基于区块链的私有充电桩共享平台交易策略

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21134

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (3): 439-451.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21134

基于区块链的私有充电桩共享平台交易策略

吴小汉¹, 张谦¹, 粟尧嘉², 黄耀宇¹, 吴佳琦¹

^1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)，重庆市沙坪坝区 400044
^2.中国南方电网有限责任公司广东电网公司中山供电局，广东省中山市 528403

收稿日期:2022-01-14 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-06
作者简介:吴小汉(1999)，男，硕士研究生，主要从事电动汽车与电网互动、区块链技术研究，wuxiaohan@cqu.edu.cn；
张谦(1980)，女，博士，副教授，主要从事电动汽车与电网互动、分布式能源入网方面的研究，本文通信作者，zhangqian@cqu.edu.cn；
粟尧嘉(1996)，男，硕士，主要从事电动汽车与电网互动技术研究，suyaojia@cqu.edu.cn；
黄耀宇(1996)，男，硕士研究生，主要从事电动汽车与电网互动技术研究，huangyaoyu@cqu.edu.cn；
吴佳琦(1998)，女，硕士研究生，主要从事电动汽车与电网互动技术研究，277981086@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52177073)

Sharing Platform Trading Strategy of Private Charging Pile Based on Blockchain

Xiaohan WU¹, Qian ZHANG¹, Yaojia SU², Yaoyu HUANG¹, Jiaqi WU¹

^1.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology (Chongqing University), Shapingba District, Chongqing 400044, China
^2.Guangdong Power Grid Company Zhongshan Power Supply Bureau, China Southern Power Grid Co. , Ltd. , Zhongshan 528403, Guangdong Province, China

Received:2022-01-14 Published:2022-06-30 Online:2022-07-06
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52177073)

摘要/Abstract

摘要：

针对电动汽车充电困难与私有充电桩闲置率高的问题，以区域内的电动汽车和私有充电桩为研究对象，设计了基于区块链的私有充电桩共享机制。对电动汽车的出行路线、充电时刻及用户心理进行建模，计算电动汽车对充电桩的综合评价指标，以真实反映电动汽车对充电桩的偏好程度；建立了共享平台的充电交易机制，以求取计及区域内充电压力的动态电价。通过区块链技术和代理权益证明共识机制，保障交易的安全性。仿真结果表明：所提策略能为电动汽车用户提供额外的充电选择，缓解充电压力，同时可为私有充电桩所有者带来一定收益；所设计共识机制能对虚假信息进行有效防范。

关键词: 区块链, 电动汽车, 充电桩, 共享机制

Abstract:

Aiming at the charging difficulty of electric vehicles and the high idle rate of private charging piles, this paper took electric vehicles and private charging piles as the research objects, and designed the sharing strategy mechanism of private charging piles based on blockchain. To truly reflect the preference degree of electric vehicles to charging piles, the travel route, charging time and user psychology of electric vehicles were modeled, and the comprehensive evaluation index of electric vehicles to charging piles was calculated. The charging trading mechanism of the sharing platform was established to obtain the dynamic electricity price that takes into account the charging pressure in the region. The blockchain and delegated proof of stake consensus mechanisms were used to ensure the security of transactions. The simulation results show that the proposed strategy can provide additional charging options for electric vehicle users to relieve charging pressure and bring certain benefits to the owners of private charging piles. The designed consensus mechanism can effectively prevent false information.

Key words: blockchain, electric vehicle, charging pile, sharing mechanism

中图分类号:

TM 910.6

吴小汉, 张谦, 粟尧嘉, 黄耀宇, 吴佳琦. 基于区块链的私有充电桩共享平台交易策略[J]. 发电技术, 2022, 43(3): 439-451.

Xiaohan WU, Qian ZHANG, Yaojia SU, Yaoyu HUANG, Jiaqi WU. Sharing Platform Trading Strategy of Private Charging Pile Based on Blockchain[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(3): 439-451.

