基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法及系统与流程

1.本发明涉及电力交易结合碳配额的技术领域，特别是涉及一种基于区块链的电力市场结合配额制的直销交易方法及系统。

背景技术：

2.现有提出的碳排放配额，是由当地政府根据一定规则分配给各企业，碳排放额度有盈余的企业可以将自身所获额度的一部分参与碳交易市场，赚取收益，控排企业则需通过碳交易市场购买碳减排额抵扣温室气体排放量。一个单位配额代表持有的控排企业被允许向大气中排放一吨二氧化碳当量的温室气体的权利，是碳排放权市场交易的主要标的物。绿证是为促进可再生能源的消纳，目前，通过可再生能源消纳责任权重制度，在售电企业或购电控排企业使用的电力中配置定量的绿证。
3.但是，可再生能源发电仍面临利用效率低、市场竞争力差的问题。因此，增强传统能源发电企业对以风力发电、光伏发电为代表的间歇性可再生能源发电的消纳能力，在推动可再生能源发展的同时，引导控排企业的碳减排成为业内亟待解决的问题。

技术实现要素：

4.为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法及系统。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.本发明提供了一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，区块链网络上包括购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点，具体包括如下步骤：
7.s1、在所述购电用户节点和售电企业节点上部署包含直销交易链码的智能合约，在所述购电用户节点、绿证市场节点和碳市场节点上部署包含碳交易链码的智能合约；
8.s2、所述购电用户节点向售电企业节点购电时，根据可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；
9.s3、购电用户节点根据绿证需求量从绿证市场节点购买绿证并结合碳配额要求从碳市场节点购买碳减排额以获得与购电量对应的碳排放权。
10.作为进一步的改进，区块链网络上包括监管节点，在所述监管节点上部署包含直销交易链码和碳交易链码的智能合约，对结合配额制度的直销交易进行监管和核算。
11.作为进一步的改进，所述直销交易链码的设计包括如下步骤：
12.s11、购电用户节点向售电企业节点发起购电交易；
13.s12、触发交易合同，并根据购电量和购电价格支付购电定金后，购电交易进入待处理订单状态；
14.s13、由监管节点检查待处理订单后对购电量和碳减排额进行配额匹配并核算，对配额核算结果满意则跳转至步骤s14；不满意则跳转至s12；
15.s14、根据待处理订单向售电企业节点结算购电费用。
16.作为进一步的改进，所述步骤s13的配额匹配并核算涉及如下步骤：
17.s131、根据购电交易的购电量结合可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；
18.s132、从绿证市场获取购电用户节点拥有绿证的数量；
19.s133、从碳市场获取购电用户节点拥有的碳减排额；
20.s134、根据绿证需求量和碳配额要求获得购电量所需的碳减排额，根据拥有绿证的数量和拥有的碳减排额获得共拥有的碳减排额；
21.s135、将购电量所需的碳减排额减去共拥有的碳减排额为最终配额。
22.作为进一步的改进，所述直销交易链码的步骤s14中，根据待处理订单向售电企业节点结算购电费用时，包括如下步骤：
23.s141、向绿证市场节点和碳市场节点分别获取绿证交易情况和碳交易情况，以及向监管节点获取配额匹配并核算的最终配额；
24.s142、根据购电量结合碳交易情况和最终配额验证配额完成情况，完成配额则跳转至s144；未完成配额则跳转至s143；
25.s143、从购电用户节点的购电定金中扣除违约金后跳转至s144；
26.s144、根据购电量向售电企业节点结算购电费用。
27.作为进一步的改进，区块链在执行直销交易链码的智能合约时，通过中继链收集配额匹配时所需的数据，并根据智能合约的合约内容向售电企业节点转移购电费用，同时向区块链的所有节点广播购电交易。
28.作为进一步的改进，各节点因购电交易操作发起智能合约，需向绿证市场节点和碳市场节点获取或反馈数据时，通过中继链由数据管理员准许经数据访问对象接口与数据库交互。
29.作为进一步的改进，所述售电企业节点可选择参与调峰任务，对参与调峰任务的售电企业节点给予影响购电价格的调峰补贴，并确定调峰目标，根据调峰目标确定售电优先级。
30.本发明提供的一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，区块链网络上包括购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点，具体包括步骤：s1、在所述购电用户节点和售电企业节点上部署包含直销交易链码的智能合约，在所述购电用户节点、绿证市场节点和碳市场节点上部署包含碳交易链码的智能合约；s2、所述购电用户节点向售电企业节点购电时，根据可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；s3、购电用户节点根据绿证需求量从绿证市场节点购买绿证并结合碳配额要求从碳市场节点购买碳减排额以获得与购电量对应的碳排放权。本发明在使用区块链技术的基础上结合可再生能量消纳责任权重配额制度和碳配额制度，区块链实现点对点交易，通过绿证书联动碳交易与绿证交易，推动可再生能源发电的发展，调整能源结构，引导控排企业减排，有利于电力市场交易进一步实现碳中和。
