基于区块链技术的碳追踪方法、装置、设备及存储介质

1.本发明属于电力技术领域，具体为基于区块链技术的碳追踪方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.碳排放配额分配是碳排放权交易制度设计中与企业关系最密切的环节。碳排放权交易体系建立以后，由于配额的稀缺性将形成市场价格，因此配额分配实质上是财产权利的分配，配额分配方式决定了企业参与碳排放权交易体系的成本。例如，分配方法可能成为影响企业在确定产量、新的投资地点以及将碳成本转嫁给消费者的比例等问题上的决策的关键因素。
3.随着碳配额的提出，有必要对于常规机组电力的去向进行追踪，并针对电力用户主体的碳排放量进行计算，通过碳配额以及用户碳排放量的比较进行针对用户的奖惩措施。为此，我们提出基于区块链技术进行常规机组能源的碳追踪。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于区块链技术的碳追踪方法、装置、设备及存储介质，可以基于区块链的安全、可靠以及不可篡改等性质实现碳排放的追踪技术，将追踪结果保存至区块链中，保证数据的安全。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.基于区块链技术的碳追踪方法，包括以下步骤：
7.基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向；
8.计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配；
9.基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量；
10.基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪。
11.进一步地，常规机组能源溯源模型建立方法为：
[0012][0013]
其中，v
bus
表示系统中除参考节点外其余节点的电压向量，(v0,θ0)表示系统中参考节点电源幅值及相角，z表示系统节点阻抗矩阵，表示系统中参考节点外其余节点的注入复功率向量；
[0014][0015]
其中，p
ij
表示支路ij的有功潮流，(r
ij
,x
ij
)表示支路ij的电阻及电抗，(vi,vj)表示支路ij的首尾节点电压模值，δ
ij
表示支路ij的首尾节点相角差；
[0016]
基于以上潮流模型，可以得到适用于配电网的常规机组能源溯源模型：
[0017]
假定节点i的注入功率为：
[0018][0019]
其中，p
ig
为节点i注入电网的正向功率，p
ij
表示支路ij的有功潮流，为节点i的上游节点集合；
[0020]
为了采用紧凑形式表示常规机组能源溯源模型，进行如下变换：
[0021][0022]
通过矩阵表达为紧凑形式：
[0023]au
·
p＝pg[0024]
进一步地，建立的常规能源机组电力追踪方法具体为：
[0025]
矩阵au中第i行第j列元素计算模型为：
[0026][0027]
因此，节点k处的电力用户主体用能结果可以通过下式进行分析：
[0028][0029]
常规机组能源消纳结果为：
[0030][0031]
其中，pk表示节点k处的节点注入功率，p
lk
表示节点k处的负荷功率中的常规机组能源消纳量，m为常规能源机组数量。
[0032]
进一步地，通过电气距离对各电力用户进行碳配额的分配模型具体为：
[0033]
对于一个有n个节点，l条支路的电网，根据潮流计算方法可得：
[0034][0035][0036]
θ
ij
＝θ
i-θj[0037]
式中：pi为节点i注入功率，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θi、θj分别为节点i,j的相角；
[0038]
上式可写成矩阵形式：
[0039]
p＝bθ
[0040]
θ＝b-1
p
[0041]
式中：p为n维的列向量，每行表示各节点的注入功率；b为n
×
n维的节点导纳矩阵；θ为表示节点电压相角的n维列向量；
[0042]
根据p-q分解法可得对于每一条支路有：
[0043][0044]
式中：p
ij
表示支路ij的有功潮流，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θi、θj分别为节点i,j的相角；
[0045]
上式可以进一步写成矩阵的形式：
[0046]
p
l
＝b
l
aθ＝b
l
ab-1
p＝gp
[0047]
式中：p
l
为l
×
n维的线路潮流向量矩阵，每一行对应一条支路，每一列对应一个节点；b
l
为l
×
l维的支路导纳对角矩阵，对角元素为对应线路的导纳；a为l
