智能电网中的区块链技术及其应用

沙特国王大学学报智能电网Anak Agung Gde Agung Rini Handayani应用科学学院，Telkom大学，Jl。Telekomunikasi，Terusan Buah Batu，万隆，印度尼西亚阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2019年2020年1月4日修订2020年1月5日接受2020年1月13日在线提供关键词：区块链交易电力智能电网智能合约A B S T R A C T随着工业时代的进步，电力需求迅速增长。为了保证电力的高效分配，保持低损耗和高质量水平，以及电力供应的安全性，智能电网的概念被提出。这一概念使小规模的个人规模发电并将其出售给电网。然而，这一概念增加了现有系统的复杂性，例如如何进行、核实和记录这些发电机和消费者之间的交易本文提出将区块链作为智能电网中管理交易的工具。交易通过智能合约执行，网络充当交易验证器。区块链提供了交易的不变性，这确保了生成者和消费者之间的每一笔交易都会被执行。它还提供了事务历史的不变性，可用于审计或解决事务争议。©2020作者（S）。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍电的发现标志着第二次工业革命的开始近150年来，该行业一直在快速增长，同时也需要电力。2015年，全球用电量达到21，153TWh，在30年内几乎翻了三倍（图1）。根据电力来源和消费者的需求，电力价格有很大的范围。2015年，价格范围从阿根廷的每千瓦时0.01美元到美国的每千瓦时0.01美元。德国每千瓦时0.33美元（Statista：统计门户网站）。多年来，发电资源有限，主要来自化石燃料。发电设备非常昂贵，对于小规模或个人使用来说并不经济。消费者从发电厂购买电力，由电网提供电力，并为他们消费的电力然而，技术进步改变了自动化导致大规模生产，这导致更便宜的* 通 讯 作 者 ： 应 用 科 学 学 院 ， Telkom 大 学 ， Jl. Telekomunikasi No. 1 ， Bandung40257，Indonesia.电 子 邮 件 地 址 ： agung@tass.telkomuniversity.ac.id （ A.A.G.Agung ） ， rini.han-dayani@tass.telkomuniversity.ac.id（R. Handayani）。沙特国王大学负责同行审查发电机太阳能、波浪能、地热能和其他替代能源发电的发明成为可能总之，它们使社区、家庭甚至个人能够发电。当人们产生的能量超过他们消耗的能量时，他们会把它卖给其他人，所以他们就成了替代能源。表1显示了电力行业的变化，这些变化是由全球行业的变化模式加速的（Hermann等人， 2016年）。智能电网在电力供应方面提供了更多的安全性。然而，该概念增加了现有电力工业的复杂性。在交易层面上，如何确保发电商在消费者付费后提供电力。由于网络中存在多个生成者和消费者，这也引起了人们对谁来验证交易以及如何执行过程的关注。本文的主要目标是提出使用区块链网络来管理智能电网中的交易在所提出的架构中，智能电网中涉及的所有实体都充当节点，交易都写在智能合约中。开发了一个移动应用程序作为系统和用户之间的接口本文件的其余部分将分为以下几部分。在第2节中，我们描述了工业4.0和智能电网的定义和概述，然后概述了区块链技术及其组件。第三节讨论了区块链在智能电网中的应用.最后，在第4中得出结论。制作和主办：Elsevierhttps://doi.org/10.1016/j.jksuci.2020.01.0021319-1578/©2020作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comA.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报667Fig. 1. 全球能源消费（Statista：统计门户网站）。表1电力行业的变化。