31.本发明还提供一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，包括上述基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法的任一项改进，系统采用区块链的联盟链技术为每个参与电力市场直销交易的节点构建相交互的业务层、服务层和信息层，
32.所述业务层：部署分布式的去中心化应用程序以及前端接口；
33.所述服务层：处理业务层的注册访问和数据查询，并进行密钥的管理；
34.所述信息层：存储购电交易信息并将购电交易的区块分为块头和块体存储，同时为服务层和业务层提供数据支持。
35.作为进一步的改进，所述服务层进行密钥管理时，区块链的每个节点均分配一个公钥和对应的私钥，在业务层进行购电交易操作时的节点，作为交易信息发送方将事务实体写入事务内容时，用私钥进行数字签名，通过区块链网络将数字签名和事务内容发送给接收方，接收方通过对数字签名用公钥解密获取交易信息。
36.本发明提供的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，由于采用了上述基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法的技术内容，其应当具有相同或相应的技术效果，因此不再进行赘述。
附图说明
37.图1为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中碳配额的示意图；
38.图2为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中绿证交易的示意图；
39.图3为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中包含直销交易链码的智能合约设计流程图；
40.图4为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中智能合约的碳配额核算的流程图；
41.图5为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中智能合约结算购电费用的流程图；
42.图6为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法的结构示意图；
43.图7为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法中智能合约进行数据交互的结构示意图；
44.图8为本发明基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统的结构示意图；
45.图9为基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统的密钥管理结构示意图。
具体实施方式
46.本发明涉及名词解释如下：
47.区块链：作为一种去中心化、透明化、合约执行自动化同时具有可追溯性的技术，区块链网络中的每一个节点拥有同样的权限，任意节点的故障异常都不会影响整个数据系统的正常运行。被记录在链上的信息将被永久储存，链上同时记录了信息的完整传递路径便于追溯。
48.智能合约：是一种部署于区块链中，具有图灵完备性的合约型程序，当满足特定条件时，无需第三方参与的情况下可自动执行。
49.联盟链：是一种将区块链技术应用于企业的相对较新的方式。公有链向所有人都开放，而私有链通常只为一个企业提供服务，联盟链通常为多个企业之间的共同协作提供
服务，联盟链的控制权不授予单个实体，而是多个组织或个人。
50.中继链：是区块链网络与平台接口之间数据传输的通路。
51.绿证：是国家对发电企业每兆瓦时非水可再生能源上网电量颁发的具有独特标识代码的电子证书，是非水可再生能源发电量的确认和属性证明以及消费绿电力的唯一凭证。绿证是消纳新能源电力的间接证明，绿证交易是配额制的重要补充，配额是绿证市场的流通动力，而绿证则是配额核算的重要依据。
52.调峰：发电企业相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化，叫做调峰。由于用电负荷是不均匀的，在用电高峰时，用电量往往超负荷。此时，需要投入在正常运行以外的发电机组以满足需求，这些发电机组称调峰机组。
53.结合图1所示，本发明实施例提供一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，区块链网络上包括购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点，本实施例中区块链网络采用联盟链技术，购电用户节点是指通过注册后上链的电力使用者，其中包括控排企业，售电企业节点是指通过注册后上链的发电企业，其中包括以传统能源发电的企业和新能源发电的企业。绿证市场节点是通过中继链从国家可再生能源信息管理中心的相关平台以接口访问方式接入并通过注册后上链的绿证信息平台，用于获取购电用户节点对应的绿证拥有数量，同时将己经进行抵销的绿证数量进行反馈。碳市场节点是指通过中继链从全国碳排放权交易市场相关平台以接口访问的方式接入并通过注册后上链的碳交易信息平台，用于获取购电用户节点对应的碳减排额，同时将己经进行抵销的碳减排额进行反馈。优选的，所述售电企业节点可选择参与调峰任务，对参与调峰任务的售电企业节点给予影响购电价格的调峰补贴，并确定调峰目标，根据调峰目标确定售电优先级，合理配置电力市场资源，通过市场手段进行价格引导实现调峰。具体包括如下步骤：
54.s1、在所述购电用户节点和售电企业节点上部署包含直销交易链码的智能合约，在所述购电用户节点、绿证市场节点和碳市场节点上部署包含碳交易链码的智能合约。
55.s2、所述购电用户节点向售电企业节点购电时，根据可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求。