×
n维的支路节点关联矩阵，a矩阵中的元素可表示为：
[0048][0049]
可知矩阵p
l
衡量了节点功率注入变化对于各线路潮流的关系，可知当p矩阵表示的量为节点单位注入功率时，pl矩阵即为功率注入转移系数(injection shift factor,isf)矩阵，它量化了特定节点母线单位发电量或负荷变化引起的各个支路潮流变化，由isf矩阵可以进一步计算得到ptdf矩阵；
[0050]
在实际计算g矩阵时需要考虑平衡节点，否则在计算过程中可能出现奇异矩阵导致计算结果错误；计及平衡节点时有：
[0051]
g'＝b
l
a'b'-1
[0052]
式中a'为l
×
(n-1)维的删去平衡节点所在列的节点关联矩阵，b'-1
为(n-1)
×
(n-1)维，删去平衡节点对应的行与列的节点导纳矩阵，得到的g'矩阵为l
×
(n-1)维的矩阵；在后计算时需要继续扩列，在删去平衡节点的对应列补0即为新的l
×
n维矩阵功率注入转移系数矩阵g*；由此可以计算ptdf矩阵：
[0053]
ptdf＝g
*h[0054]
h矩阵为发用电矩阵，是一个n维的列向量，h矩阵表示确定的注入和负荷节点，其元素可表示为：
[0055][0056]
由ptdf矩阵可计算发电节点与用电节点间的电气距离(power transfer distance,ptd)，电气距离衡量了p2p交易对网络资产的占用程度，节点i，j之间的电气距离可表示为：
[0057]
[0058]
式中：ptdf表示系统的功率转移分布因子矩阵，ptdf
l,ij
表示当节点i与节点j发生功率输送，对支路l的影响，d
ij
表示节点i与节点j发生功率输送对系统所有支路的影响，即节点i与节点j之间的电气距离；
[0059][0060][0061]
式中：r表示常规能源机组集合，l表示电力用户主体集合，ci表示节点i处的碳配额责任主体的配额系数，n表示碳配额责任主体的数量，d
sum
表示所有节点的电气距离之和；
[0062][0063]
式中：qi为节点i处的碳配额主体消纳额度，li表示节点i处的碳配额责任主体负荷值，limit表示配电网的碳配额计划。
[0064]
进一步地，基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量：
[0065]
碳排放量核算主要运用以下公式：
[0066]
e＝ad*ef[0067]ad
表示为核算期内生产过程中化石燃料的消耗量、原材料的使用量及购入或输出的电量，气体燃料单位为万立方米(104m3，标态)，固体或液体燃料单位为吨(t)，ef为碳排放因子，即碳排放系数。
[0068]
进一步地，基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪：
[0069]
1)发用电数据预申报及安全校核；
[0070]
2)智能电表上传发用电数据；
[0071]
3)常规机组电力溯源；
[0072]
4)配额目标审核。
[0073]
基于区块链技术的碳追踪装置，包括：
[0074]
数据上传模块，用于通过智能电表上传常规机组能源发电商的实时发电数据与电力用户的实时用电数据；
[0075]
数据记录模块，用于将所获取的电力用户碳排放数据以及碳配额信息记录在区块链中。
[0076]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-6所述的方法中的任一方法。
[0077]
一种设备，包括：
[0078]
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-6所述的方法中的任一方法的指令。
[0079]
本发明的有益效果：
[0080]
本发明与现有技术相比，其显著优点是：基于区块链技术，可以充分发挥区块链安全可靠、不可篡改等性质，保证电力用户的碳排放信息做到有迹可循，有迹可查。通过本发明的常规机组电力追踪模型，能够掌握常规火电机组在潮流中的流向，掌握各电力用户所消耗的常规机组能源，并通过相应的碳排放技术转化为碳排放量。
附图说明
[0081]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0082]
图1是本发明实施例一提供的一种基于区块链技术的碳追踪方法的流程图；
[0083]
图2是本发明实施例一提供的一种常规机组能源电力追踪的算法流程图；
[0084]
图3是本发明实施例二提供的一种实施基于区块链技术的碳追踪方法的装置的示意图；
[0085]
图4是本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
[0086]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0087]
