楊雪, 金孝俊, 王海洋，魏翼飛

(1. 山東電力工程咨詢院有限公司，濟(jì)南市 250013；2. 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院，北京市 100876)

0 引 言

隨著中國能源資源短缺、環(huán)境污染加劇等問題日益凸顯，提升可再生能源比例、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是解決能源困境的主要方法，也是未來電力系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但是，風(fēng)光等非水可再生能源電源目前還不具有成本優(yōu)勢，同時(shí)中國可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼存在資金缺口大、審核手續(xù)繁復(fù)等缺陷[1]。為緩解目前可再生能源發(fā)電面臨的利用效率低、市場競爭力差的問題，鼓勵(lì)環(huán)境友好的可再生能源發(fā)電，國際上提出了可交易綠色證書與碳排放權(quán)的概念，并在一些國家得到應(yīng)用[2]。

可再生能源配額制(renewable portfolio standard, RPS)下的可交易綠色證書 (tradable green certificate, TGC) 制度可以通過綠色證書交易實(shí)現(xiàn)不可再生能源生產(chǎn)者、可再生能源生產(chǎn)者、電網(wǎng)企業(yè)和消費(fèi)者可再生能源消費(fèi)義務(wù)的合理分配，提高可再生能源發(fā)電比例[3]。RPS是由行政(監(jiān)管)機(jī)構(gòu)對市場主體最低使用的可再生能源電量進(jìn)行強(qiáng)制約束的制度。市場主體需要在配額核算周期內(nèi)完成配額指標(biāo)，否則將受到懲罰。政策明確了售電企業(yè)、電力用戶是消納責(zé)任承擔(dān)主體，鼓勵(lì)通過超額消納量交易和綠證交易的方式完成消納指標(biāo)[4]。2019年5月15日，國家發(fā)展和改革委員會(huì)、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》，不僅標(biāo)志著中國正式從上網(wǎng)電價(jià)向配額制轉(zhuǎn)變，也表明中國在能源制度層面更強(qiáng)調(diào)依靠市場手段來推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型[5]。我國已有部分地區(qū)實(shí)施了配額機(jī)制，例如北京電力交易中心和廣州電力交易中心[6]。與配額制配套的綠證交易制度，其目標(biāo)是建立一個(gè)統(tǒng)一的綠證交易市場。綠證是一種可交易的、能兌現(xiàn)為貨幣的憑證，代表一定數(shù)量的綠色能源。綠證需求由配額承擔(dān)者形成，供給由可再生能源生產(chǎn)商形成，需求與供給共同決定綠證價(jià)格[7]。

碳排放權(quán)(carcon emission,CE)交易指的是將允許的碳排放配額視為一種商品，通過市場進(jìn)行自由交易。當(dāng)企業(yè)通過分配獲得的排放許可額度大于其實(shí)際排放量時(shí)，企業(yè)就可以通過售出剩余的額度獲取一定的利潤；反之，就需要到市場上購買排放許可額度，否則應(yīng)繳納比購買碳排放權(quán)更多的罰款金額[8]。目前，中國已建立了北京、天津、上海、重慶、湖北、深圳、廣東及福建8個(gè)碳排放權(quán)交易試點(diǎn)，全國性碳排放權(quán)交易市場的啟動(dòng)工作亦在緊鑼密鼓地開展[9]。

中國可再生能源裝機(jī)容量充足，而現(xiàn)階段面臨的關(guān)鍵問題是大量可再生能源無法消納，可再生能源利用率低。碳交易市場同樣存在一些問題，比如未考慮碳排放交易數(shù)據(jù)的安全性問題；依賴于中心化管理，信息傳輸效率低；促進(jìn)企業(yè)參與碳交易的激勵(lì)效果不明顯；買賣雙方碳交易匹配時(shí)信息不對稱，導(dǎo)致整體的效益不高[10]。

隨著能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和智能電網(wǎng)的發(fā)展，分布式能源體系將成為傳統(tǒng)能源體系的有力補(bǔ)充，而區(qū)塊鏈技術(shù)以其去中心化、公開透明的特點(diǎn)可以有效支撐能源體系的發(fā)展[11]?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的技術(shù)架構(gòu)可以保證能源互聯(lián)網(wǎng)中個(gè)體用戶的地位平等,并實(shí)現(xiàn)用戶之間的P2P 能源及能源相關(guān)信息交易,從而實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值驅(qū)動(dòng),建立新的能源價(jià)值體系[12]。

目前基于區(qū)塊鏈的綠證交易和碳交易系統(tǒng)相關(guān)研究很多，文獻(xiàn)[13]提出了一種基于跨鏈交易技術(shù)的電力碳交易市場運(yùn)行機(jī)制，設(shè)計(jì)了跨鏈交易的基礎(chǔ)技術(shù)，包括電力和碳價(jià)格的跨鏈數(shù)據(jù)共享和相關(guān)性分析，以及通過智能合同對碳和電力聯(lián)合交易進(jìn)行編碼，最后基于以太坊平臺(tái)進(jìn)行模擬交易，論證了兩種市場在跨鏈交易中的可行性。文獻(xiàn)[14]提出了一種新的基于區(qū)塊鏈的點(diǎn)對點(diǎn)交易框架來交易能源和碳配額，消費(fèi)者的投標(biāo)/銷售價(jià)格可以直接激勵(lì)消費(fèi)者重塑消費(fèi)行為，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域能源平衡和緩解碳排放。文獻(xiàn)[15]提出了一個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用程序，用于在網(wǎng)絡(luò)化微電網(wǎng)中處理能源和碳配額，中央配電系統(tǒng)運(yùn)營商從所有微電網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，并計(jì)算微電網(wǎng)之間的能源和碳配額交易，以實(shí)現(xiàn)安全的配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營，而區(qū)塊鏈在其中的作用是通過應(yīng)用非對稱加密，即公鑰和私鑰，確保微電網(wǎng)交易安全和透明。文獻(xiàn)[16]基于區(qū)塊鏈技術(shù)的透明度和可靠性，結(jié)合社會(huì)規(guī)范和同伴效應(yīng)理論，設(shè)計(jì)了一種新型的i-green激勵(lì)機(jī)制——綠色比率方案，用于激勵(lì)消費(fèi)者和消費(fèi)者自愿進(jìn)行綠色證書交易,并設(shè)計(jì)了加密貨幣和I-Green-proof of generation的共識(shí)協(xié)議，與綠色比率方案具有協(xié)同效應(yīng)。歐盟Scanergy項(xiàng)目將區(qū)塊鏈和個(gè)人碳交易結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)小用戶綠色能源的直接交易，但該方案缺少對消費(fèi)者購買綠證的激勵(lì)。該項(xiàng)目設(shè)想在交易系統(tǒng)中每15 min測試一次網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)和消費(fèi)狀態(tài)，并向能源供應(yīng)商提供類似比特幣的NRG貨幣，作為能源生產(chǎn)的激勵(lì)，該項(xiàng)目尚未投入實(shí)際運(yùn)營[17]。

