張夏蕾，常達(dá)，胡治國，郭良，李龍

（1. 山西大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，山西 太原030006；2. 山西大學(xué) 大數(shù)據(jù)科學(xué)與產(chǎn)業(yè)研究院，山西 太原030006；3. 桂林電子科技大學(xué) 廣西可信軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林541004）

0 引言

智能電網(wǎng)作為新一代電網(wǎng)體系，在底層電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集成了高級(jí)量測(cè)體系，可以在用戶和電力公司之間構(gòu)建雙向通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了信息流與電力流的雙向流動(dòng)［1-4］。實(shí)時(shí)電價(jià)作為高級(jí)量測(cè)體系的典型應(yīng)用，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)情況調(diào)節(jié)電價(jià)并基于實(shí)時(shí)電價(jià)優(yōu)化用戶的供電量和用電量，在優(yōu)化電能調(diào)度、實(shí)現(xiàn)削峰填谷、保證供需平衡、降低能源浪費(fèi)、減小用戶經(jīng)濟(jì)成本等方面具有重要意義［5-8］。

目前國內(nèi)外針對(duì)實(shí)時(shí)電價(jià)策略的研究中，最重要的方法是通過求解效用最大化問題來保證所有參 與 者 的 利 益 最 大 化［9-13］。Mohsenian-Rad 等［9］首次將效用最大化方法用于實(shí)時(shí)電價(jià)制定，在單一傳統(tǒng)能源發(fā)電廠為多個(gè)用戶供應(yīng)電能的場(chǎng)景下，采用拉格朗日法對(duì)實(shí)時(shí)電價(jià)、用戶的最優(yōu)用電量和發(fā)電廠的最優(yōu)供電量進(jìn)行了求解。Tarasak 等［10］在文獻(xiàn)［9］的基礎(chǔ)上研究了以效用最大化為目標(biāo)、考慮了負(fù)載不確定性的實(shí)時(shí)電價(jià)制定策略。Zhang 等［11］研究了新型能源和傳統(tǒng)能源同時(shí)存在時(shí)實(shí)時(shí)電價(jià)的制定方法，以及多個(gè)供電方和多個(gè)需電方如何最優(yōu)地供電或用電。朱洪波等［12］基于馬爾可夫決策過程提出了考慮用電周期的效用最大化模型，并采用集中式模擬退火算法進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)求解。陸玉玉等［13］對(duì)傳統(tǒng)的效用最大化模型進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了同時(shí)考慮用戶效用和電力供應(yīng)商收益的實(shí)時(shí)電價(jià)策略，并采用粒子群算法進(jìn)行了求解。

雖然現(xiàn)有基于效用最大化的實(shí)時(shí)電價(jià)策略依托于高級(jí)量測(cè)體系中數(shù)據(jù)的收集、分析和決策，能夠極大地提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，但是高級(jí)量測(cè)體系中雙向通信網(wǎng)絡(luò)的開放性也為攻擊者提供了更多潛在攻擊點(diǎn)和攻擊路徑。攻擊者可以發(fā)起數(shù)據(jù)完整性攻擊來侵害用戶和電力公司的雙向交互過程［2，4，14-15］，通過篡改電力公司接收的用戶數(shù)據(jù)以及電力公司反饋的實(shí)時(shí)電價(jià)決策數(shù)據(jù)等雙向交互信息危害實(shí)時(shí)電價(jià)制定，導(dǎo)致電價(jià)制定決策出現(xiàn)偏差。此外，實(shí)時(shí)電價(jià)決策由電力公司進(jìn)行制定，決策過程對(duì)用戶不透明。一方面，這種集中式運(yùn)行方式極大地依賴于中心節(jié)點(diǎn)，一旦電力公司被攻擊者控制成為惡意節(jié)點(diǎn)或發(fā)生單點(diǎn)故障，將導(dǎo)致實(shí)時(shí)電價(jià)不可用或?qū)崟r(shí)電價(jià)結(jié)果發(fā)生偏差。另一方面，這種用戶和電力公司之間的信息不對(duì)稱性將導(dǎo)致即使電力公司端的實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算方法被非法篡改，也僅能由電力公司發(fā)現(xiàn)，而用戶只能被動(dòng)按照反饋結(jié)果供電或用電。

