區(qū)塊鏈技術(shù)及其在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 王冰 王敏
定 價(jià):45 元
叢書(shū)名:新一代信息技術(shù)系列教材
- 作者:王冰王敏
- 出版時(shí)間:2023/11/1
- ISBN:9787111736363
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):F426.2
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開(kāi)本:16開(kāi)
隨著電力體制改革推進(jìn)和能源互聯(lián)網(wǎng)概念深入人心,電力交易的理論研究備受關(guān)注,而區(qū)塊鏈技術(shù)作為發(fā)展最快、前景最好的新型數(shù)字技術(shù)之一,其開(kāi)發(fā)與研究方興未艾,并以“區(qū)塊鏈+”的方式與眾多行業(yè)緊密對(duì)接。近年來(lái),由于區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)的需要,越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)將區(qū)塊鏈技術(shù)作為課程列入培養(yǎng)方案,同時(shí)對(duì)于區(qū)塊鏈教材的需要也日趨迫切。本書(shū)對(duì)現(xiàn)有著作和教材的優(yōu)點(diǎn)兼容并蓄,從章節(jié)設(shè)置入手,加強(qiáng)各章節(jié)的邏輯性和章節(jié)內(nèi)容的新穎性。前4章主要介紹區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí),使讀者對(duì)區(qū)塊鏈有較深入的理解;第5、6章則針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究與展望,并對(duì)區(qū)塊鏈在配電側(cè)的交易方法進(jìn)行闡述;第7~9章主要介紹針對(duì)配電側(cè)負(fù)荷、負(fù)荷代理商、電力調(diào)度中心三類(lèi)電力主體如何進(jìn)行智能合約建模、交易平臺(tái)設(shè)計(jì)以及底層技術(shù)優(yōu)化等。本書(shū)具有清晰的層次感:從區(qū)塊鏈技術(shù)到區(qū)塊鏈技術(shù)核心原理,從以太坊平臺(tái)到智能合約開(kāi)發(fā),從電動(dòng)汽車(chē)到可控負(fù)荷,層層深入、循序漸進(jìn),既加強(qiáng)了對(duì)基本知識(shí)和核心原理的說(shuō)明,又注重了區(qū)塊鏈最新研究成果的引入。本書(shū)可供從事區(qū)塊鏈、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域研究的科研工作者、高校教師和研究生閱讀與參考,也可在多個(gè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)使用,滿足計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電氣等專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的需求。本書(shū)配有電子課件,選用本書(shū)作教材的教師可登錄www.cmpedu.com注冊(cè)下載,或發(fā)郵件至jinacmp@163.com索取。
前言
近年來(lái),能源互聯(lián)網(wǎng)已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要模式和方向。在深化改革后的電力市場(chǎng)中,相關(guān)利益主體增多、交易種類(lèi)多樣化、合同規(guī)則復(fù)雜化,對(duì)交易結(jié)算的管理及數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)防范都提出了更高的要求。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)務(wù)的發(fā)展,區(qū)塊鏈作為一種新型信息化技術(shù),對(duì)具備數(shù)字化能力的業(yè)務(wù)交易可提供技術(shù)支撐。習(xí)近平總書(shū)記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào):要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口,加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。利用數(shù)字技術(shù)推動(dòng)能源技術(shù)革命,切實(shí)解決能源發(fā)展中存在的復(fù)雜問(wèn)題,是我國(guó)電力能源業(yè)普遍面臨的重大任務(wù)。探索區(qū)塊鏈在能源電力等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,必須認(rèn)真結(jié)合區(qū)塊鏈等新型數(shù)字技術(shù),對(duì)現(xiàn)有電力機(jī)制進(jìn)行場(chǎng)景、業(yè)務(wù)、價(jià)值創(chuàng)新,建設(shè)分層、分區(qū)域、多元接入的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。本書(shū)在總結(jié)國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上,由區(qū)塊鏈基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)、由能源互聯(lián)網(wǎng)基本理論到具體區(qū)塊鏈在能源聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用,從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、智能合約、共識(shí)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、以太坊平臺(tái)開(kāi)發(fā)等多方面,闡述多方參與、平等安全、合作共贏的電力能源區(qū)塊鏈技術(shù)。