实体传统模式智能电网发电机集中式：工业规模发电厂更加分散：工业规模的发电厂，电源主要是碳氢化合物（天然气、煤、石油）（怀特霍斯市议会，2007年）家用/小型发电机更多可再生能源交易消费者通过能源公司购买电力（单向）发电机和发电机消费者（多方向）定价由政府或电力公司每个发电机都可以设定价格账单（高盛，2010年）定期计费（后付费）/按需付费（预付费）预付2. 相关作品本节简要介绍与智能电网相关的内容。我们还介绍了区块链的更多细节，例如它的概念，结构，节点，所有权，如何在区块链中记录交易，共识机制和智能合约来执行实体之间的交易。2.1. 工业4.0与智能电网工业4.0是2011年引入的第四次工业革命概念（Kagermann等人， 2011年）。在工业4.0中有四个主要原则;通过互联网实现机器的互连;通过信息透明进行数据处理以做出更好的决策，支持系统和能够做出决策并执行自主任务的智能实体（Hermann等人， 2016年）。在工业4.0背景下，智能电网使用先进的信息和通信系统连接发电机，配电站和消费者。先进的数据处理使配电过程更加高效、分散、灵活、可靠和安全（Faheem等人， 2018年）。 智能电网还将可再生能源的使用集成到现有电网中，以供应电力需求（Faheem等人，2018年）。额外的实体和功能给现有的网格带来了挑战，不仅是基础设施，而且是事务级别。智能电网由电网定义，它集成了所有连接实体的行为和动作（图2）。有三种类型的实体：发电机，产生电力;消费者，消费电力;以及两者都可以做的实体。这些实体共同创建了一个对等网络，确保电力的有效分配;保持低损耗和高质量水平，确保电力供应安全（欧洲技术平台，2010年）。点对点网络消除了交易中的中介和可信实体，给予买方和卖方偏好、选择和价格的自由（Otjacques et al.，2018年）。先前的研究表明，具有智能合约能力的区块链可以在没有可信实体的情况下实现能源交易（Hahn等人，2017; Munsing等人，2017年）。美国布鲁克林的TransactiveGrid也在开发一个点对点能源交易项目。它利用许可区块链作为住宅规模实体之间的交易平台（布鲁克林微电网）。虽然这一特征在今天的电网中也存在智能电网项目的挑战之一是如何提供由数百万实体组成的通信基础设施，以便在单一市场中运营和交易（欧洲技术平台，2010年）。能源可追溯性也成为一个问题。区块链用于优化微电网中的能量在这种情况下，绿色证书用于指示能量是由可再生能源产生的（Imbault等人， 2017年）。 区块链还可 以 被 实 现 为 通 过 利 用 实体之间的 信 誉 系 统 来解决欺诈问题（Khaqqia等人， 2018年）。2.2. 区块链区块链是一种技术，它使社区能够保持信任。区块链也可以被定义为分布式网络-668A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报图二. 智能电网（eolas杂志）。工作，维护一个不可变的数据库。Satoshi Nakamoto提出了区块链的概念，并在加密货币比特币中实现（Nakamoto，2008）。 有两种类型的加密货币，一种是区块链平台，另一种是利用现有平台（Wu等人，2018年）。第一种称为硬币，另一种称为代币。然而，区块链不仅限于加密货币。区块链实施的相关建议包括在金融部门（Knezevic，2018），自动交易结算（Liu等人， 2018）和可追溯性（Sander等人，2018; Jansson和Petersen，2017）。以前的研究映射和使用智能电网的基本数据，并利用RainbowChain技术来管理交易。区块链使用工作量证明，能够执行智能合约，记录和执行交易（Kim和Huh，2018）。普华永道为德国消费者咨询中心（Verbraucherzentrale）进行的一项研究指出了区块链技术在能源领域取得成功的三个关键方面，（1）用户友好，易于使用和有效应用，（2）成本效率验证过程，以及（3）区块链提供的增值（普华永道全球电力公用事业，2016）。2.2.1. 概念区块链概念最初是作为解决数字货币中双重支出问题的解决方案而提出的，没有任何中央授权或权力下放。在传统的交易中，当买方购买某物时，付款人将钱（纸币或硬币）物理地转移到收款人。