共識(shí)算法是區(qū)塊鏈的核心，分布式共識(shí)以區(qū)塊鏈為載體，為去中心化能源交易、物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化管理、碳認(rèn)證和交易、電動(dòng)汽車交通等分布式能源系統(tǒng)提供安全保障[18]。目前用的較為廣泛的是工作量證明(proof of work，PoW)算法，但該算法會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)，而權(quán)益證明(proof of stake，PoS)避免了挖礦過程帶來的能源消耗，被認(rèn)為是未來的主流算法。但PoS同樣面臨易分叉、N@S攻擊等問題。文獻(xiàn)[19]提出了一個(gè)基于區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)，提出了一種委托聲譽(yù)證明(delegated proof of reputation，DPoR)共識(shí)機(jī)制，聲譽(yù)越高的節(jié)點(diǎn)越容易參與到共識(shí)中，降低了惡意企業(yè)的攻擊意圖，在更快地發(fā)現(xiàn)惡意礦工方面表現(xiàn)更好，從而提高了分布式碳排放交易系統(tǒng)的安全性。但文獻(xiàn)[19]中并沒有說明參與交易節(jié)點(diǎn)的聲譽(yù)值的具體計(jì)算方法，整體方案不夠全面。文獻(xiàn)[20]研究了基于PoS的聯(lián)盟區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的共識(shí)傳播問題，并在傳播過程的延遲和區(qū)塊鏈用戶提供的交易費(fèi)用之間取得平衡。文獻(xiàn)[21]提出了一種新的基于區(qū)塊鏈的合約結(jié)算協(xié)議，該協(xié)議采用實(shí)用拜占庭容錯(cuò)(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)算法和改進(jìn)的PoS兩階段共識(shí)算法，以保證系統(tǒng)的安全性、能量和效率。文獻(xiàn)[22]提出了一種基于PoS的魯棒權(quán)益證明(robust proof of stake, RPoS)共識(shí)協(xié)議，RPoS基于幣余額選擇數(shù)據(jù)寫入節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)接受新數(shù)據(jù)以保持賬本的一致性。在對比部分中，RPoS比PoW更節(jié)能，比PoS更快，并且對N@S攻擊和硬幣時(shí)代積累攻擊等PoS相關(guān)攻擊更健壯。文獻(xiàn)[23]提出了一種共識(shí)協(xié)議，稱為擴(kuò)展PoS (e-PoS)，解決了PoW和PoS的局限性，并在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)去中心化、節(jié)能和公平挖掘。文獻(xiàn)[24]提出了一種基于PBFT的共識(shí)算法PoPT(proof of previous transactions)用于聯(lián)合云分布式賬本的并行核算。在PoPT中，通過對所有用戶進(jìn)行排名，從一定數(shù)量的候選人中選擇出塊節(jié)點(diǎn)。文獻(xiàn)[25]提出了一種實(shí)用性強(qiáng)的新型PoS協(xié)議Baguena。與以往的方法相比，Baguena在隨機(jī)生成和leader選擇方面具有優(yōu)勢，提高了安全性和效率。

綜上所述，目前將區(qū)塊鏈與碳交易、綠證交易相結(jié)合的研究有很多，但對于適用于碳交易場景的區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制研究較少，激勵(lì)方法不夠完善。針對現(xiàn)有的缺乏激勵(lì)以及共識(shí)算法的安全及效率問題，本文做出如下貢獻(xiàn)：

1)提出基于區(qū)塊鏈的可再生能源產(chǎn)品交易架構(gòu)，可再生能源產(chǎn)品的交易過程以及每個(gè)主體的RPS分配過程都由區(qū)塊鏈上的智能合約執(zhí)行，信息透明、方便監(jiān)管。

2)設(shè)計(jì)激勵(lì)模型，提出“碳齡”的概念，對參與交易的節(jié)點(diǎn)權(quán)益值進(jìn)行建模，對減排貢獻(xiàn)越多的節(jié)點(diǎn)其碳齡越多，越容易參與共識(shí)，獲得激勵(lì)。

3)提出具有拜占庭容錯(cuò)的、用于激勵(lì)可再生能源商品交易的公平且無分叉的共識(shí)算法PoCT(proof of carbon taken)，并與點(diǎn)點(diǎn)幣和黑幣中的PoS以及傳統(tǒng)DPoS算法進(jìn)行對比，驗(yàn)證PoCT算法的公平性，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

