【区块链应用（7）】-基于区块链技术的空调负荷用电权分配
区块链应用（7）
基于区块链技术的空调负荷用电权分配
这是一期应用类论文分享，将区块链智能合约技术融入到空调负荷用电权分配，实现自动化运行，本文将智能合约分为4个阶段：提交、削减、交易、校核。
1）用电权提交阶段。
空调用户向电网公司提交本次需求响应时段 的预期负荷值作为其初始用电权，并按照规则提交 保证金。预期负荷值是空调用户对自身的用电成本 以及温度不舒适度综合考量的结果，目的是使自身 综合成本最低。
①标定函数(Standard)：由于以太币对人民币的 汇率波动很大，故采用 ERC20 标准自主发行 token，根据人民币对 Ether 的汇率修改 Ether 对该 token 的汇率，从而固定人民币对该 token 的汇率。电网公司调用该函数设定/修改以太坊代币(token) 对人民币的汇率，这为交易结算提供了标准。标定 信息由矿工打包进区块，每个参与者均可计算验证 标定信息，将包含正确标定信息的区块添加至本地链。
②保证金支付函数(Deposit)：用户调用该函数 将个人身份信息，空调的额定功率值提交至智能合 约，并向智能合约所在地址支付保证金。矿工在确 认用户保证金支付结果无误后，打包信息进区块。
③用电权初始化函数(InitialPUQs)：用户计算 综合成本得出最优用电计划并调用该函数，提交初 始用电权。矿工执行函数，将用户初始用电权信息 储存并打包进区块。
2）用电权削减阶段。
1 电网公司须依据既定的用户队列顺序削减 其初始用电权。项目内首次启动需求响应时段时， 电网公司随机生成用户队列顺序；否则，电网公司 将上次需求响应时段中被削减初始用电权的用户移至队尾，形成本次队列顺序；
2 电网公司从队列起点开始，依次削减用户的 初始用电权，直至满足负荷削减目标为止。④排序函数(Order)：电网公司调用该函数，生 成/更新等待队列。矿工执行函数并将队列信息存于 区块。
⑤用电权削减函数(CutPUQs)：电网公司调用 该函数发布预期负荷削减目标。矿工执行函数，从 用户等待队列中依次削减用电权，直至满足负荷削 减目标为止，最后将用户更新后的用电权信息打包 储存进区块。
3）用电权交易阶段。
被削减初始用电权的用户可以作为用电权买 方，未被削减初始用电权的用户可以作为用电权卖 方。买卖双方根据自身综合成本，制定各自的报价， 参与双向拍卖市场并结算。在双向拍卖中，买卖 双方以价格优先(即卖方报价从低到高，买方报价从 高到低)的原则排序。满足卖方最低报价低于买方最 高报价的条件时，双方匹配出清，出清价格取二者 平均值，数量取二者较小值。当最高买方报价低于 最低卖方报价或其中一方队列出清完毕时，双向拍 卖终止。随着泛在电力物联网的建设稳步推进，用 户可以依靠先进的智能温控器实现与电网的交 互，进而实现定时、多次提交用电权并竞价。用电权交易阶段结束后，用户进入需求响应时 段，用户需将自身实际负荷控制到所持用电权数额 以下。
⑥报价函数(SubBuyer/SubSeller)：买卖双方调 用该函数提交自身的分段报价和用电权投标数量 信息。矿工将不同用户的报价投标信息分别加入买 方、卖方队列，并将队列信息打包进区块。
⑦买卖队列排序函数(SortBuyer/SortSeller)：电 网公司调用该函数对报价队列排序。矿工执行排序 函数，将买方、卖方序列按照报价降序、升序排序， 将相同的报价按照时间先后排序，并将排序后的队 列信息打包入区块。
⑧匹配函数(TransPUQs)：电网公司调用该函数 出清买卖双方队列。矿工执行函数，将买卖双方队 列按照双向拍卖规则匹配，为成交的用户转账结 算。矿工将转账信息和更新后的用户用电权数据打 包进区块。
4）用电权校核阶段。
1 电网公司采集用户在需求响应时段的实际 负荷数值；
2 若用户实际负荷不超过其所持用电权则为 “诚实”，反之为“不诚实”；
3 电网公司退还“诚实”用户的保证金，扣除 “不诚实”用户的保证金。阶段 1）、3）保证了用户的用电自主权，阶段 2）、4）保证了需求响应的负荷控制效果。以 A、B、C、D、E、F 共 6 个空调用户参与 的需求响应项目为例，阐述机制中各自的用电权变 化情况。电网公司发布未来某需求响应时段的负荷 削减目标为 8kW。
⑨校核结算函数(CheckPUQs)：电网公司在需 求响应结束后调用该函数校核空调用户行为。矿工 执行函数，对比用户在本次需求响应时段的实际负 荷(由智能电表在需求响应时段监测)和所持用电 权，将“诚实”用户标记为 true，退还保证金；“不 诚实”用户标记为 false，扣除保证金。
源文献：
贾乾罡等, 基于区块链的空调负荷用电权分配：模式与方法. 中国电机工程学报, 2020. 40(11): 第3393-3402页.