在数字世界中，金钱以数据的形式存在，可以用最小的努力精确地复制。付款人可以很容易地复制钱，花掉原来的钱，再花掉另一份钱，这就是所谓的双重支出问题（Chiu和Koeppl，2007）。为了解决这个问题，需要一个值得信任的人作为中间人。它检查付款人的余额，根据票据扣除付款人的余额，并根据票据增加收款人Nakamoto在他的论文中认为，这种中介将提高服务的交易费用，并最终限制小额交易。调解人也需要调解当事人之间的纠纷。另一个问题是，这种中介可以逆转通过强制发生的交易，这对于不可逆交易是不可取的例如在服务行业。这种情况将使商家对他们的客户保持警惕，收集比他们需要的更多的信息，冒着客户身份的风险。区块链消除了中介，写在区块链上的交易是不可变的。区块链可以在许多行业进一步实施在加密货币之外，交易可以是代表任何资产（包括电力）所有权变化的任何数据2.2.2. 结构区块链由区块组成，这些区块以时间顺序的方式排序，使用散列函数进行保护和链接，如图3所示。该区块是及时盖章的，因此不能追溯日期。一个区块由一组交易组成。在比特币中，交易是货币所有权的变更。然而，在我们的情况下，这可以用电力交易代替。哈希函数是一种数学单向函数，在给定任何输入的情况下都会产生固定的输出。输入的微小变化将导致输出的显著变化（Shahzad和Crowcroft，2019）。哈希也是单向的，这意味着，给定输入，它很容易计算输出，但不容易计算输出。当块如果区块已满或到了创建新区块的时间，则使用特定的散列函数H（x）对区块进行散列，其中x是当前区块的编号。然后将哈希值存储在下一个块中，创建一个“链”。这个过程会重复进行，直到最后一个区块，因此对区块的轻微修改可以很容易地通知，因为哈希将无效。拥有一定数量比特币的所有者可以将他的硬币的所有权改变给另一个人，或者将钱转移给另一个人。然而，前一个所有者和下一个所有者都是由一个名为地址的唯一标识符表示的，而不是真实的身份。地址是从一个私钥-公钥的公钥中派生出来的这样，网络就可以很容易地验证硬币所有者的真实性由于区块链记录了所有的交易历史，交易可以追溯到创建的那一刻，消除了双重支出问题。2.2.3. 节点节点是一个实体，它连接到区块链网络并执行各种操作。节点可以加入或离开网络的任何-A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报669H（0）= a数据数据数据PrevhasPrevhasPrevhash：0（创世区块创世区块创世区块）区块#3候选新的交易被汇集在一个区块候选中newTransactionnewTransactionnewTransaction区块#3候选节点X检查了交易并提出了这个区块候选块#0块#1块#2块#33.将选定区块添加到区块链，每个节点更新其区块链H（3）= Hz节点Y检查交易并提出该块候选节点Z检查了交易并提出了这个区块候选图三.在区块链中插入区块。他们喜欢的时间 在比特币区块链网络中，有两个主要节点（Xu等人， 2017年）。全节点，在其存储上保存区块链的副本，其主要任务包括验证交易并维护其他全节点之间的共识。最初，创建块的节点属于此类别。持有区块链的完整副本对大多数用户来说可能不方便。例如，在2019年4月1日的十年运行中，比特币区块链的大小为205 GB（Blockchain Luxembourg）。能够在有限的资源上运行的轻节点，例如移动电话或笔记本电脑，用于日常事务。他们使用简单支付验证（SPV）来验证交易。它们不持有区块链的完整副本，因此它们依赖于完整的节点。2.2.4. 所有权一般来说，有三种区块链所有权模型（Turner等人，2018年）。所有权将决定谁可以参与网络，例如成为节点、验证交易和执行交易。无许可区块链，也称为公共区块链，对任何希望作为节点参与的人开放。每个节点都在其存储中保存区块链的副本，并共同协作以维护区块链。比特币区块链就是这种模式的一个例子。许可区块链，也称为私有区块链，对某个实体的访问权限有限。与区块链的主要概念相反，某些人或组织控制许可的区块链。许可区块链的示例包括Quorum，一个基于以太坊的分布式账本由J.P. Morgan（Morgan Chase，2018）创建，由Linux基金会（2018）创建。