1 系統(tǒng)模型

本文將系統(tǒng)參與者分為可再生能源發(fā)電企業(yè)、不可再生能源發(fā)電企業(yè)、電力大用戶、電網(wǎng)企業(yè)，整體架構(gòu)如圖1所示?？稍偕茉窗l(fā)電企業(yè)產(chǎn)生綠色能源，國家可再生能源信息管理中心為其核發(fā)綠色證書以及中國核證自愿減排量(Chinese Certified Emission Reduction，CCER)。每產(chǎn)生1 000 kW·h的可再生能源，國家可再生能源信息管理中心就為其核發(fā)一個(gè)綠色證書，每個(gè)綠色證書的編號(hào)唯一。參與自愿減排的減排量需經(jīng)國家可再生能源信息管理中心在國家自愿減排交易登記簿進(jìn)行登記備案，經(jīng)備案的減排量稱為“核證自愿減排量(CCER)”。碳市場按照1∶1的比例給予CCER替代碳排放配額，即1個(gè)CCER等同于1個(gè)配額，可以抵消1 t二氧化碳當(dāng)量的排放。本文中假設(shè)電網(wǎng)公司作為中心機(jī)構(gòu)，同時(shí)具有國家可再生能源信息管理中心的職能。

圖1 基于區(qū)塊鏈的可再生能源產(chǎn)品交易系統(tǒng)

本文參考fabric的世界狀態(tài)[26]，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)都保存在世界狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中，每當(dāng)新的區(qū)塊產(chǎn)生，所有節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)區(qū)塊內(nèi)的交易改變當(dāng)前世界狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中所有用戶的狀態(tài)。世界狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的目的是方便節(jié)點(diǎn)查詢信息，方便監(jiān)管。用戶的信息由電網(wǎng)公司進(jìn)行注冊并記錄在區(qū)塊鏈上。本文架構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)包括可再生能源發(fā)電企業(yè)、不可再生能源生產(chǎn)商與電力大用戶、電網(wǎng)企業(yè)。

2 PoCT模型

本文提出基于PoS的改進(jìn)算法——PoCT共識(shí)算法，利用區(qū)塊鏈的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制激勵(lì)消費(fèi)者購買可再生能源商品，同時(shí)解決傳統(tǒng)PoS算法中存在的N@S攻擊問題以及獎(jiǎng)勵(lì)分配的公平性問題。本節(jié)將從共識(shí)流程、權(quán)益計(jì)算、獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰機(jī)制3個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 共識(shí)流程

本文提出的PoCT共識(shí)機(jī)制中，首先給出碳通證與碳齡的概念。區(qū)塊鏈能源碳通證是以智能合約的編寫為前提，通過區(qū)塊鏈平臺(tái)的能源交易過程創(chuàng)建的一種新型數(shù)字通證。該數(shù)字通證的設(shè)計(jì)目的是采用一種“計(jì)量或計(jì)數(shù)”載體來區(qū)分市場各參與方的貢獻(xiàn)與角色定位，為不同市場交易產(chǎn)生或折算的減碳量提供計(jì)算參照物，碳通證代表主體對減排做出的貢獻(xiàn)[27]。碳通證作為獎(jiǎng)勵(lì)，伴隨出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生區(qū)塊時(shí)產(chǎn)生，產(chǎn)生的數(shù)量由交易中的綠色能源產(chǎn)品對應(yīng)的減排量來決定。然后通過選舉共識(shí)節(jié)點(diǎn)的方式解決傳統(tǒng)PoS共識(shí)算法中的N@S攻擊問題。碳齡是參考點(diǎn)點(diǎn)幣[28]中幣齡的概念，作為PoCT算法中的權(quán)益值，碳齡越多的節(jié)點(diǎn)越容易獲得出塊權(quán)。

首先假設(shè)有N=m+n個(gè)節(jié)點(diǎn)，m為該區(qū)域內(nèi)可再生能源發(fā)電公司總數(shù)，n為該區(qū)域內(nèi)不可再生能源發(fā)電公司總數(shù)。出塊節(jié)點(diǎn)占全部節(jié)點(diǎn)的比例為μ，出塊節(jié)點(diǎn)數(shù)量為k=μN(yùn)。所有節(jié)點(diǎn)對世界狀態(tài)中的節(jié)點(diǎn)碳齡大小進(jìn)行排序，選出碳齡排名前k的節(jié)點(diǎn)為出塊節(jié)點(diǎn)。k個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)再根據(jù)自身的權(quán)益大小進(jìn)行排序，按順序產(chǎn)生區(qū)塊。選舉出塊節(jié)點(diǎn)并產(chǎn)生區(qū)塊的過程稱為一次epoch。若排序后發(fā)現(xiàn)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的碳齡與第k個(gè)節(jié)點(diǎn)相同，導(dǎo)致出塊節(jié)點(diǎn)的數(shù)量大于k，則再對與第k個(gè)節(jié)點(diǎn)碳齡相同的節(jié)點(diǎn)的ID的hash值進(jìn)行比較，再進(jìn)行一次排序，直到當(dāng)前epoch的出塊節(jié)點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到k個(gè)。在不考慮hash碰撞的情況下，hash值是唯一的，因此比較結(jié)果也是唯一的。所以在選舉出塊節(jié)點(diǎn)時(shí)所有節(jié)點(diǎn)可以達(dá)成共識(shí)，選舉出相同的k個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成出塊節(jié)點(diǎn)隊(duì)列。PoCT中每次epoch選舉k個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)，而不是選擇1個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)，主要是為了給更多的節(jié)點(diǎn)提供獎(jiǎng)勵(lì)，激勵(lì)它們參與到減排任務(wù)中，同時(shí)也為了避免一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)離線，不進(jìn)行出塊任務(wù)，導(dǎo)致系統(tǒng)資源浪費(fèi)的情況。

