一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法、装置和系统。

背景技术

电力系统中一般包括多个发电方和多个用电方，为了降低电力交易产生的总成本，发电方与用电方需要通过撮合计算确定交易电量。

目前，交易电量等电力交易数据以明文的形式，存储在中心化的数据库中。但是，中心化存储方式容易被篡改，数据安全性较低。并且，数据明文存储无法保障用电方与发电方的隐私安全。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法、装置和系统，能够提高数据存储的安全性，保障用电方与发电方的隐私安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于区块链的节点设备，包括：

接收至少两个发电方发送的计划发电数据的密文和至少两个用电方发送的计划用电数据的密文；其中，加密所述计划发电数据和所述计划用电数据所使用的公钥，由可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

将所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文上传至区块链中；

确定目标交易撮合模型；

向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文，以使所述可信计算平台根据所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文在可信执行环境中进行撮合计算，并将得到的交易撮合结果提供给对应的所述发电方和所述用电方以进行电力传输；

接收所述可信计算平台发送的所述交易撮合结果的密文，将所述交易撮合结果的密文上传至所述区块链中；

接收所述发电方发送的第一零知识证明和所述用电方发送的第二零知识证明；

调用验证智能合约，以基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中发电方的电费数据的密文；并基于所述验证智能合约，验证所述第二零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中用电方的电费数据的密文。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于可信计算平台，包括：

基于同态加密算法在可信执行环境中生成公钥和私钥，向至少两个发电方和至少两个用电方发送所述公钥，以使所述发电方基于所述公钥加密计划发电数据、所述用电方基于所述公钥加密计划用电数据；

接收电力交易平台发送的目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；

基于所述私钥，解密所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；

根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果；

基于所述公钥加密所述交易撮合结果，向所述电力交易平台发送所述交易撮合结果的密文；

向所述发电方和所述用电方分别发送与其关联的所述交易撮合结果，以使所述发电方和所述用电方根据对应的所述交易撮合结果进行电力传输。

第三方面，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于发电端，包括：

接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

基于所述公钥加密计划发电数据；

向电力交易平台发送所述计划发电数据的密文；

生成第一零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第一零知识证明。

第四方面，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于用电端，包括：

接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

基于所述公钥加密计划用电数据；

向电力交易平台发送所述计划用电数据的密文；

生成第二零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第二零知识证明。

第五方面，本发明实施例提供了一种电力交易平台，应用于区块链的节点设备，包括：

接收模块，配置为接收至少两个发电方发送的计划发电数据的密文和至少两个用电方发送的计划用电数据的密文；将所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文上传至区块链中；其中，加密所述计划发电数据和所述计划用电数据所使用的公钥，由可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

交易撮合模块，配置为确定目标交易撮合模型；向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文，以使所述可信计算平台根据所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文在可信执行环境中进行撮合计算，并将得到的交易撮合结果提供给对应的所述发电方和所述用电方以进行电力传输；接收所述可信计算平台发送的所述交易撮合结果的密文，将所述交易撮合结果的密文上传至所述区块链中；

验证模块，配置为接收所述发电方发送的第一零知识证明和所述用电方发送的第二零知识证明；调用验证智能合约，以基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中发电方的电费数据的密文；并基于所述验证智能合约，验证所述第二零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中用电方的电费数据的密文。

第六方面，本发明实施例提供了一种可信计算平台，包括：

密钥生成模块，配置为基于同态加密算法在可信执行环境中生成公钥和私钥，向至少两个发电方和至少两个用电方发送所述公钥，以使所述发电方基于所述公钥加密计划发电数据、所述用电方基于所述公钥加密计划用电数据；

解密模块，配置为接收电力交易平台发送的目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；基于所述私钥，解密所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；

计算模块，配置为根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果；基于所述公钥加密所述交易撮合结果，向所述电力交易平台发送所述交易撮合结果的密文；向所述发电方和所述用电方分别发送与其关联的所述交易撮合结果，以使所述发电方和所述用电方根据对应的所述交易撮合结果进行电力传输。