要参与，节点必须由区块链所有者或由区块链所有者声明的一组规则验证。混合区块链，也称为半私有或联盟区块链。主要概念是连接私有和公共区块链。在这个区块链中，一部分是私有的，而另一部分是公共的。公共区块链与私有区块链连接。混合区块链的样本是新加坡公 司 Xin-Fin 的 XDC （ XinFin ， 2018; XinFin Organization ，2017）。区块链的概念是去中心化权力，在不受信任的各方之间建立信任。私有区块链将赋予一方全部权力，并可能引发信任问题。2.2.5. 交易当有人发起一个交易时，它被汇集在一个区块候选中（图3，过程编号1），网络中的节点验证交易（图3，过程编号2）。由于每个节点都将其地址添加到候选区块中，因此会有许多版本的区块候选者，但每次只能有一个区块候选者添加到区块链中。在这里，共识机制选择要添加的块（图1）。 3、工艺编号3）。取决于机制，其中选择块的节点可以被奖励或可以不被奖励。然后随着时间的推移重复该循环。一旦数据进入区块链，数据就无法删除。如果有人做了错误的交易，那么它必须通过反向交易进行纠正，保持前一交易不变。通过这种方式，区块链保持了资产的可追溯性，并且有利于审计。表2说明了如何在区块链中逆转交易。每个块都被散列。然后将哈希值存储在下一个块中，依此类推（见图1）。 3）。为了改变某个块中的数据，一些-H（1）= bH（2）= cH（2）= d数据数据数据上一个有上一个有上一个有h：：：cccDatDatDataPrevrevrev具有具有具有 h：：：bDatDatDataPrevrevrev具有具有具有 h：：：aH（3）=hx区块#3H（3）=hy区块#3newDatanewDatanewData上一个有上一个有上一个有h：：： cnewDatanewDatanewData上一个有上一个有上一个有h：cnewDatnewDatnewData上一个有上一个有上一个有h：cccnewDatanewDatanewData上一个有上一个有上一个有h：：： c应在BBLLLOOCKCCHAAIN中中中添加添加HCBBBL L O CK的机械结构●●●●2.●1.670A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报表2反向交易的说明。号起源目的地涉资产描述100爱丽丝辛迪1个代币Alice想给Bob发送1个令牌，但错误地将其发送给Cindy101辛迪爱丽丝1个代币交易编号100无法删除，Cindy将令牌反向（发回）给Alice102爱丽丝鲍勃1个代币Alice发起正确的交易必须重新计算该块的散列、在下一个块中改变该块的存储散列等等，直到最后一个块。然而，网络由节点组成，每个节点都维护区块链的副本。改变区块链的一个副本不会“说服”网络，他们很容易拒绝篡改的区块链。为了成功地“愚弄”网络，必须有人有能力同时改变所有节点中存储的至少50%的区块链。因此，记录在区块链中的数据不是“不可改变”的，但改变数据或不可变是非常不切实际的。因此，只要有更多诚实的节点在运行，网络就会安全。2.3. 共识机制共识机制由一组规则组成，用于实现对单个数据值的协议，例如确定哪个区块候选将被接受为区块并添加到区块链中。区块链中有一些流行的共识机制。到研究开始时，工作量证明被505个硬币使用，其次是权益证明被393个硬币使用，服务证明被175个硬币（Cryptoslate）使用。区块链可以实现一个或多个机制。以下是其中的一些。工作量证明（Proof of Work），也称为挖矿，是一个概念，要被选择，节点必须在创建新区块的过程中通过求解数学哈希方程来证明其对网络的贡献。为了保持恒定的区块创建时间，方程如果一个节点拥有更多的处理能力，它将有更多的机会来解方程。这种机制的问题是，矿工可以在矿池中组合他们的哈希能力，控制哈希分布，并且该过程消耗大量能量（例如，2019年）。另一个问题是，有时矿工只贡献奖励，当采矿过程不赚钱时很容易离开。权益证明，也称为股权，是一个概念，即持有资产越多，他做出的贡献就越多，因此更有优先权被选为区块创建者（King和Nadal，2012）。