下面介紹k個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生區(qū)塊的過程。每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊，產(chǎn)生區(qū)塊的順序同樣由節(jié)點(diǎn)的碳齡大小來決定。每個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)要等待前面的出塊節(jié)點(diǎn)發(fā)送臨時(shí)區(qū)塊鏈給自己，并驗(yàn)證這個(gè)臨時(shí)區(qū)塊的產(chǎn)生順序是否符合排序以及區(qū)塊中的交易是否合法。若發(fā)現(xiàn)有不合法的交易，則不接受該區(qū)塊，并且對產(chǎn)生非法交易的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行懲罰，把它從出塊節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中移除。若存在離線節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)打包區(qū)塊的時(shí)候，該節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行區(qū)塊打包，則跳過該節(jié)點(diǎn)，由下一個(gè)節(jié)點(diǎn)打包區(qū)塊。在所有節(jié)點(diǎn)完成出塊任務(wù)后，由最后一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)將臨時(shí)區(qū)塊鏈發(fā)送給其他未參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)。

最終一次epoch的區(qū)塊數(shù)量可能小于k，因此節(jié)點(diǎn)離線率的大小會(huì)影響整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的性能。當(dāng)臨時(shí)區(qū)塊鏈產(chǎn)生后，再發(fā)給其他未參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證區(qū)塊的產(chǎn)生順序是否正確以及區(qū)塊中的交易是否合法。順序固定是為了防止出塊時(shí)產(chǎn)生分叉，因此固定的出塊順序可以有效地抵御N@S攻擊。參與了一次epoch的節(jié)點(diǎn)的碳齡會(huì)被清零。

一次epoch的流程如圖2所示。主要分為出塊節(jié)點(diǎn)選舉、Pre-Prepare、Prepare、Commit and View-change以及Replay這幾個(gè)過程。其中Pre-Prepare與Prepare沿用了PBFT的Pre-Prepare與Prepare過程，與PBFT算法具有相同的容錯(cuò)性，可以容納f個(gè)拜占庭節(jié)點(diǎn)，而一次epoch中的總出塊節(jié)點(diǎn)數(shù)k應(yīng)滿足k≥3f+1[29]，因此每次epoch也允許存在不超過1/3的拜占庭節(jié)點(diǎn)。一次epoch也可看成是連續(xù)多次的PBFT過程，PoCT共識(shí)算法流程如下。

第1步：根據(jù)選舉算法選出出塊節(jié)點(diǎn)。由于某些節(jié)點(diǎn)可能離線，到該節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)塊時(shí)沒有區(qū)塊產(chǎn)生，因此設(shè)置一個(gè)節(jié)點(diǎn)最長等待時(shí)延Tmax。若超過Tmax沒收到區(qū)塊，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行選舉算法，選出下一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)。

第2步：進(jìn)入Pre-Prepare階段，出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生區(qū)塊，廣播消息<,block>給其他候選節(jié)點(diǎn)，其中，digest是消息的摘要, view是當(dāng)前視圖，signature是節(jié)點(diǎn)的數(shù)字簽名。

第3步：進(jìn)入Prepare階段，副本節(jié)點(diǎn)收到Pre-Prepare消息后，檢查消息是否合法，如果驗(yàn)證通過則向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送prepare消息,帶上自己的id信息，同時(shí)接收來自其他節(jié)點(diǎn)的prepare信息，收到prepare消息的節(jié)點(diǎn)同樣進(jìn)行消息合法性檢查，驗(yàn)證通過后，則把這個(gè)準(zhǔn)備消息寫入消息日志中，集齊至少2/3比例的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證過的消息才進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。

第4步：進(jìn)入Commit and View-Change階段，廣播commit消息，告訴其他節(jié)點(diǎn)當(dāng)前區(qū)塊在視圖中已經(jīng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。如果集齊至少2/3節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證通過的commit消息，則說明區(qū)塊通過，對當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的區(qū)塊達(dá)成共識(shí)。同時(shí)進(jìn)入View-Change執(zhí)行節(jié)點(diǎn)選舉算法，由下一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生區(qū)塊。若超過Tmax時(shí)間沒有產(chǎn)生區(qū)塊，則跳過當(dāng)前出塊節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入View-Change階段，重新選出出塊節(jié)點(diǎn)。

第5步：按上述過程反復(fù)執(zhí)行Pre-Prepare、Prepare與Commit and View-change過程，直到第k個(gè)節(jié)點(diǎn)完成出塊任務(wù)，形成臨時(shí)區(qū)塊鏈，由第一個(gè)出塊節(jié)點(diǎn)廣播給所有跟隨者節(jié)點(diǎn)，最終完成一次epoch。若其他節(jié)點(diǎn)超過Tmax沒有收到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息，則由第二個(gè)節(jié)點(diǎn)將臨時(shí)區(qū)塊鏈廣播給其他節(jié)點(diǎn)。其中節(jié)點(diǎn)n2由于中途離線，沒能成為該epoch中最后的出塊節(jié)點(diǎn)，沒有完成出塊任務(wù)。

第6步：進(jìn)入Broadcast Blockchain階段，其他節(jié)點(diǎn)在Tmax時(shí)間內(nèi)沒有接收到節(jié)點(diǎn)n2的消息，執(zhí)行View-Change過程，選出節(jié)點(diǎn)n0作為主節(jié)點(diǎn)，此時(shí)參考點(diǎn)點(diǎn)幣在線并作為主節(jié)點(diǎn)將臨時(shí)區(qū)塊鏈發(fā)送給其他未參與本次epoch的全節(jié)點(diǎn)。