為了解決以上不足，本文提出了一種基于區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略。與傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)電價(jià)制定策略相比，基于區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)電價(jià)中不再需要中心節(jié)點(diǎn)電力公司參與決策制定。數(shù)據(jù)集中器在收到智能電表量測(cè)的用戶信息后與區(qū)塊鏈交互，將收集到的數(shù)據(jù)直接上傳到區(qū)塊鏈，利用區(qū)塊鏈技術(shù)保證數(shù)據(jù)上鏈后的不可篡改性，避免數(shù)據(jù)集中器和電力公司的數(shù)據(jù)交互過程受到數(shù)據(jù)完整性攻擊的侵害而影響實(shí)時(shí)電價(jià)制定結(jié)果。同時(shí)，基于區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)電價(jià)利用智能合約技術(shù)取代傳統(tǒng)實(shí)時(shí)電價(jià)策略中的電力公司進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電價(jià)的智能合約一旦部署在區(qū)塊鏈上，便不可篡改且對(duì)用戶公開，可以解決信息的不對(duì)稱性和對(duì)電力公司的依賴性。

本文第一部分為前期工作，第二部分為基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)的具體實(shí)現(xiàn)，第三部分為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第四部分為結(jié)論與展望。

1 前期工作

本文主要使用區(qū)塊鏈技術(shù)，以智能合約為核心，研究去中心化的實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)策略，為用戶提供安全、可靠的實(shí)時(shí)電價(jià)服務(wù)。

1.1 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈源于比特幣的誕生［16-18］，是一種將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的區(qū)塊按照時(shí)間進(jìn)行順序連接的塊鏈狀結(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫，集成了分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式，具有分布式、不可篡改和可溯源追蹤等特點(diǎn)。

最初的區(qū)塊鏈技術(shù)局限于虛擬貨幣領(lǐng)域，主要用于記錄數(shù)字貨幣的交易信息。每筆新交易產(chǎn)生后通過對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-peer，P2P）進(jìn)行傳輸，P2P網(wǎng)絡(luò)中的所有礦工節(jié)點(diǎn)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)收到的交易進(jìn)行打包后放入候選區(qū)塊，并采用密碼學(xué)方法基于交易信息求解相當(dāng)難度的困難問題。求得滿足困難問題值的礦工將該區(qū)塊廣播至P2P 網(wǎng)絡(luò)中由其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證，當(dāng)且僅當(dāng)超過共識(shí)機(jī)制所設(shè)定比例的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證通過后將此區(qū)塊進(jìn)行上鏈。區(qū)塊上鏈后礦工節(jié)點(diǎn)獲得挖礦獎(jiǎng)勵(lì)，區(qū)塊中所有的交易被記錄在區(qū)塊鏈上，P2P 網(wǎng)絡(luò)的所有全節(jié)點(diǎn)以區(qū)塊鏈的形式存儲(chǔ)著所有的交易記錄。區(qū)塊鏈通過采用獨(dú)特的塊鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、共識(shí)算法等運(yùn)行機(jī)制，能夠確保鏈上數(shù)據(jù)不被篡改以及可追蹤溯源。

