電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法探究

【關(guān)鍵詞】電力交易；區(qū)塊鏈；跨鏈協(xié)調(diào)；自適應(yīng)；調(diào)度方法

引言

電力交易是能源市場的重要組成部分，直接關(guān)系到能源的供應(yīng)和需求平衡。區(qū)塊鏈技術(shù)具有多種特性，為電力交易提供安全、透明、可信的交易環(huán)境。在電力跨鏈交易的過程中，存在電力交易時間、費用、成功率等不確定性因素，影響交易效率。針對此類問題，研究人員設(shè)計了多種調(diào)度方法。其中，基于需求響應(yīng)的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法與基于供需平衡的自適應(yīng)調(diào)度方法的應(yīng)用較為廣泛。

基于需求響應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)度方法，以電力交易市場需求為主，通過任務(wù)調(diào)度中心修改調(diào)度任務(wù)，并在需求響應(yīng)下劃分跨鏈交易模式，從而避免交易失敗的問題[1]?；诠┬杵胶獾碾娏灰讌^(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法，主要是將電力交易雙方的供需平衡關(guān)系，作為調(diào)度基礎(chǔ)，通過電力交易資源調(diào)度模型，獲取交易平臺的節(jié)點擁塞狀態(tài)，再調(diào)整電力交易模式，從而提高電力市場跨鏈交易效率[2]。以上兩種方法均能夠滿足跨鏈調(diào)度需求，但是，受不同區(qū)塊交易的復(fù)雜性與不確定性影響，調(diào)度效果仍需改進[3]。因此，本文設(shè)計了一種新型電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法。

一、電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法設(shè)計

（一）確定電力交易區(qū)塊鏈跨鏈調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級

在電力跨鏈交易的過程中，高頻交易的跨鏈調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級更高，可以減少等待時間和交易成本[4]。大額交易的跨鏈調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級更高，可以確保交易的順利進行。

電力批發(fā)交易比零售交易更需要調(diào)度。實時交易通的跨鏈調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級更高，能夠避免延遲和損失[5]。將某一時刻的電力跨鏈交易頻率設(shè)定為F，電力跨鏈交易的信息熵表示為：

式（2）中，Y（K）為跨鏈交易優(yōu)先級；λ（K）為電力跨鏈交易數(shù)據(jù)。將電力交易頻率、交易金額、交易類型、交易時間考慮在內(nèi)，制定相應(yīng)的服務(wù)優(yōu)先級劃分標(biāo)準，滿足電力交易區(qū)塊鏈調(diào)度效率需求。

（二）建立電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度共識機制

在調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級劃分完成之后，本文建立自適應(yīng)調(diào)度的共識機制。常見的共識機制包括Proof of Work、Proofof Stake、Proof of Authority等[6]。根據(jù)電力交易的實際情況，確定調(diào)度節(jié)點參數(shù)共識的方式，快速處理大量的跨鏈交易請求，從而滿足電力交易跨鏈調(diào)度的自適應(yīng)需求。本文選擇Proof of Work，建立調(diào)度共識機制，如下圖1所示。

如圖1所示，在跨鏈調(diào)度共識機制中，跨鏈交易數(shù)據(jù)被分配到不同區(qū)塊時，要保證區(qū)塊調(diào)度的適應(yīng)度最高[7]。計算公式如下：

式（3）中， 為區(qū)塊調(diào)度的適應(yīng)度； 為跨鏈交易的收益。本文建立的調(diào)度共識機制，采用分布式架構(gòu)、負載均衡等技術(shù)手段，有效地提高了跨鏈交易的調(diào)度效率與安全性，對于電力交易具有重要作用。

二、實驗

為了驗證本文設(shè)計的方法是否滿足電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度需求，對上述方法進行了實驗分析。最終的實驗結(jié)果以文獻[1]基于需求響應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)度方法、文獻[2]基于供需平衡的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法，以及本文設(shè)計的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法進行對比的形式呈現(xiàn)。具體的實驗準備過程以及最終的實驗結(jié)果如下所示。