服务证明，也称为主节点，是由某个节点提供的第二要成为主节点，节点必须锁定某些资产作为抵押品（Duffield 和Diaz，2014）。这一机制是对上述两个机制的补充，不能单独运行。重要性证明，也称为收获。这个概念是由NEM提出的。它不是处理能力或财富，而是确定节点对网络的总体贡献。这包括归属（存款）、一段时间内的净交易以及过去30天内的交易数量和规模（NEM技术参考1.2.1）。2.4. 智能合约智能合约是由利益相关方同意并存储在区块链中的它扫描区块链并且一旦满足条件，它就自动执行预定义的动作。一旦写入区块链，智能合约也变得不可变，并且将始终执行（Szabo，1997; Buterin，2015）。在交易中，智能合约充当可信托管服务。3. 结果和讨论在本节中，我们将介绍如何实现区块链来管理智能电网中的交易，智能电网由发电机，消费者和节点组成，两者都可以完成。提出了一个系统架构，并开发了一个移动应用程序作为用户和系统之间的接口。3.1. 建议的体系结构图4示出了所提出的架构。在这种情况下，A组由政府拥有的发电厂组成，B组由住宅楼组成，C组和E组也由建筑物组成，但其中一些建筑物能够发电。集群D由私营发电厂组成，集群F由公共电源插座组成。电网存储将多余的电力存储在电网上。利用现有的电网，将每个实体视为节点（图4）。一个小型计算设备被放置为一个轻节点，生成一个地址并维护该地址的平衡。该设备连接到或取代现有的电表。在现有的配电点上添加一个完整的节点，例如在降压变压器中，在配电线路到客户之前。全节点验证交易，维护共识，还执行到网络的路由，确定有效的路线来输送电力，特别是当某个电力生产商停止服务时。这将确保电力供应的安全在加密货币模型中，该节点也类似于主节点。每个生产者和消费者都被设置为一个轻节点，以降低复杂性和昂贵的硬件要求。表3总结了建议的架构中涉及的实体。图5示出了生产者/消费者节点的示例架构。带有太阳能电池板的房屋通过双向电表（A）从配电线路获得主要电力电力分布在整个房子（红线）。对于生产者，二次电源，例如，太阳能电池板（B）产生电力，将电力存储在电池（D）中。电池连接到逆变器并连接回双向仪表（A）。如果所有者决定使用先前存储的电力，则电力被引导回内部线路，但是如果所有者决定出售电力，则电力被送回电网。用户可以使用通过互联网连接的设备监控和维护该过程3.2. 区块链平台和智能合约所提出的架构的区块链操作由计算节点（计算机）提供。研究的区块链平台是以太坊。区块链和智能●●●●A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报6711网格存储21集群A簇D121234电网34集群B群组E121342群组F集群C轻节点（生产者）轻节点（消费者）全节点见图4。拟议的架构。表3智能电网的实体及其动作。节点操作示例生产者创建和销售代币发电厂（图4，集群A、D）用于执行生产者和消费者之间的交易。每个节点都有一个私钥和地址生成。密钥是唯一的，用作节点标识符，而地址用于交易目的。交易规则编码在消费者购买和消费令牌创建和出售代币;购买和消费代币建筑物（图4，B组、C2、C3、C4、E1、E2、E3），电源插座（F组）有替代电源的房屋（图4，C1，E4）智能合约，在满足特定条件时自动执行。过程如下。生产者节点产生电力。作为一个节点，它生成一个具有相应值的令牌。分发点作为一个完整的节点，维护共识，验证交易，执行路由每个群集的降压变压器如果生产商希望出售其电力，它将发出出售订单网络中相应的令牌。系统会检查电力供应情况，并在发布销售订单之前将其需要电力的消费者可以购买具有相应价值的代币。系统会检查消费者这项研究的合同在测试网络上运行。在真实网络中部署智能合约需要支付真实以太币作为费用。这将要求开发商用法定货币购买以太币。区块链使用工作量证明共识机制（Buterin，2015），并为智能合约提供平台并在订单发布前锁定了它当卖出订单与买入订单相遇时，就会创建基于智能合约的交易。当消费者消耗电力时，具有相应值的令牌被烧毁。更多关于燃烧代币的解释将在交易一章中解释互联网BC一D用图五. 生产者/消费者节点。