編者在多年科研工作和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,對(duì)同類(lèi)書(shū)籍的內(nèi)容進(jìn)行了較大的調(diào)整和補(bǔ)充,不僅引入了區(qū)塊鏈分層可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)流程的新方法,而且增加了其在電力交易方面的內(nèi)容,對(duì)近十年來(lái)最新的研究成果加以總結(jié)和整理,增加了區(qū)塊鏈在能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際開(kāi)發(fā)中的具體應(yīng)用。本書(shū)系統(tǒng)深入地闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)與區(qū)塊鏈電力交易智能合約技術(shù)的原理、方法和技術(shù),充分反映了該領(lǐng)域的前沿性和時(shí)代性。本書(shū)特點(diǎn):(1)模塊清晰,體系完整。伴隨區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展,新成果不斷涌現(xiàn)。本書(shū)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的基本理論、現(xiàn)存問(wèn)題、核心關(guān)鍵技術(shù)和開(kāi)發(fā)平臺(tái),先介紹區(qū)塊鏈的相關(guān)概念、演化與發(fā)展歷程,再給出區(qū)塊鏈的常見(jiàn)問(wèn)題和改進(jìn)方向;針對(duì)交易領(lǐng)域區(qū)塊鏈核心關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)結(jié)構(gòu)(區(qū)塊結(jié)構(gòu)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、賬戶(hù)信息層、安全加密層、共識(shí)機(jī)制層和交易獎(jiǎng)勵(lì)層)進(jìn)行具體論述;在區(qū)塊鏈底層架構(gòu)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究智能合約的概念與實(shí)現(xiàn)機(jī)制,具體包括以太坊(Ethereum)平臺(tái)和超級(jí)賬本(Hyperledger)平臺(tái)項(xiàng)目背景、架構(gòu),智能合約設(shè)計(jì)方式及其在相關(guān)平臺(tái)的測(cè)試和執(zhí)行,因此體系更為完整,適用性更強(qiáng)。(2)內(nèi)容新穎,緊扣前沿。區(qū)塊鏈作為新興的熱點(diǎn)領(lǐng)域,近十年成果豐碩。本書(shū)吸收了國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈領(lǐng)域較新的理論和實(shí)踐成果,融入了新理論、新模型、新方法和新策略,尤其是近年來(lái)配電側(cè)電力交易 發(fā)展的重要理論成果。從對(duì)區(qū)塊鏈的初探到實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā),再?gòu)钠鹾隙冉嵌妊芯繀^(qū)塊鏈底層技術(shù)優(yōu)化與智能合約模型設(shè)計(jì),填補(bǔ)了同類(lèi)技術(shù)資料的空白,也體現(xiàn)了本書(shū)的新穎性和前沿性。(3)理論與實(shí)踐相結(jié)合,由淺入深。區(qū)塊鏈技術(shù)是針對(duì)跨學(xué)科復(fù)雜對(duì)象的復(fù)雜技術(shù)難題,本書(shū)綜合多學(xué)科的相關(guān)理論和應(yīng)用實(shí)例,理論聯(lián)系實(shí)際,闡述區(qū)塊鏈技術(shù)的核心思想和關(guān)鍵技術(shù);從基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用,從智能合約開(kāi)發(fā)到技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì),從電動(dòng)汽車(chē)到可控負(fù)荷,由淺入深,循序漸進(jìn),展開(kāi)相關(guān)內(nèi)容,便于讀者分層次、模塊化學(xué)習(xí)。本書(shū)可作為高校本科高年級(jí)學(xué)生的教材,也可作為高?蒲腥藛T和研究生進(jìn)行區(qū)塊鏈或能源互聯(lián)網(wǎng)研究的參考資料,以及電力能源領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。本書(shū)結(jié)構(gòu)如下:第1章是區(qū)塊鏈基礎(chǔ)入門(mén),主要介紹區(qū)塊鏈相關(guān)概念、發(fā)展現(xiàn)狀、演化和發(fā)展歷程、技術(shù)特性以及現(xiàn)存問(wèn)題;第2章是區(qū)塊鏈技術(shù)在交易領(lǐng)域的應(yīng)用,其中包括交易領(lǐng)域區(qū)塊鏈核心技術(shù)、智能合約相關(guān)概念、超級(jí)賬本項(xiàng)目背景,特別介紹了后文分層可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)流程中多次使用的智能合約技術(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制;第3章是以太坊平臺(tái)智能合約應(yīng)用研究,從以太坊背景與概念出發(fā),重點(diǎn)介紹區(qū)塊鏈以太坊平臺(tái)搭建,包括環(huán)境配置、私有鏈搭建以及智能合約編譯、測(cè)試和執(zhí)行;第4章是去中心化的區(qū)塊鏈分層可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)及應(yīng)用,主要闡述區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性和可擴(kuò)展方案分層模型,特別介紹了去中心化應(yīng)用核心技術(shù)架構(gòu),包括Truffle