图/表 16

图 1 私有充电桩共享平台框架

Fig. 1 Framework of private charging pile sharing platform

图 2 私有充电桩共享平台电力交易流程

Fig. 2 Power trading process of private charging pile sharing platform

图 3 DPOS共识机制的工作流程

Fig. 3 Workflow of DPOS consensus mechanism

图 4 代表节点的选举框架

Fig. 4 Election framework of representative nodes

图 5 某城区区域划分图

Fig. 5 Zoning map of an urban area

表 1 充电桩分布情况

Tab. 1 Distribution of charging pile

项目	商业区	工业区	居民区
私有充电桩放置数量/个	50	30	20
私有充电桩快充充电桩占比/%	50	30	10
公共充电桩放置数量/个	10	10	10
公共充电桩快充充电桩占比/%	100	100	100

表 2 充电桩参数

Tab. 2 Charging pile parameters

参数	数值
快充充电功率p_f/kW	30
慢充充电功率p_s/kW	7
待充电量Q_j /(kW⋅h)	0~60
设备成本C_e/[元/(kW⋅h)]	0.04
公共充电桩充电电价P_c/[元/(kW⋅h)]	1.2

表 3 电动汽车参数

Tab. 3 EV parameters

参数	数值
电动汽车数量/辆	10 000
电动汽车电池容量E/kW	30
电动汽车SOC上限S_OCmax	0.8
电动汽车SOC下限S_OCmin	0.2
电动汽车i出行S_OC_i	0.2~0.8
电动汽车i每千米耗电量a_i /(kW⋅h)	0.2~0.3
电动汽车i平均车速V_i /(km/h)	30~50
电动汽车i充电阈值 $S O C i s c$	0.3~0.5
电动汽车最大充电等待时间T_i^mw/min	20~100
区块链服务费δ/[元/(kW⋅h)]	0.08

表 3 电动汽车参数

Tab. 3 EV parameters

参数	数值
电动汽车数量/辆	10 000
电动汽车电池容量E/kW	30
电动汽车SOC上限S_OCmax	0.8
电动汽车SOC下限S_OCmin	0.2
电动汽车i出行S_OC_i	0.2~0.8
电动汽车i每千米耗电量a_i /(kW⋅h)	0.2~0.3
电动汽车i平均车速V_i /(km/h)	30~50
电动汽车i充电阈值 $S O C i s c$	0.3~0.5
电动汽车最大充电等待时间T_i^mw/min	20~100
区块链服务费δ/[元/(kW⋅h)]	0.08

图 6 电动私家车在网数量

Fig. 6 Number of private EVs connected to the grid

表4 电动汽车充电选择情况

Tab. 4 Charging options for EVs

电动汽车选择	不充电	私有充电桩	公共充电桩
电动汽车数量/辆	11	2 328	1 959

图 7 充电桩吸引到的电动汽车数量

Fig. 7 Number of electric vehicles attracted by charging piles

图 8 电动汽车在城区内的充电区域分布

Fig. 8 Distribution of EV charging area in urban area

表 5 共享平台基准电价制定及其相关情况

Ta. 5 Formulation of benchmark price of sharing platform and relevant information

项目	数值
快充电价/[元/(kW⋅h)]	1.572 9
慢充电价/[元/(kW⋅h)]	1.145 7
私有充电桩共享平台收益/元	24 473.4
用户不满意度/%	0.98
选择私有充电桩的电动汽车数量/辆	2 177
选择公共充电桩的电动汽车数量/辆	2 078
选择不进行充电的电动汽车数量/辆	43

图 9 私有充电桩共享平台上15个区域的动态电价

Fig. 9 Dynamic electricity prices of 15 areas on private charging pile share platform

表 6 基于动态电价的共享平台运行结果

Tab. 6 Operating results of shared platform based on dynamic electricity price

项目	数值
快充电价/[元/(kW⋅h)]	区域动态电价
慢充电价/[元/(kW⋅h)]	区域动态电价
私有充电桩共享平台收益/元	24 860.7
用户不满意度/%	2.23
选择私有充电桩的电动汽车数量/辆	2 129
选择公共充电桩的电动汽车数量/辆	2 018
选择不进行充电的电动汽车数量/辆	151

图 10 不同场景下考虑传递虚假信息时的动态电价

Fig. 10 Dynamic electricity price considering dissemination of false information in different scenarios

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