（一）實驗過程

為確保實驗數(shù)據(jù)的有效性，本次實驗以某地區(qū)電力市場的真實數(shù)據(jù)為主。該地區(qū)存在5個電力供應(yīng)商，分別表示為A1、A2、A3、A4、A5。同時，存在5個電力需求方，分別表示為B1、B2、B3、B4、B5。供應(yīng)商與需求方分別處于不同的地理位置，擁有不同規(guī)模的發(fā)電與用電能力，可以滿足區(qū)塊鏈跨鏈調(diào)度需求。該地區(qū)的電力交易情況如下圖2所示。

如圖2所示，在電力交易區(qū)塊鏈跨鏈調(diào)度的過程中，將分時氣價、電力交易價、網(wǎng)上交易價、售電價考慮在內(nèi)，確定調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級。根據(jù)每個電力供應(yīng)商的發(fā)電能力和電力需求方的需求，調(diào)整電力交易價格。并計算出調(diào)度評價指數(shù)，公式如下：

（二）實驗結(jié)果

在上述實驗條件下，本文隨機選取出12種不同的電力交易類別，并將電力交易成功率（T）、電力交易時間（V）、電力交易費用（P）、調(diào)度評價指數(shù)（δ）作為本次實驗指標(biāo)。在其他條件均已知的情況下，將文獻[1]基于需求響應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)度方法的調(diào)度評價指數(shù)、文獻[2]基于供需平衡的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法的調(diào)度評價指數(shù)，以及本文設(shè)計的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法的調(diào)度評價指數(shù)進行對比。實驗結(jié)果如下表1所示。

表1 實驗結(jié)果

如表1所示，F(xiàn)LJY_1為電力批發(fā)交易與零售交易；FLJY_2為電力場內(nèi)交易與場外交易；FLJY_3為電力實物交易與金融交易；FLJY_4為電力集中交易與分散交易；FLJY_5為電力長期交易與短期交易；FLJY_6為電力固定價格交易與浮動價格交易；FLJY_7為電力直接結(jié)算交易與保證金交易；FLJY_8為電力一對一交易與一對多交易；FLJY_9為同步電力交易與非同步電力交易；FLJY_10為電力公開競價交易與邀請競價交易；FLJY_11為電力定期交易與實時交易；FLJY_12為電力本地區(qū)域交易與跨地區(qū)交易。已知，T的最大值為100%，V的最大值為20s，P的最大值為50元，則δ的上限為18.67。

在其他條件均一致的情況下，使用文獻[1]基于需求響應(yīng)的自適應(yīng)調(diào)度方法之后，δ在FLJY_4交易類別中趨近于最大值，且T偏低，P偏高，無法適應(yīng)電力交易調(diào)度需求，影響電力交易效果。使用文獻[2]基于供需平衡的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法之后，δ在11～16的范圍內(nèi)變化，T在88%～95%的范圍內(nèi)變化，P在16元～19元的范圍內(nèi)變化。由此可見，使用該方法之后，調(diào)度綜合性能優(yōu)于文獻[1]方法，但是該方法的T仍存在上升空間，亟須進一步優(yōu)化。而使用本文設(shè)計的電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法之后，δ在11.5～12.5的范圍內(nèi)變化，T在98%～100%的范圍內(nèi)變化，P在11元～15元的范圍內(nèi)變化。由此可見，本文設(shè)計的方法的調(diào)度綜合性能較高，T處于較高水平，P、V處于較低水平，能夠提升電力交易市場競爭力，滿足電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度需求。

結(jié)束語

近些年來，隨著能源市場的不斷發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)也逐漸成熟，電力交易區(qū)塊鏈的應(yīng)用越來越廣泛。在電力交易過程中，不同區(qū)域、不同時間、不同用戶之間，存在交互復(fù)雜性與不確定性，使電力交易的調(diào)度和管理變得更加困難。因此，本文設(shè)計了電力交易區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)調(diào)自適應(yīng)調(diào)度方法。從調(diào)度服務(wù)優(yōu)先級確定、調(diào)度共識機制建立兩個方面，完善跨鏈自適應(yīng)調(diào)度的安全性、透明性，使電力交易環(huán)境更具有可信度，從而實現(xiàn)電力交易的動態(tài)優(yōu)化與協(xié)調(diào)管理。