框架、Web3中間庫(kù)和MetaMask電子錢(qián)包,并基于綜合能源綠證交易系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)了去中心化應(yīng)用實(shí)例;第5章是區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用初探,包括能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景及區(qū)塊鏈應(yīng)用現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用前景,為接下來(lái)的章節(jié)奠定基礎(chǔ);第6章是區(qū)塊鏈技術(shù)下配電側(cè)電力市場(chǎng)交易平臺(tái)研究,設(shè)計(jì)了去中心化電力交易框架和流程,同時(shí)基于多電力市場(chǎng)主體設(shè)計(jì)智能合約;第7章是結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)代理商入網(wǎng)競(jìng)價(jià)研究背景,給出智能合約下電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)交易方法,包括用戶(hù)與代理商智能合約、代理商與電力調(diào)度中心智能合約設(shè)計(jì),在區(qū)塊鏈環(huán)境下實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)、代理商和調(diào)度中心的三方共贏;第8章以電動(dòng)汽車(chē)共享充電樁平臺(tái)為例,實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈以太坊的具體落地應(yīng)用,并驗(yàn)證了整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)共享充電樁平臺(tái)的可行性;第9章從上層應(yīng)用與底層技術(shù)入手構(gòu)建負(fù)荷代理商交易平臺(tái),提出代理商利潤(rùn)分紅激勵(lì)機(jī)制、代理商效能函數(shù)變化率共識(shí)算法,實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈優(yōu)勢(shì)與電力調(diào)度相融合。本書(shū)遵循由理論到應(yīng)用,由 淺入深,逐步遞進(jìn)的原則,除第1章外,本書(shū)可劃分
目錄
前言
第1章區(qū)塊鏈基礎(chǔ)入門(mén)
1.1區(qū)塊鏈相關(guān)概念
1.1.1從比特幣到區(qū)塊鏈
1.1.2區(qū)塊鏈的定義
1.1.3區(qū)塊鏈的分類(lèi)
1.2區(qū)塊鏈技術(shù)演化與發(fā)展歷程
1.2.1區(qū)塊鏈的演化
1.2.2區(qū)塊鏈1.0——數(shù)字貨幣
1.2.3區(qū)塊鏈2.0——智能合約
1.2.4區(qū)塊鏈3.0——擴(kuò)展的發(fā)展
領(lǐng)域
1.3區(qū)塊鏈的技術(shù)特性
1.4區(qū)塊鏈的現(xiàn)存問(wèn)題
1.5區(qū)塊鏈常見(jiàn)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)
本章小結(jié)
第2章區(qū)塊鏈技術(shù)在交易領(lǐng)域的應(yīng)用
2.1交易領(lǐng)域區(qū)塊鏈核心關(guān)鍵技術(shù)
2.1.1區(qū)塊結(jié)構(gòu)層
2.1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層
2.1.3賬戶(hù)信息層
2.1.4安全加密層
2.1.5共識(shí)機(jī)制層
2.1.6交易激勵(lì)層
2.2智能合約
2.2.1智能合約的背景與概念
2.2.2智能合約的特征與實(shí)現(xiàn)機(jī)制
2.2.3智能合約的應(yīng)用前景
2.3超級(jí)賬本(Hyperledger)
2.3.1超級(jí)賬本項(xiàng)目背景
2.3.2超級(jí)賬本架構(gòu)(Hyperledger Fabric)簡(jiǎn)介
本章小結(jié)
第3章以太坊平臺(tái)智能合約應(yīng)用研究
3.1以太坊技術(shù)概述
3.1.1以太坊的背景與概念
3.1.2以太坊技術(shù)演變與發(fā)展歷程
3.1.3以太坊主要技術(shù)特征
3.2區(qū)塊鏈以太坊平臺(tái)搭建
3.2.1配置以太坊環(huán)境
3.2.2建立以太坊私有鏈
3.2.3以太坊核心原理
3.3以太坊智能合約
3.3.1智能合約編譯環(huán)境
3.3.2智能合約測(cè)試與執(zhí)行
本章小結(jié)
第4章去中心化的區(qū)塊鏈分層可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)及應(yīng)用
4.1區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性
4.2區(qū)塊鏈技術(shù)可擴(kuò)展方案分層模型
4.2.1Layer1層On-Chain公有鏈自身改進(jìn)
4.2.2Layer2層Off-Chain擴(kuò)展性改進(jìn)
4.3區(qū)塊鏈技術(shù)分層可擴(kuò)展架構(gòu)
4.4去中心化應(yīng)用核心技術(shù)架構(gòu)
4.4.1Truffle框架
4.4.2Web3中間庫(kù)
4.4.3MetaMask電子錢(qián)包
4.5區(qū)塊鏈去中心化應(yīng)用實(shí)例
4.5.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介
4.5.2方案選型
4.5.3整體規(guī)劃
4.5.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
4.5.5系統(tǒng)部署
本章小結(jié)
第5章區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用初探
5.1背景與現(xiàn)狀
5.1.1能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景
