基于区块链技术的能源局域网应用研究

发布时间：2020-06-16 22:05

【摘要】：随着一次能源日渐枯竭、全球气候变暖等问题的出现,能源领域的发展迎来了深刻的影响和挑战。新能源产能、智能负荷和信息技术多元融合的能源互联网为各种可再生能源灵活接入以及规模化利用的实现提供了一系列解决方案。区块链由于其弱中心化、防篡改、可追溯等特点,成为了新时代的研究热点,被誉为是继互联网之后人类最大的科技变革。各行各业相继展开了区块链布局。在能源领域中,区块链的这些特征天然适合能源互联网的需求,开展点对点能源交易可以提高多主体效益,能够大力促进新能源建设。目前,能源领域主要的布局方向有三个,一种是利用其弱中心化的特点,在分布式能源系统中实现点对点的能源交易,一种是利用智能合约实现能源的多级调度以及智能负荷。还有一种是利用区块链不可篡改的特性,维护能源系统的安全。在此背景下,本文首先从原理、技术模型、共识算法等方面对区块链技术进行详细的研究。从能源交易种类、能源传输和消纳等方面考虑,选取能源局域网为研究场景,分析了区块链技术和能源局域网的可融合性,给出能源区块链的定义和模型。然后利用区块链扩容技术—闪电网络和多链结构,对能源区块链的区块链层进行优化,解决区块链交易速度慢,数据结构混乱等问题,并通过相应的实验进行对比分析,使之达到商业应用的需求;在此基础上搭建了能源区块链多层交易模型,按功能将能源区块链分为:用户层、共识层、合约层、交易层、监管层,并对每层进行详细的设计。达到了协调交易价格、减少交易成本、提高交易效率等目的。最后根据能源区块链多层交易模型,从“价值-信息-物理”三个维度对用户侧能源交易系统进行设计说明。选取以太坊作为底层开发环境,采用solidity作为智能合约语言,进行能源区块链交易系统Web端搭建及应用展示。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.13;TP393.09;TK01
【图文】：

结构图,区块,结构图,节点

图 2-1 区块结构图区块链在生成下一个区块时，需要根据前一个区块的哈希值、当前区块的随机数，来计算此区块的哈希值。也就是说，每一个区块都是在前一个区块的基础上生成的，保证了区块链数据的唯一性和不可篡改性。随着区块链的长度不断加长，区块链上的数据被篡改的概率越低。将进行区块链维护工作的节点称作“诚实节点”，将企图破坏区块链稳定性的节点成为“攻击节点”，假设一个攻击节点试图比诚实节点更快的产生新区块。攻击节点能够追上诚实节点的概率： 1qzzif p qqif p qp （2-1）p 代表的是诚实节点计算出下一个区块哈希值的概率，q 为攻击节点计算出下一个区块的哈希值概率，qz为攻击节点落后诚实节点 z 个区块时，能够追上的诚实节点的概率。假定 p>q，那么攻击成功的概率就会随着区块数的增长而下降。假设诚实节点将耗费平均预期时间以产生一个区块，那么攻击者成功的潜在机会就是一

攻击者,概率图,区块

华北电力大学硕士学位论文0!1z kkiqek zpkk z 设攻击节点的算力占全网的 30%，随着区块的增加，攻击者能够追上如图 2-2 所示，攻击节点追上诚实节点的概率随着区块数量的增加，下降。当区块的个数为 25 时 qz 基本为 0，区块上的内容已经被确认

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