第7步：進(jìn)入Reply階段，未參與共識(shí)的全節(jié)點(diǎn)收到臨時(shí)區(qū)塊鏈后執(zhí)行Reply過程，首先驗(yàn)證臨時(shí)區(qū)塊鏈交易的合法性，確定臨時(shí)區(qū)塊鏈?zhǔn)前凑照_的順序出塊，以及每個(gè)區(qū)塊中的簽名信息，驗(yàn)證無誤后發(fā)送Reply消息給其他節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)收到超過2/3未參與出塊節(jié)點(diǎn)的reply消息后對此臨時(shí)區(qū)塊鏈達(dá)成共識(shí)，添加到本地的區(qū)塊鏈中。

區(qū)塊傳播時(shí)間由每個(gè)鏈路上的傳輸延遲和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的交易驗(yàn)證時(shí)間決定。對于大小為s的區(qū)塊，傳輸延時(shí)為：

(1)

式中：γ是與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相關(guān)的參數(shù)；c為各鏈路的平均有效信道容量。由于驗(yàn)證一個(gè)交易需要一定的計(jì)算量，區(qū)塊驗(yàn)證時(shí)間可以建模為一個(gè)線性函數(shù)：

τv(s)=βs

(2)

式中：β是由網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均驗(yàn)證速度決定的參數(shù)。那么，大小為s的塊在網(wǎng)絡(luò)上傳播的平均時(shí)間為：

(3)

由于傳播延遲或節(jié)點(diǎn)離線而出塊的發(fā)生率遵循平均速率為1/T的泊松過程。因此，節(jié)點(diǎn)沒有產(chǎn)生一個(gè)大小為s的有效塊的概率為：

(4)

一次epoch預(yù)期產(chǎn)生區(qū)塊的數(shù)量為：

(5)

則在PoCT共識(shí)中完成一次epoch的時(shí)間為：

(6)

式中：η是通信復(fù)雜度參數(shù)；Tmax為節(jié)點(diǎn)最長等待時(shí)間；Telection為出塊節(jié)點(diǎn)選舉時(shí)間。

本文區(qū)塊鏈架構(gòu)的吞吐量(transaction processing systems，TPS)為：

(7)

式中：Nblock為臨時(shí)區(qū)塊鏈中區(qū)塊的數(shù)量；STx為每筆交易的平均大小。

每一次epoch后節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的碳齡，排序后記錄到世界狀態(tài)中。世界狀態(tài)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的狀態(tài)以及碳齡排名前k個(gè)節(jié)點(diǎn)的列表，每一次epoch更新一次世界狀態(tài)。若節(jié)點(diǎn)因離線而沒有參與到本次共識(shí)，則同樣會(huì)將該節(jié)點(diǎn)的碳齡清零，并且不會(huì)得到區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)，因此節(jié)點(diǎn)會(huì)偏向于長時(shí)間保持在線狀態(tài)。

2.2 權(quán)益計(jì)算

在基于PoS的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，原則上認(rèn)為：為系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)越多的節(jié)點(diǎn)，越容易挖到區(qū)塊并獲得獎(jiǎng)勵(lì)。在本文中認(rèn)為TGC的買賣雙方促進(jìn)了綠色能源的消納，CCER和CE的賣方對減排做出了貢獻(xiàn)。因此售出CCER、CE的企業(yè)獲得一定的碳通證同時(shí)賣TGC以及買TGC的企業(yè)會(huì)獲得一定的碳通證。

本文定義時(shí)間序列：

T={D0,D1,D2,...}

(8)

其中相鄰的時(shí)間間隔為一個(gè)區(qū)塊產(chǎn)生的時(shí)間，如D0為創(chuàng)世區(qū)塊產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)，D1為第一個(gè)區(qū)塊產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)，以此類推。

點(diǎn)點(diǎn)幣[26]中用幣齡來進(jìn)行權(quán)益計(jì)算，幣齡的計(jì)算公式為：

acoin_t=ncoin(Dt-Dt-1)+acoin_t-1

(9)

式中：acoin_t為該節(jié)點(diǎn)t時(shí)刻的幣齡；ncoin為該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前幣的數(shù)量。點(diǎn)點(diǎn)幣通過累積幣齡來減小挖礦難度，幣齡越多，挖礦難度越小，且挖到區(qū)塊后幣齡會(huì)被清零。區(qū)塊鏈的挖礦過程需要計(jì)算一個(gè)滿足一定范圍條件的哈希值，點(diǎn)點(diǎn)幣的PoS計(jì)算公式為：

hash(Bheader)

(10)

式中：hash(·)為哈希運(yùn)算；hash(Bheader)表示當(dāng)前區(qū)塊頭的哈希值；Tthreshold表示目標(biāo)閾值；acoin表示幣齡。這種權(quán)益計(jì)算的問題是，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以長期離線累積幣齡，挖到區(qū)塊獲得可觀的利益后再次離線，很明顯如果大量的節(jié)點(diǎn)都這樣做，將會(huì)威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全。

為進(jìn)一步鞏固PoS的安全，黑幣[30]被發(fā)明了出來。黑幣將幣齡去除，使得積攢幣齡的方法不再有效，所有節(jié)點(diǎn)必須更多地保持在線，以進(jìn)行權(quán)益累積，越多的節(jié)點(diǎn)在線進(jìn)行權(quán)益累積，系統(tǒng)遭遇51%攻擊的可能性就越低。黑幣的PoS計(jì)算公式為：

hash(Bheader)

(11)

但在這兩種模式下，一個(gè)財(cái)富很多的節(jié)點(diǎn)會(huì)更容易挖到下一個(gè)區(qū)塊，挖到區(qū)塊后獲得的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)使他的財(cái)富變得更多，其幣齡累積的速度也會(huì)越來越快，這就導(dǎo)致了富者越富的現(xiàn)象，并且該權(quán)益計(jì)算方式并沒有體現(xiàn)出節(jié)點(diǎn)為系統(tǒng)做出的貢獻(xiàn)。