5.1.2區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
5.2能源互聯(lián)網(wǎng)概述
5.2.1能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念
5.2.2能源互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)演化及特征
5.2.3能源互聯(lián)網(wǎng)的源-網(wǎng)-荷模型
5.2.4多供能網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合規(guī)劃
5.3區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用前景
5.3.1區(qū)塊鏈與電力市場(chǎng)交易方面的契合度分析
5.3.2區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)耦合存在的問(wèn)題
5.3.3區(qū)塊鏈在能源系統(tǒng)中應(yīng)用需關(guān)注的問(wèn)題
5.3.4區(qū)塊鏈在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
5.3.5區(qū)塊鏈在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用前景
本章小結(jié)
第6章區(qū)塊鏈技術(shù)下配電側(cè)電力市場(chǎng)交易平臺(tái)研究
6.1背景與現(xiàn)狀
6.1.1電力市場(chǎng)交易
6.1.2區(qū)塊鏈在配電側(cè)電力交易中的研究現(xiàn)狀
6.2區(qū)塊鏈下去中心化電力交易概述
6.2.1電力交易框架
6.2.2電力交易流程
6.3區(qū)塊鏈智能合約設(shè)計(jì)
6.3.1市場(chǎng)主體需求合約
6.3.2市場(chǎng)主體目標(biāo)合約
6.3.3市場(chǎng)主體約束合約
6.4智能合約的解法
6.5算例仿真
6.5.1市場(chǎng)主體間電量信息流矩陣
6.5.2市場(chǎng)主體間電價(jià)信息流矩陣
6.5.3智能合約交易結(jié)果
6.5.4分布式賬本記賬結(jié)果
本章小結(jié)
第7章智能合約下電動(dòng)汽車(chē)代理商入網(wǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制研究
7.1背景與現(xiàn)狀
7.1.1電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)競(jìng)價(jià)研究現(xiàn)狀
7.1.2基于區(qū)塊鏈的電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制研究
7.2電動(dòng)汽車(chē)代理商入網(wǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制框架
7.2.1智能合約適用性分析
7.2.2區(qū)塊鏈鏈上鏈下互聯(lián)機(jī)制
7.3用戶(hù)與代理商智能合約設(shè)計(jì)
7.3.1電動(dòng)汽車(chē)集群劃分
7.3.2需求合約分析
7.3.3目標(biāo)合約分析
7.4代理商與電力調(diào)度中心智能合約設(shè)計(jì)
7.4.1目標(biāo)合約分析
7.4.2需求合約分析
7.4.3約束分析
7.5電力交易模型求解算法分析
7.5.1出行時(shí)間K均值聚類(lèi)方法
7.5.2SOC四分位分類(lèi)法
7.5.3智能合約求解流程
7.6算例分析
7.6.1算例數(shù)據(jù)
7.6.2用戶(hù)與代理商的智能合約結(jié)果
7.6.3代理商與電力調(diào)度中心的智能合約結(jié)果
7.6.4市場(chǎng)主體經(jīng)濟(jì)利益分析
本章小結(jié)
第8章以太坊平臺(tái)下電動(dòng)汽車(chē)共享充電樁平臺(tái)設(shè)計(jì)
8.1背景與現(xiàn)狀
8.1.1電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施現(xiàn)狀及發(fā)展模式分析
8.1.2區(qū)塊鏈與共享經(jīng)濟(jì)契合度分析
8.2電動(dòng)汽車(chē)充電樁共享平臺(tái)框架設(shè)計(jì)
8.2.1設(shè)計(jì)框架
8.2.2系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)
8.3充電樁共享平臺(tái)智能合約設(shè)計(jì)
8.3.1三類(lèi)用戶(hù)合約屬性設(shè)計(jì)
8.3.2共享平臺(tái)合約功能模塊設(shè)計(jì)
8.4仿真與驗(yàn)證
8.4.1以太坊私有鏈的搭建
8.4.2共享平臺(tái)應(yīng)用界面設(shè)計(jì)
8.4.3共享平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
本章小結(jié)
第9章區(qū)塊鏈底層技術(shù)優(yōu)化及在分布式
電力交易中的應(yīng)用
9.1背景與現(xiàn)狀
9.1.1負(fù)荷代理商交易模式
9.1.2區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式電力
交易中的應(yīng)用分析
9.2負(fù)荷代理商參與分布式交易模式概述
9.2.1設(shè)計(jì)框架
9.2.2負(fù)荷代理商交易場(chǎng)景下區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)模型
9.3區(qū)塊鏈底層技術(shù)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)
9.3.1激勵(lì)機(jī)制與求解算法設(shè)計(jì)
9.3.2共識(shí)算法與區(qū)塊鏈運(yùn)營(yíng)流程
9.4算例分析
9.4.1題設(shè)與數(shù)據(jù)
9.4.2調(diào)度結(jié)果分析
本章小結(jié)
附錄縮略語(yǔ)對(duì)照表
參考文獻(xiàn)