56.s3、如图2所示，购电用户节点根据绿证需求量从绿证市场节点购买绿证，并结合碳配额要求从碳市场节点购买碳减排额以获得与购电量对应的碳排放权，出售绿证的是以再生能源发电的新能源发电企业，再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、氢能、潮汐能、海洋温差能和地热能等。
57.本发明在使用区块链技术的基础上结合可再生能量消纳责任权重配额制度和碳配额制度，区块链实现点对点交易，通过绿证书联动碳交易与绿证交易，推动可再生能源发电的发展，调整能源结构，引导控排企业的减排，有利于电力市场交易进一步实现碳中和。
58.作为进一步优选的实施方式，区块链网络上包括监管节点，在所述监管节点上部署包含直销交易链码和碳交易链码的智能合约，对结合配额制度的直销交易进行监管和核算。结合图3所示，所述直销交易链码的设计包括如下步骤：
59.s11、购电用户节点向售电企业节点发起购电交易。
60.s12、触发交易合同，交易合同中包含购电量、购电价格、参与可再生能量消纳责任权重考核和碳配额考核等相关内容，并根据购电量和购电价格支付购电定金后，购电交易
进入待处理订单状态，购电定金大于购电量所需价格，因参与碳配额考核，为引导减排，促进可再生能源的消费，实现碳中和，在后续步骤中，对不符合碳配额考核的购电用户节点需从购电定金中扣除违约金。
61.s13、结合图4所示，由监管节点检查待处理订单后对购电量和碳减排额进行配额匹配并核算，具体的：
62.s131、根据购电交易的购电量结合可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求。
63.s132、从绿证市场获取购电用户节点拥有绿证的数量。
64.s133、从碳市场获取购电用户节点拥有的碳减排额。
65.s134、根据绿证需求量和碳配额要求获得购电量所需的碳减排额，根据拥有绿证的数量和拥有的碳减排额获得共拥有的碳减排额。
66.s135、将购电量所需的碳减排额减去共拥有的碳减排额为最终配额。
67.根据可再生能量消纳责任权重配额考核和碳配额考核结合最终配额进行配额核算，当最终配额小于或等于考核值时，对配额核算结果满意则跳转至步骤s14；当最终配额大于考核值时，不满意则跳转至s12。
68.s14、结合图5所示，根据待处理订单向售电企业节点结算购电费用，具体包括如下步骤：
69.s141、向绿证市场节点和碳市场节点分别获取绿证交易情况和碳交易情况，以及向监管节点获取配额匹配并核算的最终配额。
70.s142、根据购电量结合碳交易情况和最终配额验证配额完成情况，完成配额则跳转至s144；未完成配额则跳转至s143。
71.s143、从购电用户节点的购电定金中扣除违约金后跳转至s144。
72.s144、根据购电量向售电企业节点结算购电费用。具体的，结合图6所示，区块链在执行直销交易链码的智能合约时，通过中继链收集配额匹配时所需的数据，并根据智能合约的合约内容向售电企业节点转移购电费用，同时向区块链的所有节点广播购电交易。
73.结合图7所示，购电交易在执行智能合约的链码，需向绿证市场节点和碳市场节点获取或反馈数据时，通过中继链由数据管理员准许经数据访问对象接口(data access object，dao)与数据库交互，智能合约的链码包含向数据端获取或反馈数据的数据库操作语句。因需要获取的数据端采用的程序设计语言不同，所以数据库访问接口也不同，通过这些接口，执行智能合约的链码，进行数据库的数据交互，并将智能合约的链码执行结果返回。数据访问对象接口可选但不仅限包括odbc、jdbc、ado和pdo等。因本实施例需要获取的数据端为国家可再生能源信息管理中心的相关平台和全国碳排放权交易市场相关平台，需要通过网络管理接口与对应的智能平台管理接口(intelligent platform management interface，ipmi)连接，再进行数据库的数据交互。智能平台管理接口是管理基于互联网结构的企业系统中所使用的外围设备，定义了嵌入式管理系统进行通信的特定方法。
74.结合图8所示，本发明实施例还提供一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，包括上述所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法的任一实施方式，以及在不冲突的情况下，各实施方式之间的相互组合，系统采用区块链的联盟链技
术为每个参与电力市场直销交易的节点构建相交互的业务层、服务层和信息层，
75.所述业务层：部署分布式的去中心化应用程序以及前端接口。
76.所述服务层：处理业务层的注册访问和数据查询，并进行密钥的管理，具体的，结合图9所示，区块链的每个节点均分配一个公钥和对应的私钥，在业务层进行购电交易操作时的节点，作为交易信息发送方将事务实体写入事务内容时，用私钥进行数字签名，通过区块链网络将数字签名和事务内容发送给接收方，接收方通过对数字签名用公钥解密获取交易信息。
77.所述信息层：存储购电交易信息并将购电交易的区块分为块头和块体存储，同时为服务层和业务层提供数据支持，块头包含一个时间戳、一个随机数、前一个区块的hash值和默克尔根节点，块主体是包含块头和默克尔树的子节点的部分。
78.上述基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，因基于上述基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其应当具有相同或相应的技术作用和有益效果，在此不再赘述。
79.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
