[发明专利]支撑能源系统优化问题求解与验证的区块链共识方法

说明书

本发明涉及一种支撑能源系统优化问题求解与验证的区块链共识方法，包括：基于联盟链全体共识节点，选取主代表与若干从代表参与能源系统优化；根据选取的主代表，对能源系统优化模型进行求解，并将最优解传输至从代表；从代表采用交叉通信机制对最优解进行验证，并向全体区块链成员广播转发验证通过的最优解，全体区块链成员检查从共识节点处接收到的解，并选取共识节点发送量大于50％的解执行。与现有技术相比，本发明具有保证区块链的高容错性，降低主代表计算复杂度，提高主代表计算资源利用率与计算效率等优点。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其是涉及一种支撑能源系统优化问题求解与验证的区块链共识方法。

背景技术

随着电力系统与冷、热、气、交通、水、碳等系统的耦合程度逐渐加深，电力系统优化的边界逐渐扩大。区块链去中心化、公开透明的特性可以解决能源系统优化时中心化机构缺失、市场主体间难以互信的难题。共识算法决定了共识节点的行为模式，影响着区块链的运行方式。现有共识算法下，区块链只被用于进行简单的逻辑运算或作为数据传输与存储的介质。然而能源系统的优化调度是包含大量物理约束的复杂优化问题，现有共识算法下求解复杂优化问题时需要将优化问题写入智能合约，由大量共识节点调用智能合约求解优化问题。这种方式存在严重问题：共识节点通常要求解复杂数学难题，在能源系统优化场景下同时肩负求解并验证大规模优化问题的计算任务，冗余的计算导致大量计算资源被浪费，区块链的运行时间显著增加。

现有集中式优化或分解协调优化方法应用于能源系统优化场景时，由于优化相关参数由中心化机构掌握，调度结果的最优性无法被其他市场主体检验，导致无法监督中心化机构的潜在作恶行为，解决市场主体间的信任问题。而传统区块链作协调级或基于区块链的优化方法中，由于各节点需要同时求解优化问题与复杂数学难题，导致区块链运行能耗高，吞吐量低，难以实际应用于能源系统优化场景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种支撑能源系统优化问题求解与验证的区块链共识方法，该方法能够在保证区块链高容错性的前提下降低区块链共识节点的计算复杂度，节约计算资源，降低区块链运行能耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

支撑能源系统优化问题求解与验证的区块链共识方法，该方法包括：

基于联盟链全体共识节点，选取主代表与若干从代表参与能源系统优化；

根据选取的主代表，对能源系统优化模型进行求解，并将最优解传输至从代表；

从代表采用交叉通信机制对最优解进行验证，并向全体区块链成员广播转发验证通过的最优解，全体区块链成员检查从共识节点处接收到的解，并选取共识节点发送量大于50％的解执行。

进一步地，根据工作量证明、权益证明或随机投票的方式，从参与能源系统优化的全体节点中选取1个主代表与若干从代表参与能源系统优化。具体步骤包括：

基于主代表与从代表选取函数，根据工作量证明、权益证明或随机投票的方式，从参与能源系统优化的全体节点中选取1个主代表与若干从代表参与能源系统优化，选取的主代表用以求解能源系统优化模型，并将最优解发送给其余从代表供其检验，选取的从代表用以检验其他代表转发的解的最优性并转发最优解；

在每轮共识结束后，利用黑名单管理函数对诚信记录黑名单进行更新，将作恶节点记录到黑名单内；在主代表与从代表选取函数选举产生代表后，调用黑名单管理函数，查询代表是否在黑名单内，若代表在黑名单内，则终止其代表权并调用主代表与从代表选取函数选取新代表进行替代，重复上述过程直至所有代表均不在黑名单内，完成选取主代表与若干从代表工作。

进一步地，根据选取的主代表，对能源系统优化模型进行求解的具体内容为：

主代表调用能源系统优化模型求解函数求解数学优化模型，能源系统优化模型求解函数基于如下形式的数学问题求解能源系统优化：