基于区块链技术改进共识机制的分布式能源交易研究

对目前分布式能源交易中面临的高频率，复杂交易存在的安全性，交易成本高与交易信任难等问题，分析现有区块链技术与分布式能源交易的优缺点，提出基于区块链技术改进DPoS (Delegated Proof of Stake，委托权益证明)共识机制的分布式能源交易应用与架构。通过基于动态激励信任度的委托权益证明(DPoS)，并辅以信任度模型和奖惩机制对节点进行综合的评价。通过算例仿真分析对比，提出的改进DT-DPoS (Dynamic Trust-Delegated Proof of Stake)算法可以提高节点的积极性，增强了剔除恶意节点的效率，维护了系统的安全性与稳定性。

随着市场的开放与能源互联网的发展，绿色低碳的太阳能、风力发电等多种分布式能源得到大量的应用。分布式能源的发电设备种类较多、设备安装灵活、可靠度高、绿色经济环保等优点使分布式能源成为能源结构中的重要组成部分，同时分布式能源间的交易也成为我们需要关注的重点[1]。传统的电力交易特点是中心化、双向参与者少等，而分布式能源交易具有参与用户数量多、交易者可以进行买卖双向操作、交易较为分散、交易的容量小和频率高等特点。分布式能源海量的交易同时带来了很多难题， 如：交易安全的不确定、交易效率不足以及交易成本过高等，传统的交易模式满足不了分布式能源交易的需求，因此提出了基于区块链技术的分布式能源交易研究。区块链技术作为一项前沿的数据库技术， 将分布式数据存储、点对点传输、共识机制和加密算法等一系列新兴计算机技术进行深度结合，使其具有去中心化、公开透明、可追溯和不可篡改性等特点[2]。区块链技术从最开始应用于加密货币到逐渐应用于金融、物联网、能源等领域，其发展逐步成熟，如今，区块链技术可以比较好的应用于分布式能源交易面临的问题[3]。

目前已有一些文献对区块链技术应用于分布式能源交易进行了初步研究，文献[4]介绍了区块链技术在能源互联网中的研究进展，讨论了目前区块链技术存在的问题。文献[5]根据国内外研究现状，分析给出区块链技术在分布式能源交易方面的建议。文献[6]对应用于分布式电力交易中的区块链算法进行分析研究，比较区块链核心算法的优缺点。文献[7]提出贡献值和信誉度的改进PoW (Proof of Work，工作量证明)工作量证明共识机制，改进了算力浪费的问题。文献[8]设计基于配对制度的改进DPoS (Delegated Proof of Stake，委托权益证明)共识机制，提高了节点积极性与安全性。文献[9]提出基于信用值的DPoS方法用于分布式光伏的交易。

上述文献研究了区块链共识机制的设计，其中DPoS 委托权益证明面临着投票不积极，不能有效去除恶意节点等缺点，一些研究对这些问题提出改进，一定程度上提高了安全性积极性，但是这些改进仍存在积极性提高不足， 错误节点去除速度慢， 应用于分布式交易中不够匹配等问题。

文献[10]介绍了区块链技术在能源互联网中的研究进展， 讨论了目前区块链技术存在的问题及未来研究方向。

文献[11]重点分析了分布式能源交易中的区块链技术，根据国内外研究现状，给出区块链技术在分布式能源交易方面的