1 引言

随着可再生能源的快速发展和分布式电源的广泛接入，传统电力交易模式面临交易效率低、信息不透明、溯源困难等问题。区块链技术凭借其去中心化、不可篡改和可追溯特性，为电力交易提供了新的解决方案。本文设计并实现了一套基于区块链的电力交易与溯源系统，通过智能合约自动执行交易流程，利用分布式账本记录交易全过程，确保数据安全与可验证性。该系统不仅能提高交易效率，降低中间环节成本，还能为监管部门提供可靠的数据支持，促进电力市场的公平与透明。研究成果对推动电力系统数字化转型具有重要意义。

2 系统架构设计 

2.1 总体架构

本系统采用分层设计思想，构建了一个从底层数据存储到上层业务应用的完整架构体系。底层基于区块链平台，负责交易数据的分布式存储与共识验证，确保信息不可篡改与可追溯。中间层为核心业务逻辑层，涵盖交易匹配、合约执行、结算管理等功能，通过智能合约实现自动化处理，减少人工干预并提升处理效率。最上层为用户与监管接口层，提供直观的操作界面与数据查询功能，支持多方角色的协同工作。

在整体架构中，各层之间通过标准化接口进行通信，确保模块间的低耦合与高内聚。同时，引入安全机制保障数据传输与存储的安全性，包括身份认证、权限管理与加密传输等措施。架构设计充分考虑了可扩展性与可维护性，能够适应未来业务需求的变化与用户规模的增长，为电力交易与溯源提供稳定可靠的运行环境^[1]。

2.2 核心模块划分

系统核心模块包括用户管理模块、交易处理模块、合约管理模块、溯源查询模块与安全审计模块。用户管理模块负责注册、认证与权限分配，确保不同角色在系统中的合法操作与数据隔离。交易处理模块实现交易发起、匹配与执行，结合智能合约完成自动化结算与账务记录，降低交易过程中的人为风险。合约管理模块提供合约模板定义、部署与调用功能，支持灵活的业务规则定制与更新。

溯源查询模块为用户与监管机构提供电力交易的全流程追踪能力，可实时查看交易来源、流向与相关凭证信息，满足监管与审计需求。安全审计模块对系统中的关键操作进行日志记录与异常监测，及时发现并处理潜在的安全威胁。各模块之间通过统一的数据交互标准与事件驱动机制协同工作，形成高效、安全、可扩展的业务处理体系。

2.3 关键技术选型

在区块链平台的选择上，综合考虑性能、安全性与生态支持，采用成熟的联盟链架构，该架构既能保证节点间的高效共识，又能满足电力交易场景下的隐私保护需求。智能合约语言选用语法简洁且安全性较高的语言，便于开发与审计，降低合约漏洞风险。数据存储方面，结合链上与链下存储方案，将核心交易数据与关键凭证上链，而大规模历史数据与非关键信息则存储于分布式文件系统，实现存储效率与成本的平衡。

在安全技术方面，系统采用基于公钥密码体系的身份认证机制，结合多因素认证提高账户安全性。通信层面采用加密传输协议，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。此外，引入分布式监控与容错机制，保障系统在节点故障或网络异常情况下的稳定运行。通过合理的技术选型，系统在性能、安全性与可扩展性之间取得平衡，能够有效支撑电力交易与溯源的全业务流程。

3 系统实现与功能验证

3.1 交易流程实现

交易流程的实现以智能合约为核心驱动力，确保全过程自动化与可追溯。用户通过系统前端提交交易申请，申请中包含交易类型、电量、价格、交割时间等关键信息。系统首先对申请进行合法性校验，包括用户身份验证、账户余额检查、交易参数合理性审核等。校验通过后，交易请求进入撮合队列，撮合引擎根据预设规则进行匹配，实现供需双方的高效对接^[2]。

撮合成功后，系统自动调用智能合约执行交易，完成资金与电力所有权的转移，并将结果记录到区块链。合约中还可嵌入结算逻辑，实现交易完成后的自动清算与对账，减少人工操作与潜在差错。交易过程中，所有关键节点均生成时间戳与数字签名，确保数据的完整性与不可篡改性。用户可随时通过系统查询交易状态与历史记录，实现对交易全生命周期的可视化跟踪。

3.2 溯源功能实现

溯源功能依托区块链的链式结构与分布式存储特性，构建从电力生产到消费的完整数据链条。每一笔交易的产生、流转与交割信息均被记录在区块中，并通过哈希值与前一区块紧密关联，形成不可篡改的证据链。用户通过输入唯一标识即可查询电力的来源、生产方式、传输路径以及各环节的交易细节，实现来源可溯、去向可追。

为提升查询效率，系统引入分布式索引与缓存机制，支持多维度检索与快速定位。溯源结果以时间轴与拓扑图的形式展示，直观呈现电力流转路径与各参与方信息。同时，系统设置数据访问权限，确保敏感信息仅对授权用户可见，兼顾透明度与隐私保护。溯源功能不仅满足监管与审计需求，也为用户选择绿色能源提供依据，促进可再生能源的消费与推广。

3.3 系统性能测试

系统性能测试覆盖功能、压力、安全与稳定性等多个维度，全面验证系统的运行表现。功能测试通过模拟真实业务场景，检查交易流程、溯源查询、合约执行等核心功能的正确性与完整性。压力测试在不同并发量下评估系统的响应时间、吞吐量与资源利用率，验证系统在高负载情况下的稳定性与可靠性。

安全性测试重点检测系统的身份认证、数据加密、权限控制与异常处理能力，确保在面对恶意攻击与非法访问时依然保持安全。稳定性测试通过长时间连续运行与故障注入，检验系统的容错能力与自我恢复能力。测试结果表明，系统在功能实现、性能表现与安全防护方面均达到设计目标，能够稳定可靠地支持电力交易与溯源业务的长期运行^[3]。

4 结语

本文围绕基于区块链技术的电力交易与溯源系统展开研究，从系统架构设计、核心模块划分到关键技术选型进行了全面分析，并详细阐述了交易流程与溯源功能的实现方案。通过功能验证与性能测试，验证了系统在交易处理效率、数据安全性与可追溯性方面的优势。结果表明，该系统能够有效提升电力交易的透明度与可信度，降低中间环节成本，为监管部门提供可靠的数据支持。未来研究可在跨链互联、智能合约优化以及与现有电力市场机制的深度融合等方面进一步探索，以推动系统在更大范围的应用与推广。随着区块链技术的不断发展与完善，基于该技术的电力交易与溯源系统有望在能源互联网建设中发挥更加重要的作用，促进电力市场的高效、公平与可持续发展。

参考文献

    [1]包磊,常亮亮,卫鹏杰.基于区块链的新型电力系统电-碳-绿证跨市场协同运行技术研究[J].电器与能效管理技术,2025(7):71-80.

[2]刘静.区块链服务佛山“陈村花卉”种植信息溯源系统研究[J].内江科技,2025,46(3):46-47+124.

[3]张鹏.基于区块链电力交易系统安全技术研究[J].电力设备管理,2024(7):257-259.