本文中的碳齡與傳統(tǒng)PoS算法中的權(quán)益對應(yīng)，由節(jié)點(diǎn)購買或售出的TGC以及賣出的CCER和CE所獲得的碳通證計(jì)算。由于交易可再生能源產(chǎn)品，就會(huì)促進(jìn)減排，因此可以認(rèn)為對本文系統(tǒng)做出了貢獻(xiàn)。在傳統(tǒng)PoS中存在權(quán)益累積現(xiàn)象，比如很多節(jié)點(diǎn)累計(jì)到很大的權(quán)益，再同時(shí)挖礦造成惡意分叉。為了防止權(quán)益累積，本文在碳齡計(jì)算中添加了一個(gè)衰減因子eδt,同時(shí)設(shè)置一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器cnt，當(dāng)節(jié)點(diǎn)在z個(gè)區(qū)塊內(nèi)都沒有獲得出塊權(quán)，就將該節(jié)點(diǎn)碳齡清零重新計(jì)算。這也是PoCT中每次epoch選舉k個(gè)節(jié)點(diǎn)的原因之一，在一定程度上避免了這樣的情況發(fā)生：一些節(jié)點(diǎn)還沒有獲得出塊權(quán)碳齡就被清零，而沒有獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

對于消納主體，碳齡計(jì)算方式如式(12)所示。

Cage_i,t=(ωnTGCi,t+ξnCCERi,t+ψnCEi,t)bcmeδt

(12)

式中：ω、ξ、ψ分別表示TGC、CCER以及CE在碳齡中的計(jì)算系數(shù)；nTGCi,t為消納主體i在t時(shí)刻前總共購買或售出的綠色證書的數(shù)量；nCCERi,t為用戶i在t時(shí)刻前總共售出的CCER的數(shù)量；nCEi,t為用戶i在t時(shí)刻售出的碳配額；bcnt為計(jì)數(shù)器相關(guān)的布爾值，當(dāng)計(jì)數(shù)器顯示為z時(shí)，bcnt=0，否則bcnt=1。

用戶被選為出塊節(jié)點(diǎn)的概率與他的碳齡與總碳齡的占比成正比，用戶i碳齡占比為：

(13)

占比排前k的節(jié)點(diǎn)會(huì)被選為出塊節(jié)點(diǎn)，參與出塊行為并獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

2.3 獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰機(jī)制

為了激勵(lì)消費(fèi)者購買TGC，通過購買TGC而獲得出塊權(quán)的節(jié)點(diǎn)將會(huì)獲得一定的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。本文將區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)分為動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)與靜態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)兩部分。對于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)為:

Ctoken_i=Cage_i,tr+Rstatic

(14)

式中：r是動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)參數(shù)；Cage_i,tr為動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)，動(dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)與節(jié)點(diǎn)出塊時(shí)得到碳齡成正比；Rstatic為固定獎(jiǎng)勵(lì)。

對于沒有完成RPS目標(biāo)的消納主體，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)懲罰。懲罰量由未達(dá)到RPS指標(biāo)的量決定，并且由監(jiān)管中心沒收所有靜態(tài)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。這是因?yàn)閯?dòng)態(tài)獎(jiǎng)勵(lì)的本質(zhì)是對可再生能源的補(bǔ)貼，消納主體已經(jīng)購買的可再生能源商品對應(yīng)的可再生能源已經(jīng)匯入主網(wǎng)，因此該消納主體應(yīng)該得到該補(bǔ)貼。而固定獎(jiǎng)勵(lì)是額外的獎(jiǎng)勵(lì)，用于激勵(lì)所有主體購買可再生能源商品，對于消納主體應(yīng)當(dāng)在完成配額目標(biāo)的情況下才有資格獲得這部分獎(jiǎng)勵(lì)。

由于責(zé)任主體的RPS指標(biāo)完成情況在區(qū)塊鏈上公開，因此懲罰過程可由智能合約自動(dòng)執(zhí)行，省去了國家可再生能源信息管理中心核查RPS完成情況的過程，整個(gè)核查、懲罰過程變得更加公正、簡單。

3 安全性分析

PoCT算法可以有效抵抗N@S攻擊。PoCT每次epoch按順序產(chǎn)生固定數(shù)量的區(qū)塊，每次epoch后所有節(jié)點(diǎn)又對當(dāng)前的出塊隊(duì)列達(dá)成共識(shí)，認(rèn)可同一批出塊隊(duì)列，這就避免了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈中的分叉現(xiàn)象，也同時(shí)避免了傳統(tǒng)PoS算法中的N@S攻擊。由于出塊節(jié)點(diǎn)是被動(dòng)選擇的，因此PoCT算法的效率受節(jié)點(diǎn)離線率的影響，若多數(shù)被選為出塊節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)處于離線狀態(tài)，則一次epoch產(chǎn)生的區(qū)塊數(shù)量就會(huì)較少，從而影響系統(tǒng)性能。本文的應(yīng)對方案是，被選為出塊節(jié)點(diǎn)但沒有進(jìn)行出塊任務(wù)的節(jié)點(diǎn)不會(huì)獲得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)該節(jié)點(diǎn)積攢的碳齡也會(huì)清零，導(dǎo)致下一次很難被選為出塊節(jié)點(diǎn)。因此為了不損失自身的利益，節(jié)點(diǎn)會(huì)盡可能保持在線狀態(tài)。每次epoch中的出塊節(jié)點(diǎn)都是由PoCT算法自動(dòng)選出的，因此不存在傳統(tǒng)PoS算法中的幣齡積攢攻擊。

