的共识算法，对两类交易的数值计算结果分析表明，所提出的拍卖模型能够满足调频买家的不同需求，所提议的分摊方法强调了频率变化的触发应该导致更高的成本；采用的技术方案包括以下步骤：步骤S1）提出基于多区块链方法的调频辅助服务交易框架，步骤S2）对调频辅助服务市场进行数学建模，步骤S3）介绍交易过程和共识算法，步骤S4）在多区块链上实现交易的模拟，步骤S5）对共识算法进行性能分析。

技术领域

本发明一种基于多区块链的去中心化调频辅助交易方法属于电力市场的技术领域。

背景技术

调频市场(FRM)是辅助服务市场不可或缺的一部分，但目前面临着严峻的挑战。一方面，交易的数量正在迅速增加。系统运营商(SO)或区域输电组织(RTO) 作为市场管理者和运营商，承担着费用结算、数据存储、市场信息披露等繁重的工作。另一方面，随着调频市场规模的扩大，市场主体的违约风险也在不断增加。监管信号、负荷比等相关数据难以追踪，有时买卖双方对交易信息存在疑问。区块链技术作为一种去中心化的分布式账本，是受其数据不可篡改、反隐私泄露的特点启发而引入市场的。我们试图利用该数据库建立一个可跟踪的调频交易系统，以提高电力市场的整体运行效率、交易透明度和安全性。

宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州(PJM)是美国一个成熟的电力市场。其营办商不断探索交易规则，并建立一套系统，以支持调频市场的运作。宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州(PJM)监管市场为宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州 (PJM)参与者提供了一个以市场为基础的购买和销售监管辅助服务的系统。资源所有者提交特定的供应商以获得调节能力和调节性能，宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州(PJM)将这些供应商与市场网关系统中的能源供应商和资源时间表一起作为输入数据，发送给辅助服务优化器，后者是一个小时前的市场清盘引擎。辅助服务优化器优化RTO调度配置文件，并预测地点边际价格，以确定每小时的监管承诺，以满足需求。然而，宾夕法尼亚州-新泽西州-马里兰州(PJM)的调频市场、美国中西部独立系统运营商(MISO)、加州独立系统运营商(CAISO)和德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)被用于一个中心架构。虽然各国的调频服务在帐单及产品种类上各具特色，但频率规管服务在市场上的中心地位是显而易见的。市场的紧缩在一定程度上阻碍了双边交易。此外，市场是强制性的，不太活跃，而调频债务人不愿意积极购买调频服务，因此迫切需要探索新的贸易产品来弥补调频成本。

几位研究者研究了如何优化参与者在不同的市场规则下的运行。相关文献提出了车辆-电网(V2G)闭环控制来实现调频和电动汽车充电需求的满足。利用负荷的可控容量进行车辆-电网(V2G)控制，将控制中心的调节信号发送到电动汽车。储能系统(ESS)作为调频市场中的一种新兴技术，其潜力也受到了人们的关注。储能系统是提供惯性响应和一次调频的合适解决方案。虽然车辆-电网(V2G)控制和储能系统等新型调频产品已经在管控和运营方面进行了深入研究，但仍缺乏交易渠道，无法发挥其带来的经济效益。更重要的是，在资金层面，系统运营商没有获得市场参与者的充分信任。相关文献指出，系统运营商未能向规管提供者发出足够的价格信号，给规管提供者造成经济损失。增加市场成员之间的互信也是一个问题。

区块链技术是一个安全的去中心化分摊账本(数据库)在一个不可信的点对点(P2P)网络。它已经应用于电力市场的许多场景，如光伏发电交易、微网交易等。相关文献提出了一种基于有向无环图和微网的安全管理框架，但这种方法没有考虑市场上数据的真实性和可靠性。相关文献将区块链作为一种分布式工具，它超越了能源交易的经济方面，可用于为微电网的技术运行做出分布式决策，但仅考虑了中压微电网，该工具未应用于各种运行场景。以无功调节的辅助服务与区块链技术相结合为例。时至今日，大部分研究仍停留在单一的区块链上。该结构不能满足高吞吐量事务。在区块链网络中，工作量证明(PoW)会浪费大量的计算资源，而权益证明(PoS)会使部分参与者获得垄断地位。当节点数量增加到一定程度时，实用拜占庭容错(PBFT)算法的共识性效率将下降。