第七方面，本发明实施例提供了一种发电端，包括：

接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

基于所述公钥加密计划发电数据；

向电力交易平台发送所述计划发电数据的密文；

生成第一零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第一零知识证明。

第八方面，本发明实施例提供了一种用电端，包括：

接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

基于所述公钥加密计划用电数据；

向电力交易平台发送所述计划用电数据的密文；

生成第二零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第二零知识证明。

第九方面，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易系统，包括：上述实施例所述的电力交易平台、上述实施例所述的发电端和上述实施例所述的用电端。

第十方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的方法。

第十一方面，本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：电力交易相关的数据以密文的形式存储在区块链中，能够保障各参与方的隐私，并提高数据安全性。撮合计算在可信执行环境中进行，能够保证交易撮合结果的可信度。在电力交易过程中，各参与方以密文的形式传输数据，降低隐私泄露风险。通过第一零知识证明验证发电方是否按照交易撮合结果进行发电，通过第二零知识证明验证用电方是否按照交易撮合结果进行用电，能够提高交易安全性。

上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明的一个实施例提供的一种应用于节点设备的基于区块链和隐私计算的电力交易方法的流程图；

图2是本发明的一个实施例提供的一种交易撮合模型评估的示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的一种应用于可信计算平台的基于区块链和隐私计算的电力交易方法的流程图；

图4是本发明的一个实施例提供的一种应用于发电端的基于区块链和隐私计算的电力交易方法的流程图；

图5是本发明的一个实施例提供的一种应用于用电端的基于区块链和隐私计算的电力交易方法的流程图；

图6是本发明的一个实施例提供的一种电力交易平台的示意图；

图7是本发明的一个实施例提供的一种发电端的示意图；

图8是本发明的一个实施例提供的一种用电端的示意图；

图9是本发明的一个实施例提供的一种可信计算平台的示意图；

图10是本发明的一个实施例提供的一种电力交易系统的示意图；

图11是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

电力系统中单个节点的成本通常由成本函数计算得到。

（1）

以式（1）所示的成本函数为例，

撮合计算的目的在于计算电力系统总成本最低时，各个节点的发电量或用电量。同时，这个最优解需要满足特定的约束条件，如，约束条件1为

目前，电力交易的相关数据以明文形式中心化存储，容易导致各节点的隐私泄露，降低数据安全性。并且，各参与方在电力交易过程中以明文形式传输数据，容易导致数据泄露。

鉴于此，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于区块链的节点设备，包括：

步骤101：接收至少两个发电方发送的计划发电数据的密文和至少两个用电方发送的计划用电数据的密文。

其中，加密所述计划发电数据和所述计划用电数据所使用的公钥，由可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到。

电力系统中通常包括多个发电方和多个用电方，发电方可以通过发电端与节点设备中运行的电力交易平台、可信计算平台进行交互，用电方可以通过用电端与电力交易平台、可信计算平台进行交互。为了便于后续密文之间进行撮合计算，可信计算平台采用同态加密算法生成公钥和私钥，私钥存储在可信计算平台，公钥被提供给用电方和发电方，用电方使用公钥对计划用电数据进行同态加密，发电方使用公钥对发电数据进行同态加密。

计划发电数据包括：计划发电量上限和/或计划发电量下限，计划用电数据包括：计划发电量上限和/或计划发电量下限。

步骤102：将所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文上传至区块链中。

区块链中存储的计划发电数据的密文和计划用电数据的密文，可以根据电力交易过程的进行而更新。

步骤103：确定目标交易撮合模型。

目标交易撮合模型可以由管理方指定，还可以由可信计算平台根据交易撮合模型的撮合准确率、撮合时长等，从多个交易撮合模型中选定。管理方可以通过管理端与电力交易平台、可信计算平台交互。交易撮合模型为存在约束条件的优化模型，如拉格朗日松弛、交替方向乘子法和增广拉格朗日等。

步骤104：向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文。

所述可信计算平台根据所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文在可信执行环境中进行撮合计算，并将得到的交易撮合结果提供给对应的所述发电方和所述用电方以进行电力传输。

发电方和用电方根据交易撮合结果进行电力传输。交易撮合结果中包括发电方及其对应的用电方，两者之间计划传输的电量。

步骤105：接收所述可信计算平台发送的所述交易撮合结果的密文，将所述交易撮合结果的密文上传至所述区块链中。

将交易撮合结果的密文保存在区块链中，以防止发电方或用电方数据造假，保证电力交易的安全性。可信计算平台基于公钥对交易撮合结果进行同态加密。

步骤106：接收所述发电方发送的第一零知识证明和所述用电方发送的第二零知识证明。

第一零知识证明用于验证发电方是否按照交易撮合结果进行发电，第二零知识证明用于验证用电方是否按照交易撮合结果进行用电，进一步保证电力交易的安全性，降低交易纠纷的产生。

