1 引言

随着分布式能源的快速发展与能源互联网建设的推进，传统集中式电力交易模式已难以满足多元化市场主体的交易需求。现有交易体系存在信息不透明、结算周期长、中介成本高及数据安全性不足等问题，制约了分布式能源的高效利用与市场化交易。本文基于区块链技术，研究并设计了分布式电力交易平台架构，旨在通过去中心化、不可篡改与智能合约等特性，构建高效、安全、可信的电力交易环境。该平台将支持 peer-to-peer 交易模式，实现实时结算与自动履约，提升交易透明度与市场效率，为推动分布式能源市场化与能源互联网发展提供技术支撑。

2 平台架构设计

2.1 系统总体架构

基于区块链的分布式电力交易平台应采用分层设计理念，构建功能清晰、可扩展且安全可靠的总体架构。架构自下而上包括基础设施层、区块链核心层、业务逻辑层与应用层。基础设施层提供计算、存储与网络资源，支持多节点分布式部署。区块链核心层负责交易数据的共识、存储与验证，确保数据的一致性与不可篡改性。业务逻辑层实现电力交易的核心流程，包括交易撮合、合同生成、结算与履约管理。应用层则面向不同类型的市场主体，提供友好的交互界面与开放的API接口。

在部署模式上，应结合公有链、联盟链与私有链的特点，根据交易场景与参与方的信任关系选择合适的链结构。跨链技术的引入可实现不同电力交易网络间的数据与资产互通，提升平台的互联性与扩展性。同时，架构设计需充分考虑系统的弹性与容错能力，支持节点动态增减与故障自动恢复，确保平台在高并发与复杂网络环境下的稳定运行^[1]。

2.2 核心功能模块设计

    核心功能模块设计应围绕电力交易全流程展开，涵盖交易发起、撮合、结算、履约与监管等环节。交易发起模块允许用户根据自身发电或用电需求创建交易订单，设定价格、数量、交割时间等关键参数。撮合模块依据预设的交易规则与优化算法，实现供需双方的高效匹配，支持挂牌交易、竞价交易与双边协商等多种模式。结算模块基于智能合约自动完成交易款项与能源计量的结算处理，确保交易结果的实时生效与不可篡改。

履约管理模块对交易执行过程进行全程跟踪，记录发电、传输与用电等关键环节的数据，确保合同条款的严格执行。监管模块为市场监管机构提供实时数据访问与交易审计功能，支持合规性检查与异常交易识别。此外，平台还应提供交易查询、数据统计与风险预警等辅助功能，为用户与监管方提供全面的决策支持。

2.3 安全与隐私保护机制

    安全与隐私保护是分布式电力交易平台可持续运行的重要保障。应在数据传输、存储与访问等各个环节建立多层次的安全防护体系。在数据传输阶段，采用加密通信协议确保信息在传输过程中的机密性与完整性。在数据存储阶段，利用区块链的不可篡改特性与分布式存储优势，防止数据被非法篡改或单点破坏。访问控制机制应基于角色与属性双重维度，实现对不同用户的数据访问权限精细化管理^[2]。

为保护用户隐私，应引入零知识证明、环签名等密码学技术，实现交易信息的匿名化处理，确保参与者身份与交易细节不被未授权获取。同时，建立安全事件响应与应急处置机制，对异常登录、恶意攻击与数据泄露等安全事件进行快速识别与处置。通过技术手段与管理制度的结合，可在保障平台开放性的同时，为用户提供可信赖的交易环境。

3 关键技术与实现路径

3.1 区块链技术选型与部署

区块链技术选型应综合考虑平台的性能需求、安全性要求与部署成本。在公有链、联盟链与私有链三种主流架构中，联盟链因其可控性强、性能较高且兼顾安全性的特点，更适合分布式电力交易场景。平台可基于成熟的开源框架进行二次开发，结合电力行业的业务特性进行定制化调整。共识机制的选择需平衡效率与安全性，可采用实用拜占庭容错、委托权益证明或混合共识等方式，以满足高并发交易处理需求。

在部署模式上，应采用多节点分布式部署策略，将节点分布在不同地理区域与网络环境中，确保系统的容错能力与抗攻击能力。节点类型可分为全节点、轻节点与验证节点，根据参与方的角色与资源情况进行灵活配置。同时，需建立完善的节点管理与运维机制，包括节点加入与退出规则、数据同步策略与安全防护措施。通过合理的技术选型与科学的部署方案，可构建高性能、高可靠的区块链支撑环境，为电力交易提供坚实的技术基础。

3.2 分布式交易算法与智能合约

    分布式交易算法是实现高效撮合与资源优化配置的核心。应设计兼顾公平性与效率的撮合机制，支持多种交易模式与价格形成机制。在算法设计中，需考虑电力商品的特殊性，如实时性、可调度性与计量方式等，确保交易结果的可行性与可执行性。同时，应引入风险控制机制，对交易双方的信用状况、履约能力进行评估，降低违约风险。

智能合约技术的应用可实现交易流程的自动化与智能化。合约内容应涵盖交易条件、价格规则、结算方式与违约处理等要素，确保交易双方权益得到有效保障。合约的编写需遵循安全规范，避免漏洞与逻辑缺陷。合约部署后应具备可升级性，以适应市场规则调整与业务需求变化。通过分布式交易算法与智能合约的协同应用，可显著提升交易效率，降低运营成本，并为平台的规模化应用提供技术支撑^[3]。

3.3 数据交互与接口标准化

数据交互的高效性与准确性是平台正常运行的重要保障。应设计统一的数据模型与交互协议，规范发电侧、用电侧、交易平台与监管机构之间的数据交换格式与流程。采用标准化的API接口，实现与分布式能源管理系统、智能电表、调度系统等外部平台的无缝对接，提升系统的兼容性与扩展性。

在接口设计中，需充分考虑安全性与隐私保护要求，对敏感数据进行加密处理，设置访问权限控制与操作审计机制。同时，应建立接口性能监测与故障处理机制，确保数据传输的稳定性与及时性。数据交互过程中应保留完整的操作日志，为交易追溯与审计提供依据。通过数据交互与接口的标准化建设，可降低系统集成成本，促进跨平台、跨区域的电力交易协作，推动分布式电力交易生态的健康发展。

4 结语

本文设计了基于区块链的分布式电力交易平台架构，提出了技术选型、交易算法与接口标准化的实现路径。该架构可提升交易透明度与效率，保障安全与隐私，降低成本。研究为分布式电力交易的规范化发展提供参考。未来可进一步优化性能与扩展能力，推动能源互联网建设。

参考文献

[1]谢敬东,周雪梅,王诗瑶,孙欣,孙波.基于区块链技术的分布式电力市场交易平台研究[J].电测与仪表,2024,61(1):25-31.

[2]尉耀稳,黄虹,翁利国,丘海锋,张阳辉.区块链在分布式能源交易的应用架构及安全性分析[J].电测与仪表,2024,61(1):17-24.

[3]徐佳煌,梁志坚.结合储能设备的分布式光伏电力交易区块链应用研究[J].物联网技术,2024,14(3):72-77.