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能合約被引入?yún)^(qū)塊鏈。智能合約是一種由事件驅(qū)動(dòng)的、具有狀態(tài)的、由代碼控制執(zhí)行的合同，因其具有自治、可靠、安全、去中心化等特點(diǎn)，已成為區(qū)塊鏈的核心要素［17-19］。智能合約的本質(zhì)是一段寫在區(qū)塊鏈上的代碼，能夠防篡改且對(duì)所有節(jié)點(diǎn)透明。只要滿足要求智能合約就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行并返回結(jié)果，并將執(zhí)行結(jié)果保存在區(qū)塊鏈上由所有參與者共同驗(yàn)證，執(zhí)行過程對(duì)所有節(jié)點(diǎn)公開可見，以此保證數(shù)據(jù)可追蹤和不可篡改。此外，智能合約以程序代碼自動(dòng)執(zhí)行的方式代替實(shí)現(xiàn)了第三方監(jiān)管，更好地從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了去中心化，不僅降低了成本，也可以避免傳統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)因遭受攻擊而發(fā)生單點(diǎn)故障造成的影響。引入智能合約后的區(qū)塊鏈運(yùn)行機(jī)制與虛擬貨幣基本相似，但是新一代區(qū)塊鏈能夠同時(shí)存儲(chǔ)消息和數(shù)據(jù)，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

1.2 實(shí)時(shí)電價(jià)

實(shí)時(shí)電價(jià)方案中共有需電方、供電方和電力公司三種參與者［9-10］。在每個(gè)時(shí)槽t∈T內(nèi)，需電方和供電方都追求個(gè)人利益最大化，而電力公司則需要保證整體利益最大化。

供電方和第i個(gè)需電方的利益函數(shù)可以形式化表示為：

其 中，p為 電 價(jià)，L為 供 電 量，xi為 第i個(gè) 需 電 方 的 用電量。C(L)為供電方成本函數(shù)，表示當(dāng)供電量為L(zhǎng)時(shí)，供電方所需要的供電成本。C(L)是遞增的且為凸函數(shù)，其形式化表示為：

其中a、b、c為成本函數(shù)系數(shù)。Ui(xi，ωi)為第i個(gè)需電方的效用函數(shù)，表示當(dāng)用電量為xi時(shí)，第i個(gè)需電方的心理滿意程度。Ui(xi，ωi)可以形式化表示為：

其中ωi為第i個(gè)需電方關(guān)于電力消耗的偏好因子，不同需電方的偏好因子不同，同一需電方在不同時(shí)槽內(nèi)的偏好因子也不同，α為常數(shù)。

電力公司作為電網(wǎng)的協(xié)調(diào)者，需要最大化需電方和供電方的總利益。即在滿足所有需電方用電量不超過供電方供電量的條件下，最大化所有需電方的效用之和與供電方成本的差值。設(shè)需電方數(shù)量為N，則電力公司的利益最大化問題max{WG}可以形式化為：

采用拉格朗日乘子法對(duì)公式（4）進(jìn)行求解［9-10］，即可得出當(dāng)前時(shí)槽的最優(yōu)電價(jià)popt、每個(gè)需電方的最優(yōu)用電量xi*以及供電方的最優(yōu)供電量L*：

基于公式（1）-（5），在傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)電價(jià)中，首先由需電方和供電方的智能電表分別收集需電方的偏好因子ωi、供電方的成本函數(shù)系數(shù)a，b，c等參數(shù)，并通過無線Mesh 網(wǎng)發(fā)送給數(shù)據(jù)集中器，隨后數(shù)據(jù)集中器通過有線網(wǎng)絡(luò)將其轉(zhuǎn)發(fā)至電力公司。電力公司基于公式（4）-（5）求解出最優(yōu)電價(jià)popt、最優(yōu)用電量xi*及最優(yōu)供電量L*后反饋至數(shù)據(jù)集中器，數(shù)據(jù)集中器再將結(jié)果反饋至用戶的智能電表來指導(dǎo)其高效地用電與供電。表1 列出了本文使用的所有符號(hào)及其含義。

表1 符號(hào)表Table 1 Notations

2 基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)

2.1 基本思想

由于智能電表的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力有限，智能電表和數(shù)據(jù)集中器之間的交互不適合使用區(qū)塊鏈技術(shù)。因此，本文主要集中于研究數(shù)據(jù)集中器和區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)交互，而假設(shè)智能電表和數(shù)據(jù)集中器之間交互仍然采用無線方式。基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)包括以下三個(gè)步驟：

Step 1：數(shù)據(jù)集中器將收集到的用戶信息上傳至區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈記錄用戶數(shù)據(jù)。