实施例一
[0088]
如图1所示，本发明提供一种技术方案：基于区块链技术的碳追踪方法，包括以下步骤：
[0089]
基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向；
[0090]
计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配；
[0091]
基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量；
[0092]
基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪。
[0093]
1、基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向。
[0094]
在碳配额实施下，电力用户碳排放减免量显得至关重要。在目前缺乏配套考核机制的初期阶段，实现通过潮流追踪的方式追踪火电消纳的方法有一定的必要性。在进行火力发电能源追踪过程中，配电网中的需求侧资源进行用电请求，通过潮流追踪可以更加精确的得到各电力用户所消耗的火力发电。为保证公开透明、信息传输稳定、加快常规机组能源追踪的准确无误，需要进一步明确进行常规机组能源追踪的方法及模型。
[0095]
常规机组能源溯源模型是基于潮流追踪模型将各电力用户主体的用电成分进行有效分解，通过比例共享原则保证负荷节点用电成分分摊的有效性与合理性，为电力用户的实际消耗火电量提供一种定量计算模型。
[0096]
同时考虑到现有的潮流追踪模型大多针对输电网进行潮流分析，输电网中由于电
阻/电抗比值较小，电网有功损耗可以忽略不记，采用直流潮流模型可以在保证精度的前提下得到具备冷启动能力的线性化模型。
[0097]
本发明基于线性化中低压网络潮流模型推导适用于配电网的常规机组能源溯源模型。
[0098][0099]
其中，v
bus
表示系统中除参考节点外其余节点的电压向量，(v0,θ0)表示系统中参考节点电源幅值及相角，z表示系统节点阻抗矩阵，表示系统中参考节点外其余节点的注入复功率向量。
[0100][0101]
其中，p
ij
表示支路ij的有功潮流，(r
ij
,x
ij
)表示支路ij的电阻及电抗，(vi,vj)表示支路ij的首尾节点电压模值，δ
ij
表示支路ij的首尾节点相角差。
[0102]
采用了具有冷启动能力的线性化模型，与适用于输电网的直流潮流模型相比并不会增加计算难度，同时考虑电阻对潮流的影响，在配电网中提高了潮流计算结果。
[0103]
基于以上潮流模型，可以得到适用于配电网的常规机组能源溯源模型：
[0104]
假定节点i的注入功率为：
[0105][0106]
其中，p
ig
为节点i注入电网的正向功率，p
ij
表示支路ij的有功潮流，为节点i的上游节点集合。
[0107]
为了采用紧凑形式表示常规机组能源溯源模型，进行如下变换：
[0108][0109]
通过矩阵表达为紧凑形式：
[0110]au
·
p＝pg[0111]
其中，矩阵au中第i行第j列元素计算模型为：
[0112][0113]
因此，节点k处的电力用户主体用能结果可以通过下式进行分析：
[0114][0115]
常规机组能源消纳结果为：
[0116]
[0117]
其中，pk表示节点k处的节点注入功率，p
lk
表示节点k处的负荷功率中的常规机组能源消纳量，m为常规能源机组数量。
[0118]
2、计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配。
[0119]
通过电气距离对各电力用户进行碳配额的分配：
[0120]
首先进行电气距离的计算：
[0121]
对于一个有n个节点，l条支路的电网，根据潮流计算方法可得：
[0122][0123][0124]
θ
ij
＝θ
i-θj[0125]
式中：pi为节点i注入功率，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θi、θj分别为节点i,j的相角。
[0126]
上式可写成矩阵形式：
[0127]
p＝bθ
[0128]
θ＝b-1
p
[0129]
式中：p为n维的列向量，每行表示各节点的注入功率；b为n
×
n维的节点导纳矩阵；θ为表示节点电压相角的n维列向量。
[0130]
根据p-q分解法可得对于每一条支路有：
[0131][0132]
式中：p
ij
表示支路ij的有功潮流，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θi、θj分别为节点i,j的相角。
[0133]