●●●●672A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报矿工然后验证交易，如下所示。新交易被包括在区块候选中。矿工验证交易，O检查生产者跟踪使用者令牌所有权，确定使用者是否是令牌的正确所有者由于区块链记录了完整的交易历史，因此可以追溯令牌的所有权链。O检查生产商是否拥有足够的电力在市场上出售。如果交易通过验证，则候选区块将被添加到区块链并广播到网络中的所有节点。然后执行智能合约。智能合约本身充当数字协议，一旦先前商定的各方满足要求，它就会自动执行预定义的操作。在这种情况下，智能合约用于确保一旦消费者向生产者支付先前商定的价格，电力就被交付给消费者。由于智能合约是以代码形式编写并提交给区块链的，因此它也继承了区块链的不变性，这意味着没有人可以修改商定的合约。合同逻辑如下。阅读条件（价格、金额、来源、目的地等）检查要求（付款）如果要求已被验证，则授予对电源的访问权，o记录消耗量。● 如果达到消耗，则撤销访问。3.3. 交易在能源市场中，电力是一种有价值的可交易商品。从这个角度来看，将电力视为一种资产，由区块链中的令牌表示。然后将智能电网概念中的三个实体（发电机、消费者和两者都能做到的实体）视为节点，如表3所示。在加密货币中，节点加入并贡献于区块链网络以获得奖励。在我们的方法中，节点必须加入网络并对网络做出贡献，以便消费和/将是不可恢复的，但每个人都可以看到他们花了多少钱在这项研究中，政府发电厂的发电量被对冲到每千瓦时1467印尼盾。该价格由政府发电厂（Perusahaan Listrik Negara/PLN）监管，并随时间调整。其他生产商可能会提高或降低价格，但就其规模和印度尼西亚电力市场的性质而言，它们只能提供有限的电力。在电网中拥有政府所有的工厂的一个好处是他们可以干预价格。当价格上涨时，政府工厂可以以较低的价格出售其价格，以降低市场价格。图6显示了研究中进行的交易的样本。这些是简化的交易，不包括交易费。A1产生8千瓦时，并将其出售给F2（1千瓦时），B1（4千瓦时）和C1（3千瓦时）。交易保存在Tx-100中。之后，F2消耗其1千瓦时的电力，因此F2燃烧令牌（Tx-200）。B1消耗3 kWh，剩余1 kWh（Tx- 201）。C1通过其太阳能电池板产生1 kWh的电能。它消耗两千瓦时，所以它燃烧两千瓦时。而不是保存其余的，它决定出售两千瓦时的B4（Tx-202）。在交易结束时，每个账户的余额可以从开始追溯。例如，C1余额现在为2 kWh;从A1购买3 kWh（Tx-100）-消耗2TX-200输入输出11一F2TX-201或出售电力。一个节点可以因为它的积极承诺而得到奖励对网络的贡献，这将在下面的奖励机制章节中解释。为了维护基础设施，或者当节点使用额外的服务时，例如使用公共网格存储，可以向网络添加交易费用对于这项研究，消费者提前支付他们所需的电力。生产者向电网提供电力。他们生成代币，可以在网络上以一定的价格出售。消费者在市场上购买电力，并获得一个值得的代币。令牌，然后扣除当他们消耗电力从电网。他们可以看到每个生产商的所有报价，而不是从单个生产商那里购买。当电量被消耗时，所表示的代币被烧毁。代币被烧毁表明它所代表的电力已经被消耗。刻录令牌是将其转移到不可恢复的地址，因此无法再次使用。在所提出的架构中，该地址被预定义并编码到协议中送去那里的令牌TX-202输入输出100-C3个C1一2Gen1C1B2B4见图6。区块链中的电力交易示例TX-100C3个C1B1B4F2一18A1输出输入●●●●●●●●●●●输入输出4一3BB11B1A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报673为了确保所有各方都按照预期执行操作，网格中的每笔交易都存储为智能合约。资产锁定机制充当托管机制。所有交易都成功完成。智能合约能够处理发电机和消费者之间的交易，并在消费者消耗相应的电力后成功地完全烧毁令牌。3.4. 客户端侧应用对于客户端，开发了移动应用程序作为用户界面。该应用程序通过API连接到区块链，该API允许访问在区块链上进行交易的智能合约，以及将交易记录读取和写入区块链。例如，电力价格和成本-见图7。应用程序接口（主要功能）。