Step 2：智能合約基于區(qū)塊鏈所記錄的用戶數(shù)據(jù)，計(jì)算實(shí)時(shí)電價(jià)、需電方的最優(yōu)用電量以及供電方的最優(yōu)供電量，并將結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。

Step 3：數(shù)據(jù)集中器從區(qū)塊鏈中獲取實(shí)時(shí)電價(jià)、需電方的最優(yōu)用電量以及供電方的最優(yōu)供電量。

2.2 智能合約設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)策略中，用戶信息上鏈、實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算以及獲取鏈上結(jié)果是智能合約的三個(gè)核心功能。

2.2.1 用戶信息上鏈

由2.1 部分可知，在每個(gè)時(shí)槽t∈T內(nèi)，每個(gè)數(shù)據(jù)集中器從智能電表中收集需電方和供電方信息，隨后將收集到的信息上傳到區(qū)塊鏈。表2 中的Al?gorithm 1 為具體的用戶信息上鏈實(shí)現(xiàn)算法，第1 行表示初始化，第2-9 行表示所有數(shù)據(jù)集中器對(duì)需電方信息進(jìn)行收集，第10 行表示其中某個(gè)數(shù)據(jù)集中器對(duì)供電方信息進(jìn)行收集，第11-16 行表示需電方信息上鏈，第17 行表示供電方信息上鏈。

表2 用戶信息上鏈實(shí)現(xiàn)算法Table 2 Implementation algorithm of uploading users’information

2.2.2 實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算

當(dāng)時(shí)槽t∈T結(jié)束時(shí)，智能合約自動(dòng)從區(qū)塊鏈獲取當(dāng)前時(shí)槽內(nèi)的用戶信息，并基于所獲取數(shù)據(jù)計(jì)算該時(shí)槽內(nèi)的實(shí)時(shí)電價(jià)、最優(yōu)供電量以及最優(yōu)用電量信息，計(jì)算后自動(dòng)將結(jié)果保存在區(qū)塊鏈中。表3 中的Algorithm 2 為具體的實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算實(shí)現(xiàn)算法，第1 行表示初始化，第2 行表示智能合約自動(dòng)從區(qū)塊鏈獲取供電方信息，第3-9 行表示智能合約自動(dòng)從區(qū)塊鏈獲取需電方信息，第10-11 行表示智能合約計(jì)算最優(yōu)實(shí)時(shí)電價(jià)，第12-18 行表示智能合約計(jì)算每個(gè)需電方的最優(yōu)用電量，第19 行表示智能合約計(jì)算供電方的最優(yōu)供電量。

表3 實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算實(shí)現(xiàn)算法Table 3 Implementation algorithm of making real-time pricing decisions

2.2.3 獲取鏈上結(jié)果

當(dāng)實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算完成后，數(shù)據(jù)集中器從區(qū)塊鏈獲取決策信息并將結(jié)果反饋給智能電表，指導(dǎo)其高效地用電或供電。表4 中的Algorithm 3 為具體的獲取鏈上結(jié)果實(shí)現(xiàn)算法，第1 行表示初始化，第2-7行表示數(shù)據(jù)集中器從區(qū)塊鏈獲取實(shí)時(shí)電價(jià)、最優(yōu)用電量及最優(yōu)供電量，并將最優(yōu)用電量及實(shí)時(shí)電價(jià)反饋給需電方，第8 行表示數(shù)據(jù)集中器將最優(yōu)供電量及實(shí)時(shí)電價(jià)反饋給供電方。

表4 獲取鏈上結(jié)果實(shí)現(xiàn)算法Table 4 Implementation algorithm of obtaining results from the blockchain

