抗女巫攻击与隐私保护的区块链架构在分散微电网动态需求响应中的应用及其博弈论优化

时间:2025年9月11日
来源:Sustainable Energy Technologies and Assessments

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本综述提出了一种基于区块链的动态需求响应(DR)框架,结合混合权益证明(PoS)与动态信誉评分机制,有效抵御女巫攻击并保障验证者选择安全。通过零知识证明(ZKPs)和zk-SNARKs技术实现隐私保护,智能合约自动执行策略,博弈论模型确保纳什均衡收敛。实验证明其在降低峰值负荷(12%)、提升发电效率(10%)及成本节约(5.26%)方面显著优于传统静态方案。

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Highlight

动态策略增强需求响应项目参与度

能源管理系统(EMS)在动态能量调度与需求响应(DR)项目中发挥核心作用,通过收集发电侧与消费侧数据及成本信息,构建竞争性微电网环境。该系统全面整合产消者(prosumers)、可再生能源(RES)所有者与电网数据,支持用户以最优价格购买或出售能源。

Players and state variables

动态DR项目参与者包括微电网内的消费者与产消者。每位参与者被建模为玩家i ∈ N,其中N = {1,2,⋯,n}。

  • 消费者状态xj(t):每位消费者j ∈ C在时间t的状态由其当前能源需求dj(t)、愿意支付的价格pj(t)及可调节需求灵活性fj(t)表征。

  • 产消者状态xi(t):(内容未完整提供)

Automated demand response with blockchain smart contracts

动态DR系统通过收敛至纳什均衡实现稳定性,区块链通过防篡改记录策略更新强化这一过程。采用权益证明(PoS)共识,所有参与者对最终稳定状态达成一致。激励信号(η(t))与基于区块链的奖励挂钩,通过智能合约自动执行与分配,确保公平透明补偿。此集成提升了透明度、安全性、效率与可审计性。

Privacy preservation, scalable and secure energy transactions

所提出的微电网管理系统采用Polygon网络实现自动化、去中心化能源交易与动态需求响应。Polygon的Layer 2架构确保高速、低成本交易,完美适配微电网运营。其PoS共识提升可扩展性与能效,验证者保障网络安全并确认交易。此配置支持去中心化微电网内安全、高效、可扩展的能源管理。关键特性包括……

Results and analysis

本节通过Pecan Street数据集真实住宅能源数据评估区块链驱动的动态DR模型仿真结果。研究模拟含10名消费者与6名配备光伏与电池系统的产消者的微电网。仿真历时24小时,采用实时电价(0.10–0.15美元/千瓦时)与激励(0.00–0.05美元/千瓦时)信号。比较静态DR与动态DR两种情景。动态DR允许参与者使用历史数据与实时信号调整需求/发电(±25%)……

Conclusions

本文提出了一种基于区块链的动态博弈论框架,用于微电网中的需求侧管理(DSM),利用Polygon PoS实现低成本、可扩展且安全的点对点能源交易。智能合约自动化DR事件,零知识证明(ZKPs)确保隐私。仿真结果显示峰值需求降低、负荷转移与产消者发电调节改善。系统整合可再生能源与储能以提升稳定性,并采用权益-信誉机制缓解女巫攻击。所提方案……

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