上式可以进一步写成矩阵的形式：
[0134]
p
l
＝b
l
aθ＝b
l
ab-1
p＝gp
[0135]
式中：p
l
为l
×
n维的线路潮流向量矩阵，每一行对应一条支路，每一列对应一个节点；b
l
为l
×
l维的支路导纳对角矩阵，对角元素为对应线路的导纳；a为l
×
n维的支路节点关联矩阵，a矩阵中的元素可表示为：
[0136][0137]
可知矩阵p
l
衡量了节点功率注入变化对于各线路潮流的关系，可知当p矩阵表示的量为节点单位注入功率时，pl矩阵即为功率注入转移系数(injection shift factor,isf)矩阵，它量化了特定节点母线单位发电量或负荷变化引起的各个支路潮流变化，由isf矩阵可以进一步计算得到ptdf矩阵。
[0138]
在实际计算g矩阵时需要考虑平衡节点，否则在计算过程中可能出现奇异矩阵导致计算结果错误。计及平衡节点时有：
[0139]
g'＝b
l
a'b'-1
[0140]
式中a'为l
×
(n-1)维的删去平衡节点所在列的节点关联矩阵，b'-1
为(n-1)
×
(n-1)维，删去平衡节点对应的行与列的节点导纳矩阵，得到的g'矩阵为l
×
(n-1)维的矩阵。在后计算时需要继续扩列，在删去平衡节点的对应列补0即为新的l
×
n维矩阵功率注入转移系数矩阵g*。由此可以计算ptdf矩阵：
[0141]
ptdf＝g
*h[0142]
h矩阵为发用电矩阵，是一个n维的列向量，h矩阵表示确定的注入和负荷节点，其元素可表示为：
[0143][0144]
由ptdf矩阵可计算发电节点与用电节点间的电气距离(power transfer distance,ptd)，电气距离衡量了p2p交易对网络资产的占用程度，节点i，j之间的电气距离可表示为：
[0145][0146]
式中：ptdf表示系统的功率转移分布因子矩阵，ptdf
l,ij
表示当节点i与节点j发生功率输送，对支路l的影响，d
ij
表示节点i与节点j发生功率输送对系统所有支路的影响，即节点i与节点j之间的电气距离。
[0147][0148][0149]
式中：r表示常规能源机组集合，l表示电力用户主体集合，ci表示节点i处的碳配额责任主体的配额系数，n表示碳配额责任主体的数量，d
sum
表示所有节点的电气距离之和。
[0150][0151]
式中：qi为节点i处的碳配额主体消纳额度，li表示节点i处的碳配额责任主体负荷值，limit表示配电网的碳配额计划。
[0152]
3、基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量。
[0153]
碳排放系数是指每一种能源燃烧或使用过程中单位能源所产生的碳排放数量。根据ipcc(联合国政府间气候变化专门委员会)的假定，可以认为某种能源的碳排放系数是固定不变的。碳排放系数通常是指二氧化碳的排放系数，甲烷、氧化亚氮、全氟化物、六氟化硫等其他温室气体，一般折算成二氧化碳后再参与计算，也就是我们常说的——二氧化碳当量。在碳排放核算过程中，将运用碳排放系数计算各个阶段的排放量。通过碳排放系数进行碳核算可以直接量化碳排放的数据，在碳交易市场的运行至关重要。
[0154]
碳排放量核算主要运用以下公式：
[0155]
e＝ad*ef[0156]ad
表示为核算期内生产过程中化石燃料的消耗量、原材料的使用量及购入或输出的电量，气体燃料单位为万立方米(104m3，标态)，固体或液体燃料单位为吨(t)。ef为碳排放因子，即碳排放系数。
[0157]
主要能源的碳排放系数：
[0158]
最终能源消费种类包括：煤炭、汽油、柴油、天然气、煤油、燃料油、原油、电力和焦炭等9大类。
[0159]
计算碳排放量时必须转换为标准统计量，参照《中国能源统计年鉴》给出具体换算方法：煤炭为0.7143kg标煤/kg、焦炭为0.9714kg标煤/kg、原油和燃料油为1.4286kg标煤/kg、汽油和煤油为1.4714kg标煤/kg、柴油为1.4571kg标煤/kg、天然气为1.3300t标煤/万m3、电力为1.229t标煤/万kwh。
[0160]
各种能源的碳排放系数分别为：煤炭为0.7476t碳/t标准煤、汽油为0.5532t碳/t标准煤、柴油为0.5913t碳/t标准煤、天然气为0.4479t碳/t标准煤、煤油为0.3416t碳/t标准煤、燃料油为0.6176t碳/t标准煤、原油为0.5854t碳/t标准煤、电力为2.2132t碳/t标准煤、焦炭为0.1128t碳/t标准煤。
[0161]
通过各种能源的碳排放系数以及通过常规能源机组电力追踪模型所追踪到的电量可以计算出各电力用户间接产生的碳排放，通过碳配额的分配以及碳追踪可得到各电力用户主体的碳配额剩余情况。
[0162]