2.3 復(fù)雜度分析

基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)中最復(fù)雜的部分是Algorithm 2 中的實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算實(shí)現(xiàn)算法，該算法中需要收集所有需電方和供電方的信息，并且計(jì)算每個(gè)需電方的最優(yōu)用電量以及供電方的最優(yōu)供電量，所以基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略的時(shí)間復(fù)雜度為O(2N+3)=O(N)，N代表需電方的總數(shù)量。在算法中需要保存所有用戶的上傳信息以及結(jié)果信息，包括所有需電方的偏好因子和最優(yōu)用電量、常數(shù)α、供電方的成本函數(shù)系數(shù)和最優(yōu)供電量以及最優(yōu)電價(jià)，存儲(chǔ)空間大小為2N+6，因此基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略的空間復(fù)雜度為O(N)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 系統(tǒng)框架

本文通過開發(fā)基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)，采用可視化方法對(duì)所提出的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行了驗(yàn)證，時(shí)槽周期設(shè)置為30 s，圖1 為系統(tǒng)開發(fā)框架。本系統(tǒng)使用solidity 高級(jí)編程語言進(jìn)行合約開發(fā)，利用Truffle 框架編譯合約并將其部署至以太坊Ganache 測(cè)試鏈上，應(yīng)用層頁面則基于Ja?vaScript 中的Web3 庫實(shí)現(xiàn)與智能合約的交互。首先，Truffle 編 譯 器 執(zhí) 行truffle compile 將.sol 形 式 的智能合約文件編譯成.json 文件，之后執(zhí)行truffle migrate 通過遠(yuǎn)程程序調(diào)用（Remote Procedure Call，RPC）將其部署在以太坊Ganache 測(cè)試鏈上。部署完成后，能夠得到合約地址以及ABI（Application Binary Interface）接口。應(yīng)用層HTML 文件通過引用包含智能合約對(duì)象的JavaScript 文件，基于Web3庫實(shí)現(xiàn)頁面與區(qū)塊鏈邏輯的交互，應(yīng)用層以太坊錢包MetaMask 則通過RPC 與Ganache 實(shí)現(xiàn)通信。表5 為本系統(tǒng)的軟硬件配置。

圖1 基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)框架Fig. 1 Framework of the blockchain smart contract-based real-time pricing system

表5 軟硬件配置Table 5 Hardware and software configuration

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 智能合約實(shí)例化

本系統(tǒng)在一個(gè)智能合約中通過UploadInfo、Calculate 和GetInfo 三個(gè)函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)用戶信息上鏈、實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算以及獲取鏈上結(jié)果。在編寫智能合約時(shí)，將常數(shù)α設(shè)置為1。表6 為實(shí)例化合約的操作步驟。從表6 可以看出，編寫完成后，通過執(zhí)行truffle compile 和truffle migrate 實(shí)例化智能合約，合約地址為0x523715ec4d55073Bcc9e18C7e4AC4Dc9 4F6FF38F，存儲(chǔ)在1 264 號(hào)區(qū)塊。

如表6 所示，通過Node 執(zhí)行npm run dev 命令即可開啟本地服務(wù)器并得到地址http：//localhost：8080/，在瀏覽器上通過該地址便可訪問基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)，圖2 為系統(tǒng)界面。數(shù)據(jù)集中器收集到用戶信息后通過在該界面點(diǎn)擊“上傳”“查看”等按鈕實(shí)現(xiàn)與智能合約邏輯交互，完成用戶信息上鏈及獲取鏈上結(jié)果等功能。

圖2 基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)界面Fig. 2 Interactive page of the real-time pricing system

表6 合約實(shí)例化Table 6 Contract instantiation

3.2.2 用戶信息上鏈

如圖3-a、圖3-b 所示，本系統(tǒng)中模擬了兩個(gè)數(shù)據(jù)集中器C1和C2。在時(shí)槽2020 年12 月22 日21：15：00—21：15：30 內(nèi)C1和C2分別收集到兩組需電方偏好因子為W1=[50，48，53]和W2=[49，52]，同時(shí)C1收集到供電成本函數(shù)系數(shù)為a=1，b=0 以及c=0。數(shù)據(jù)集中器得到需電方和供電方的參數(shù)后，點(diǎn)擊“上傳”按鈕與智能合約交互，通過調(diào)用智能合約中的Up?loadInfo 函數(shù)將用戶信息上傳至Ganache 測(cè)試鏈。