80.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，区块链网络上包括购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点，具体包括如下步骤：s1、在所述购电用户节点和售电企业节点上部署包含直销交易链码的智能合约，在所述购电用户节点、绿证市场节点和碳市场节点上部署包含碳交易链码的智能合约；s2、所述购电用户节点向售电企业节点购电时，根据可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；s3、购电用户节点根据绿证需求量从绿证市场节点购买绿证并结合碳配额要求从碳市场节点购买碳减排额以获得与购电量对应的碳排放权。2.根据权利要求1所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，区块链网络上包括监管节点，在所述监管节点上部署包含直销交易链码和碳交易链码的智能合约，对结合配额制度的直销交易进行监管和核算。3.根据权利要求2所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，所述直销交易链码的设计包括如下步骤：s11、购电用户节点向售电企业节点发起购电交易；s12、触发交易合同，并根据购电量和购电价格支付购电定金后，购电交易进入待处理订单状态；s13、由监管节点检查待处理订单后对购电量和碳减排额进行配额匹配并核算，对配额核算结果满意则跳转至步骤s14；不满意则跳转至s12；s14、根据待处理订单向售电企业节点结算购电费用。4.根据权利要求3所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，所述步骤s13的配额匹配并核算涉及如下步骤：s131、根据购电交易的购电量结合可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；s132、从绿证市场获取购电用户节点拥有绿证的数量；s133、从碳市场获取购电用户节点拥有的碳减排额；s134、根据绿证需求量和碳配额要求获得购电量所需的碳减排额，根据拥有绿证的数量和拥有的碳减排额获得共拥有的碳减排额；s135、将购电量所需的碳减排额减去共拥有的碳减排额为最终配额。5.根据权利要求4所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，所述直销交易链码的步骤s14中，根据待处理订单向售电企业节点结算购电费用时，包括如下步骤：s141、向绿证市场节点和碳市场节点分别获取绿证交易情况和碳交易情况，以及向监管节点获取配额匹配并核算的最终配额；s142、根据购电量结合碳交易情况和最终配额验证配额完成情况，完成配额则跳转至s144；未完成配额则跳转至s143；s143、从购电用户节点的购电定金中扣除违约金后跳转至s144；s144、根据购电量向售电企业节点结算购电费用。6.根据权利要求3至5中任一项所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，区块链在执行直销交易链码的智能合约时，通过中继链收集配额匹配时
所需的数据，并根据智能合约的合约内容向售电企业节点转移购电费用，同时向区块链的所有节点广播购电交易。7.根据权利要求7所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，各节点因购电交易操作发起智能合约，需向绿证市场节点和碳市场节点获取或反馈数据时，通过中继链由数据管理员准许经数据访问对象接口与数据库交互。8.根据权利要求1至5中任一项所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，其特征在于，所述售电企业节点可选择参与调峰任务，对参与调峰任务的售电企业节点给予影响购电价格的调峰补贴，并确定调峰目标，根据调峰目标确定售电优先级。9.一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，其特征在于，包括如权利要求1或8中所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，系统采用区块链的联盟链技术为每个参与电力市场直销交易的节点构建相交互的业务层、服务层和信息层，所述业务层：部署分布式的去中心化应用程序以及前端接口；所述服务层：处理业务层的注册访问和数据查询，并进行密钥的管理；所述信息层：存储购电交易信息并将购电交易的区块分为块头和块体存储，同时为服务层和业务层提供数据支持。10.根据权利要求1所述的基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易系统，其特征在于，所述服务层进行密钥管理时，区块链的每个节点均分配一个公钥和对应的私钥，在业务层进行购电交易操作时的节点，作为交易信息发送方将事务实体写入事务内容时，用私钥进行数字签名，通过区块链网络将数字签名和事务内容发送给接收方，接收方通过对数字签名用公钥解密获取交易信息。

技术总结

本发明涉及一种基于区块链的电力市场结合碳配额的直销交易方法，区块链网络上包括购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点，包括步骤：S1、在所述购电用户节点、售电企业节点、绿证市场节点和碳市场节点上部署智能合约；S2、购电用户节点购电时，根据可再生能量消纳责任权重配额制度获得绿证需求量以及根据碳配额制度获得碳配额要求；S3、购电用户节点根据绿证需求量从绿证市场节点购买绿证并结合碳配额要求从碳市场节点购买碳减排额以获得与购电量对应的碳排放权。本发明使用区块链实现点对点交易，通过绿证书联动碳交易与绿证交易，推动可再生能源发电的发展，调整能源结构，引导减排，有利于电力市场交易进一步实现碳中和。进一步实现碳中和。进一步实现碳中和。