4、基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪：
[0163]
1)发用电数据预申报及安全校核
[0164]
电力用户主体在区块链平台提交用电请求，同时向智能合约中转入一定代币作为保证金，以在碳配额量审核完成之后，对超出碳配额目标的电力用户主体进行惩罚。平台根据接收的请求信息判断线路潮流和节点电压是否会存在越限的情况，若安全校核不通过，则借助阻塞管理的方式调整配电网主体提交的发用电信息，直到生成满足安全校核的发用电请求。若安全校核通过，智能合约将发用电信息记录在链上，并将结果向全网广播。求解算法如下所示。
[0165][0166]
2)智能电表上传发用电数据
[0167]
在智能读表阶段，智能电表将常规机组能源发电商的实时发电数据与电力用户的实时用电数据上传至智能合约中，生成新的区块来记录详细情况，同时在各节点发布相应的信息。
[0168]
3)常规机组电力溯源
[0169]
在潮流溯源阶段，智能合约根据常规机组能源电力追踪算法自动计算出电力用户的用电组成成分，作为判断用户碳排放量的一个标准，并与碳排放量计算智能合约进行交互得出电力用户的实际排放量，自动更新用户在区块链中存储的排放量值。求解算法如下所示。
[0170][0171]
4)配额目标审核
[0172]
在配额目标审核阶段，根据电力用户主体的实际消纳量结算配额完成情况。在区块链常规机组能源消纳凭证方面，针对电力用户主体的配额完成情况，区块链生成相应的消纳存证，并将其写入各配额主体链上账户中，通过区块链的链式结构实现碳排放量的可追溯管理。对于超出碳配额限制的责任主体，从其向智能合约中提交的保证金中扣除相应的代币。未超出的责任主体，返还其提交的代币。
[0173]
图1是本发明实施例一提供的一种基于区块链技术的碳追踪方法的流程图，本实施例可适用于对目标电力用户主体进行碳追踪，该方法可以由进行追踪的模拟装置来执行。图2是本发明实施例一提供的一种常规机组能源电力追踪的算法流程图，可用户交易数据进行常规机组能源的电力追踪，并将其记录在区块链上，实现数据的可靠存储。
[0174]
实施例二
[0175]
图3是本发明实施案例二提供的一种实施基于区块链技术的碳追踪装置的示意图。本实施例可适用于对目标用户进行电力追踪的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置于终端设备中。该装置包括：
[0176]
数据上传模块，用于通过智能电表上传常规机组能源发电商的实时发电数据与电力用户的实时用电数据。
[0177]
数据记录模块，用于将所获取的电力用户碳排放数据以及碳配额信息记录在区块链中。
[0178]
实施例三
[0179]
本发明实施例三还提供了一种设备，如图4是本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图，本发明实例为本发明上述实施例的基于区块链技术的碳追踪方法的实现提供
服务，可配置上述实施例中的装置。图4示出了适用于本发明实施方式的示例性设备12的框图。图4显示的设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0180]
如图4所示，设备12以通用计算设备的形式表现。设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0181]
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
[0182]
设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0183]
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
[0184]
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0185]
设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备12交互的设备通信，和/或与使得该设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器20通过总线18与设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0186]
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的基于区块链技术的碳追踪方法。
[0187]
实施例四
[0188]
本发明实施案例四还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于区块链技术的碳追踪方法，该方法包括：