圖3 用戶信息上鏈W1（a）和W2（b）數(shù)據(jù)Fig. 3 Uploading users’information including（a）Data of W1；（b）Data of W2

表7 為Ganache 測(cè)試鏈中用戶信息上鏈后所在區(qū)塊及區(qū)塊信息，第一列為區(qū)塊號(hào)，第二列為區(qū)塊哈希，第三列為區(qū)塊中存儲(chǔ)的信息。在區(qū)塊存儲(chǔ)信息內(nèi)容中，對(duì)于信息上鏈操作所存內(nèi)容形式為IN?PUT，而對(duì)于計(jì)算結(jié)果則為RETURN VALUES。如在1 266、1 267、1 268 三個(gè)區(qū)塊的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中，INPUT 分別對(duì)應(yīng)供電方成本函數(shù)系數(shù)a、b、c 以及數(shù)據(jù)集中器C1、C2所上傳的需電方偏好因子數(shù)據(jù)W1和W2。由此可見，數(shù)據(jù)集中器上傳的數(shù)據(jù)被正確存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上。

3.2.3 實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算

當(dāng)時(shí)槽結(jié)束后，Ganache 測(cè)試鏈的區(qū)塊高度由1 268 變化為1 269，即Ganache 測(cè)試鏈中新增了1 269號(hào)區(qū)塊，如表7 最后一行所示。該行的第一列為新增區(qū)塊的區(qū)塊號(hào)，第二列表示區(qū)塊哈希，第三列列出了RETURN VALUES，即計(jì)算完成后結(jié)果值。在RETURN VALUES 中，Price 為實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算結(jié)果，L 為供電方最優(yōu)供電量計(jì)算結(jié)果，X 為存儲(chǔ)需電方最優(yōu)用電量數(shù)組的計(jì)算結(jié)果。由此可見，智能合約自動(dòng)執(zhí)行實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算后結(jié)果被保存在區(qū)塊鏈上。

表7 區(qū)塊信息Table 7 Block information

3.2.4 獲取鏈上結(jié)果

圖4 為在數(shù)據(jù)集中器在實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算完后從區(qū)塊鏈上獲取的計(jì)算結(jié)果。從圖中可以得出，計(jì)算得到的實(shí)時(shí)電價(jià)為45，最優(yōu)供電量為22，數(shù)據(jù)集中器C1所對(duì)應(yīng)需電方的最優(yōu)用電量為[5，3，8]，數(shù)據(jù)集中器C2所對(duì)應(yīng)需電方的最優(yōu)用電量為[4，7]。數(shù)據(jù)集中器所獲取信息與1 269 號(hào)區(qū)塊所存儲(chǔ)信息一致，且與1.2 部分公式（5）的計(jì)算結(jié)果一致，表明基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)確實(shí)能夠在保證用戶信息上鏈后不可篡改的前提下指導(dǎo)用戶高效地用電或供電。

圖4 獲取鏈上實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算結(jié)果Fig. 4 Obtaining results from the blockchain

4 結(jié)論與展望

本文提出了一種基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略。不同于傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)電價(jià)，數(shù)據(jù)集中器收集到用戶信息后直接將其上傳至區(qū)塊鏈，當(dāng)時(shí)槽結(jié)束時(shí)智能合約自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)電價(jià)決策制定，隨后數(shù)據(jù)集中器從區(qū)塊鏈中獲取決策信息并將其反饋給用戶。這種基于智能合約的、去中心化的實(shí)現(xiàn)策略能夠更好地保證實(shí)時(shí)電價(jià)的安全性、透明性和健壯性。本文基于以太坊平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果表明基于公開、可信且不可篡改的區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)能夠安全、有效地指導(dǎo)供電方和需電方進(jìn)行供電和用電。未來的工作方向是在不同的效用函數(shù)下驗(yàn)證基于區(qū)塊鏈智能合約的實(shí)時(shí)電價(jià)實(shí)現(xiàn)策略的有效性。