见图8。应用程序接口（历史和统计）。674A.A.G. 阿贡河Handayani/沙特国王大学学报这是印尼的国家标准。然后，应用程序执行表3中提出的功能，即创建和销售电力（作为生产者），以及购买和消费令牌（作为消费者）。下面是应用程序的一些屏幕截图。图7示出了在研究中提出的应用的主要功能。左图显示了用户的帐户，该帐户由用户的区块链和物理地址组成。该界面还显示了相应地址的余额，分为以千瓦时为单位的剩余电力和以印尼盾为单位的货币。然而，交易将以千瓦时为单位并使用代币进行，如图6所示。如果一个节点充当生产者，则生成器及其功率在MyGenerator部分中可见。在这里，节点有两个太阳能电池板，但只有一个是活跃的，它每天产生1.98千瓦时。图7的中心图像示出了当用户希望购买电力时的充值部分。在这里，用户可以从政府拥有的发电厂购买用户可以查看市场上的报价用户可以以当前报价发出购买订单或发出他/她的报价（在示例中，用户发出两个报价，2.000 kWh在IDR. 1450和1.000 kWh在IDR.1440）。图7的右图示出了当用户希望出售多余电力时的界面。在这里，用户可以查看市场上的其他卖出订单，并提出他/她的报价。图中的左图。 8显示了用户交易的历史记录，而右侧显示了有关帐户的统计信息，例如每日消费，每日生产（如果节点也是生产者）以及其他相关信息。4. 结论和今后的工作区块链与智能电网的集成允许社区以共识的方式维护系统中的交易。交易通过智能合约进行。交易历史存储在区块链中，并复制到所有完整节点。区块链通过限制记录的更改或删除，为智能合约和交易数据提供了不变性。因此，发电商和消费者之间的智能合约将始终被执行，从而确保当消费者支付时，生产商将始终提供电力。不变性还提供了可追溯性，这对于审计或解决事务争议很有帮助。以太坊区块链在工作量证明共识机制上运行，因此交易由世界各地的矿工进行验证，包括运行完整节点的节点。尽管所提出的系统能够管理智能电网中的交易，但仍有一些问题需要考虑以供将来研究。以太坊区块链目前能够每秒处理多达15笔交易，这是协议中硬编码的限制。如果实施，限制将是一个挑战在一个全面的智能电网中。在公共区块链中，价格将纯粹基于供求关系，对投机非常敏感。例如，以太坊在2018年1月13日达到1432.88美元的价格，并在2018年6月13日跌至477.49美元（CoinMarketCap）。这种情况是不可取的，代币价格应该与法定货币挂钩。这种方法被Tether使用，Tether是一种与美元挂钩的加密货币。这是通过实施储备证明来实现的，该证明仅在交换法定货币时创建代币。这个系统不能禁止人们出售由肮脏（但便宜）的能源生产的电力。人们也倾向于购买更便宜的电力，不管它的来源。区块链记录所有交易历史。如果提供能够检测电力是如何产生的设备，则可以基于此条件调整定价，促进绿色能源并限制从更脏的来源产生的电力。在公共区块链中，每个地址的交易和余额都是公开的。例如，有一个网站公开列出了所有以太坊账户及其余额（Etherscan）。在我们的例子中，一个帐户地址对应于一个节点，该节点以建筑物或房屋的形式存在为了确保所有节点都真实存在于现实世界中，政府应该拥有这些地址的映射以及所有者缺点是，通过网络提供的帐户，犯罪分子可以瞄准富有的帐户并跟踪所有者。交易历史可以公开，但应与所有者的身份分开。这可以通过实施混合区块链来实现，该混合区块链将交易和身份分开。 在混合区块链中，participation是开放的，但托管和区块创建可以仅设置为受信任的节点，使网络更安全（Muhammad Asad Khan et al.，2018年）。工作量证明共识机制是资源广泛的。在公共区块链中，拥有高性能计算设备的人（或一组人）未来研究的一种可能机制是使用一种共识机制，该机制考虑节点竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用阿贡，A.A.G.，Dillak，R.G.，Suchendra，D.R.，亨德里扬托河，2019.工作量证明：能源效率和盈利能力。J. 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