[0189]
基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向；
[0190]
计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配；
[0191]
基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量；
[0192]
基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪。
[0193]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0194]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0195]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0196]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0197]
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于区块链技术的碳追踪方法中的相关操作。
[0198]
本技术的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0199]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0200]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0201]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0202]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：
1.基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向；计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配；基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量；基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪。2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，常规机组能源溯源模型建立方法为：其中，v
bus
表示系统中除参考节点外其余节点的电压向量，(v0,θ0)表示系统中参考节点电源幅值及相角，z表示系统节点阻抗矩阵，表示系统中参考节点外其余节点的注入复功率向量；其中，p
ij
表示支路ij的有功潮流，(r
ij
,x
ij
)表示支路ij的电阻及电抗，(v
i
,v
j
)表示支路ij的首尾节点电压模值，δ
ij
表示支路ij的首尾节点相角差；基于以上潮流模型，可以得到适用于配电网的常规机组能源溯源模型：假定节点i的注入功率为：其中，p
ig
为节点i注入电网的正向功率，p
ij
表示支路ij的有功潮流，为节点i的上游节点集合；为了采用紧凑形式表示常规机组能源溯源模型，进行如下变换：通过矩阵表达为紧凑形式：a
u
·
p＝p
g
。3.根据权利要求2所述的基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，建立的常规能源机组电力追踪方法具体为：矩阵a
u
中第i行第j列元素计算模型为：因此，节点k处的电力用户主体用能结果可以通过下式进行分析：
常规机组能源消纳结果为：其中，p
k
表示节点k处的节点注入功率，p
lk
表示节点k处的负荷功率中的常规机组能源消纳量，m为常规能源机组数量。4.根据权利要求1所述的基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，通过电气距离对各电力用户进行碳配额的分配模型具体为：对于一个有n个节点，l条支路的电网，根据潮流计算方法可得：对于一个有n个节点，l条支路的电网，根据潮流计算方法可得：θ
ij
＝θ
i-θ
j
式中：p
i
为节点i注入功率，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θ
i
、θ
j
分别为节点i,j的相角；上式可写成矩阵形式：p＝bθθ＝b-1
p式中：p为n维的列向量，每行表示各节点的注入功率；b为n