PoCT的出塊節(jié)點(diǎn)選舉過程與DPoS類似，但DPoS算法的基本假設(shè)是相信節(jié)點(diǎn)是好的，而把問題發(fā)生后的修復(fù)過程推遲到投票中，可以說DPoS并不考慮拜占庭容錯(cuò)問題。DPoS算法中存在普通節(jié)點(diǎn)不積極參與投票的問題，因?yàn)檫x舉代表需要消耗大量的時(shí)間和算力；任何一個(gè)持幣節(jié)點(diǎn)都可以參與到投票和競選代表這2個(gè)過程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)投票的權(quán)重和持幣量成正比，因此可能存在惡意節(jié)點(diǎn)賄賂權(quán)重較大的節(jié)點(diǎn)給自己投票的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而產(chǎn)生腐敗賄賂的現(xiàn)象[31]。PoCT算法中并不存在節(jié)點(diǎn)投票的過程，出塊節(jié)點(diǎn)的選舉由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，對減排做出貢獻(xiàn)越大的節(jié)點(diǎn)，被選為出塊節(jié)點(diǎn)的概率越高，因此避免了傳統(tǒng)DPoS中賄賂節(jié)點(diǎn)投票的問題，且節(jié)點(diǎn)合法出塊后會(huì)得激勵(lì)，這也是對做出減排貢獻(xiàn)的節(jié)點(diǎn)的正反饋。

PBFT中只要收到超過2/3的節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊就會(huì)被驗(yàn)證通過。而在PoCT中，每個(gè)被選出的出塊節(jié)點(diǎn)都會(huì)對其他出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的區(qū)塊進(jìn)行合法性驗(yàn)證，也就是說一次epoch生成的臨時(shí)區(qū)塊鏈在添加到當(dāng)前鏈之前是要經(jīng)過所有出塊節(jié)點(diǎn)同意。假如選出的出塊節(jié)點(diǎn)中只有一個(gè)是誠實(shí)節(jié)點(diǎn)，而其他都是共謀節(jié)點(diǎn)，則當(dāng)輪到誠實(shí)節(jié)點(diǎn)出塊時(shí)他不會(huì)接收當(dāng)前的非法臨時(shí)鏈，也不會(huì)進(jìn)行出塊操作。系統(tǒng)中的交易池是所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的，當(dāng)非法臨時(shí)鏈在2.1節(jié)中的第7步被發(fā)送到其他未參與出塊的節(jié)點(diǎn)時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)同樣會(huì)驗(yàn)證每個(gè)區(qū)塊的合法性，若其中含有非法交易則拋棄整個(gè)臨時(shí)鏈，若臨時(shí)鏈合法，則將其添加到本地鏈。本文場景是在智能電網(wǎng)中所有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)一定是經(jīng)過身份驗(yàn)證的，因此不存在女巫攻擊的問題。對于一條非法臨時(shí)鏈，誠實(shí)節(jié)點(diǎn)不會(huì)接受，而作惡節(jié)點(diǎn)會(huì)接受，這樣就會(huì)產(chǎn)生分叉，誠實(shí)節(jié)點(diǎn)所在的分叉交易一定是合法的，作惡節(jié)點(diǎn)在分叉鏈上得到的激勵(lì)同樣不會(huì)被所有誠實(shí)節(jié)點(diǎn)所接受，因此作惡節(jié)點(diǎn)最終會(huì)被系統(tǒng)所淘汰。

PoCT算法在出塊節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生區(qū)塊的過程中加入了PBFT算法的Prepare、Commit以及View-Change過程，PoCT中每個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)生都可以看作是一次PBFT過程，因此具有拜占庭容錯(cuò)性，其效率高于傳統(tǒng)PBFT，低于DPoS。PoCT中一次epoch中的出塊節(jié)點(diǎn)數(shù)量由總節(jié)點(diǎn)數(shù)N以及出塊節(jié)點(diǎn)的比例μ決定，每次epoch過程中通信復(fù)雜度與PBFT一樣為O(n2)，n為節(jié)點(diǎn)數(shù)量，因此μ的取值越高，一個(gè)epoch所花費(fèi)的時(shí)間越高，拜占庭容錯(cuò)性也越高；μ取值越小，epoch花費(fèi)的時(shí)間也越小，拜占庭容錯(cuò)越低。因此PoCT算法可以看做是一種激勵(lì)節(jié)點(diǎn)對減排做出貢獻(xiàn)以及具有拜占庭容錯(cuò)的DPoS算法。

4 仿真分析

4.1 公平性分析

仿真過程設(shè)置5個(gè)電力大用戶、4個(gè)可再生能源生產(chǎn)商、6個(gè)不可再生能源生產(chǎn)商，共15個(gè)節(jié)點(diǎn)。在仿真階段，假定系統(tǒng)中的可再生能源產(chǎn)品是充足的，不考慮天氣等自然因素導(dǎo)致綠證供不應(yīng)求的情況。

1)PoCT的權(quán)益分析。

下面仿真本文提出的PoCT算法，PoCT中的權(quán)益為碳齡，初始化碳通證數(shù)量Ctoken、碳齡Cage：[10,50,150,300,1 300,600,500,100,350,100,100,600,100,300,100]、[10,20,15,25,30,100,150,130,125,500,560,2 000,1 000,800,750],數(shù)組中的值分別代表15個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的Ctoken與Cage的值。設(shè)置普通用戶每隔5個(gè)區(qū)塊時(shí)間買一次可再生能源產(chǎn)品，不可再生能源生產(chǎn)商每隔3個(gè)區(qū)塊買一次可再生能源產(chǎn)品，每次購買可再生能源產(chǎn)品隨機(jī)向4個(gè)可再生能源生產(chǎn)商中的一個(gè)購買，每次購買的數(shù)量在(1,15]之間，三種節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)度比例約為3∶8∶5，1 000次epoch后，仿真結(jié)果如圖3所示，橫坐標(biāo)中P代表電力大用戶，GP代表可再生能源生產(chǎn)商，NP代表不可再生能源生產(chǎn)商?？梢钥闯龉?jié)點(diǎn)最終的Ctoken集中在4個(gè)可再生能源生產(chǎn)商當(dāng)中，因此節(jié)點(diǎn)獲得的碳通證數(shù)量與碳通證數(shù)量、碳齡的初始值無關(guān)， 只與買賣可再生能源產(chǎn)品的量有關(guān)。