×
n维的节点导纳矩阵；θ为表示节点电压相角的n维列向量；根据p-q分解法可得对于每一条支路有：式中：p
ij
表示支路ij的有功潮流，b
ij
为节点i,j之间的电纳，θ
ij
为节点i,j之间的相角差，x
ij
为节点i,j间的电抗，θ
i
、θ
j
分别为节点i,j的相角；上式可以进一步写成矩阵的形式：p
l
＝b
l
aθ＝b
l
ab-1
p＝gp式中：p
l
为l
×
n维的线路潮流向量矩阵，每一行对应一条支路，每一列对应一个节点；b
l
为l
×
l维的支路导纳对角矩阵，对角元素为对应线路的导纳；a为l
×
n维的支路节点关联矩阵，a矩阵中的元素可表示为：可知矩阵p
l
衡量了节点功率注入变化对于各线路潮流的关系，可知当p矩阵表示的量为
节点单位注入功率时，pl矩阵即为功率注入转移系数(injection shiftfactor,isf)矩阵，它量化了特定节点母线单位发电量或负荷变化引起的各个支路潮流变化，由isf矩阵可以进一步计算得到ptdf矩阵；在实际计算g矩阵时需要考虑平衡节点，否则在计算过程中可能出现奇异矩阵导致计算结果错误；计及平衡节点时有：g'＝b
l
a'b'-1
式中a'为l
×
(n-1)维的删去平衡节点所在列的节点关联矩阵，b'-1
为(n-1)
×
(n-1)维，删去平衡节点对应的行与列的节点导纳矩阵，得到的g'矩阵为l
×
(n-1)维的矩阵；在后计算时需要继续扩列，在删去平衡节点的对应列补0即为新的l
×
n维矩阵功率注入转移系数矩阵g*；由此可以计算ptdf矩阵：ptdf＝g
*
hh矩阵为发用电矩阵，是一个n维的列向量，h矩阵表示确定的注入和负荷节点，其元素可表示为：由ptdf矩阵可计算发电节点与用电节点间的电气距离(power transfer distance,ptd)，电气距离衡量了p2p交易对网络资产的占用程度，节点i，j之间的电气距离可表示为：式中：ptdf表示系统的功率转移分布因子矩阵，ptdf
l,ij
表示当节点i与节点j发生功率输送，对支路l的影响，d
ij
表示节点i与节点j发生功率输送对系统所有支路的影响，即节点i与节点j之间的电气距离；与节点j之间的电气距离；式中：r表示常规能源机组集合，l表示电力用户主体集合，c
i
表示节点i处的碳配额责任主体的配额系数，n表示碳配额责任主体的数量，d
sum
表示所有节点的电气距离之和；式中：q
i
为节点i处的碳配额主体消纳额度，l
i
表示节点i处的碳配额责任主体负荷值，limit表示配电网的碳配额计划。5.根据权利要求1所述的基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量：碳排放量核算主要运用以下公式：e＝a
d
*e
f
a
d
表示为核算期内生产过程中化石燃料的消耗量、原材料的使用量及购入或输出的电
量，气体燃料单位为万立方米(104m3，标态)，固体或液体燃料单位为吨(t)，e
f
为碳排放因子，即碳排放系数。6.根据权利要求1所述的基于区块链技术的碳追踪方法，其特征在于，基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪：1)发用电数据预申报及安全校核；2)智能电表上传发用电数据；3)常规机组电力溯源；4)配额目标审核。7.基于区块链技术的碳追踪装置，其特征在于，包括：数据上传模块，用于通过智能电表上传常规机组能源发电商的实时发电数据与电力用户的实时用电数据；数据记录模块，用于将所获取的电力用户碳排放数据以及碳配额信息记录在区块链中。8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-6所述的方法中的任一方法。9.一种设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-6所述的方法中的任一方法的指令。

技术总结
本发明属于电力技术领域，公开基于区块链技术的碳追踪方法、装置、设备及存储介质，包括以下步骤：基于线性化中低压网络潮流模型建立常规机组能源溯源模型，对常规能源机组的电力进行追踪，并掌握电能交易中常规煤电以及气电的具体流向；计算各电力用户的电气距离，并基于电气距离对各电力用户进行碳配额的分配；基于碳配额分配的结果以及火电的追踪结果计算分摊至各用户处的碳排放量；基于区块链技术部署智能合约，完成电力追踪、配额分配以及碳追踪，可以基于区块链的安全、可靠以及不可篡改等性质实现碳排放的追踪技术，将追踪结果保存至区块链中，保证数据的安全。保证数据的安全。保证数据的安全。


技术研发人员：王蓓蓓 吴文强
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/20