圖3 PoCT權(quán)益分析

2)被選為出塊節(jié)點(diǎn)的次數(shù)。

由于本文采用的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)與點(diǎn)點(diǎn)幣和黑幣不同，因此比較產(chǎn)生2 000區(qū)塊中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的出塊次數(shù)統(tǒng)計(jì)來比較4種算法的優(yōu)劣性。以點(diǎn)點(diǎn)幣和黑幣為代表的PoS算法可以理解為選出系統(tǒng)中權(quán)益最高的節(jié)點(diǎn)作為出塊節(jié)點(diǎn)。DPoS一般通過節(jié)點(diǎn)投票的方式選舉出出塊節(jié)點(diǎn)，而PoCT則通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)對減排做出的貢獻(xiàn)選舉出出塊節(jié)點(diǎn)，通過激勵(lì)的方式對減排節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正反饋，這在碳交易背景下更具有意義。從圖4中可以看出黑幣中出塊次數(shù)主要集中在初始權(quán)益最高的節(jié)點(diǎn)，而點(diǎn)點(diǎn)幣的權(quán)益計(jì)算方式效果明顯好一些，但仍受初始權(quán)益影響。DPoS算法中的出塊節(jié)點(diǎn)由普通節(jié)點(diǎn)投票產(chǎn)生，且權(quán)益越高的節(jié)點(diǎn)投票比重越大，因此出塊次數(shù)同樣集中在權(quán)益較高的節(jié)點(diǎn)處。

圖4 四種算法節(jié)點(diǎn)出塊次數(shù)對比

(15)

本文提出的PoCT算法，隨著時(shí)間的增長，獲得出塊權(quán)的次數(shù)只與其做出的貢獻(xiàn)相關(guān)，3類用戶的貢獻(xiàn)比例約為3∶8∶5，因此從圖4中可以看出可再生能源企業(yè)的出塊次數(shù)明顯較多，因此PoCT算法更加公平合理。

4.2 效率分析

本節(jié)將本文提出的PoCT算法與傳統(tǒng)聯(lián)盟鏈中的PBFT算法的性能進(jìn)行比較。設(shè)置參數(shù)如下：區(qū)塊大小s=10 MB，交易大小STx=0.2 kb,有效信道容量c=50 kbit/s, 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模參數(shù)β與γ分別設(shè)置為：β=0.000 05，γ=50，出塊節(jié)點(diǎn)選舉時(shí)間Telection=0.1 s，通信復(fù)雜度參數(shù)η=0.3，泊松分布參數(shù)T=30，節(jié)點(diǎn)最長等待時(shí)延Tmax=2 s，出塊比例μ=0.5。

1)每次epoch所花費(fèi)的時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化情況。

比較2種算法每次epoch所花費(fèi)的時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化的情況，如圖5所示，由圖5可以看出生成同樣數(shù)量的區(qū)塊PoCT算法的效率遠(yuǎn)高于PBFT。

圖5 PoCT與PBFT延時(shí)對比

2)系統(tǒng)吞吐量隨節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化情況。

PoCT與PBFT在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)量下的系統(tǒng)吞吐量比較如圖6所示。由圖6可以看出PoCT算法的系統(tǒng)吞吐量遠(yuǎn)高于PBFT算法。

圖6 PoCT與PBFT吞吐量對比

3)不同出塊比例μ下2種算法的epoch時(shí)間與系統(tǒng)吞吐量比較。

本節(jié)改變出塊比例參數(shù)μ，來比較算法性能。μ分別取0.8、0.5、0.2，在不同μ下的PoCT與PBFT的epoch時(shí)間比較如圖7所示, 不同μ下的系統(tǒng)吞吐量比較如圖8所示。由圖7可以看出，隨著μ的減小，每次epoch的時(shí)間也會(huì)減小，且μ越接近1，曲線越接近PBFT的epoch時(shí)延曲線。由圖8可以看出，μ越小TPS就越高，共識(shí)效率也就越高。但是μ的值并非越高越好，出塊節(jié)點(diǎn)過少可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)趨于中心化，因此μ在實(shí)際情況中可以折中選擇。

圖7 不同μ下PoCT與PBFT時(shí)延對比

圖8 不同μ下PoCT與PBFT吞吐量對比

5 結(jié) 論

本文提出了基于PoS的PoCT算法，一般的PoS共識(shí)算法，后加進(jìn)來的節(jié)點(diǎn)權(quán)益很小，很難獲得出塊權(quán)，在本文提出的PoCT共識(shí)中節(jié)點(diǎn)的權(quán)益與它在智能電網(wǎng)中的減排量有關(guān)，只要它對減排做出了貢獻(xiàn)就有機(jī)會(huì)獲得權(quán)出塊權(quán)得到獎(jiǎng)勵(lì)，激勵(lì)其繼續(xù)減排。本文采用動(dòng)態(tài)權(quán)益的方法，挖到區(qū)塊或過一段時(shí)間后，節(jié)點(diǎn)的權(quán)益就會(huì)清零，從仿真結(jié)果上看在一定程度上避免了權(quán)益累積對區(qū)塊鏈系統(tǒng)造成的威脅。在傳統(tǒng)模式中，各電網(wǎng)企業(yè)需對營業(yè)區(qū)域內(nèi)的可再生能源產(chǎn)品的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移進(jìn)行核算，并將匯總信息報(bào)給國家可再生能源信息管理中心。而區(qū)塊鏈具有天然的可追溯性，交易信息以及RPS信息都記錄在鏈上不可篡改且可追溯，使交易各方的信息對稱。