步骤107：调用验证智能合约，以基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中发电方的电费数据的密文；并基于所述验证智能合约，验证所述第二零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中用电方的电费数据的密文。

电费数据可以为电费余额，还可以为发电总量或用电总量等与电费相关的数据。发电方和用电方可以预先在合约账户中存储一定额度的电费或代币，随着电力交易的进行，合约账户中的电费或代币将随之更新。

在本发明实施例中，电力交易相关的数据以密文的形式存储在区块链中，能够保障各参与方的隐私，并提高数据安全性。撮合计算在可信执行环境中进行，能够保证交易撮合结果的可信度。在电力交易过程中，各参与方以密文的形式传输数据，降低隐私泄露风险。通过第一零知识证明验证发电方是否按照交易撮合结果进行发电，通过第二零知识证明验证用电方是否按照交易撮合结果进行用电，能够提高交易安全性。

考虑到发电方或用电方使用的成本函数可能存在多种，为了提高交易成功率，满足发电方或用电方的需求，在本发明的一个实施例中，该方法还包括：接收所述发电方发送的发电成本函数的密文、所述用电方发送的用电成本函数的密文；将所述发电成本函数的密文和所述用电成本函数的密文上传至所述区块链中；接收管理方发送的目标函数类型；

向可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文，包括：

向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、属于所述目标函数类型的发电成本函数的密文及其对应的计划发电数据的密文、属于所述目标函数类型的用电成本函数的密文及其对应的计划用电数据的密文。

发电方和用电方分别向节点设备提供各自使用的成本函数，由管理端确定当前撮合计算针对的目标函数类型，节点设备将属于该目标函数类型的发电成本函数的密文以及用电成本函数的密文提供给可信计算平台，以使可信计算平台对具有相同函数类型的发电方和用电方进行撮合计算。

函数类型包括线性函数和非线性函数，当然，还可以对线性函数做进一步划分，此处不再赘述。区块链中可以存储多种函数类型，发电方和用电方从多种函数类型中选择各自使用的函数类型，并上传发电成本函数的密文和用电成本函数的密文。发电成本函数的密文和用电成本函数的密文中，分别包括对应的函数类型的密文和函数参数的密文。如果电力交易采用规定的目标函数类型，发电方和用电方可以直接提供对应的发电成本函数和用电成本函数的函数参数的密文，而无需提供其所属的函数类型。

在本发明的一个实施例中，确定目标交易撮合模型，包括：

接收所述发电方和/或所述用电方发送的至少两个交易撮合模型；

将所述至少两个交易撮合模型上传至所述区块链中；

向所述可信计算平台发送所述至少两个交易撮合模型，以使所述可信计算平台在可信执行环境中评估各个所述交易撮合模型；

接收所述可信计算平台发送的各个所述交易撮合模型的评估结果，将各个所述交易撮合模型的评估结果上传至所述区块链中；

调用推荐智能合约，以基于各个所述交易撮合模型的评估结果，在所述至少两个交易撮合模型中选定所述目标交易撮合模型。

为了提高交易撮合效果，进一步降低成本，本发明实施例对发电方或用电方提供的交易撮合模型进行评估，并从中选择评估效果更好的交易撮合模型作为目标交易撮合模型。交易撮合模型和评估结果被保存在区块链中，以便于后续追溯。如图2所示，发电方或用电方提供交易撮合模型，可信计算平台对交易撮合模型进行评估，并反馈评估结果，电力交易平台将交易撮合模型和评估结果上传是区块链中存储，并将评估结果提供给发电方或用电方，以便于发电方或用电方进行投票。

在本发明的一个实施例中，基于各个所述交易撮合模型的评估结果，在所述至少两个交易撮合模型中选定所述目标交易撮合模型，包括：

获取所述发电方和/或所述用电方针对各个所述交易撮合模型的投票结果，根据所述投票结果，从所述至少两个交易撮合模型中选定至少两个待推荐交易撮合模型，根据各个所述待推荐交易撮合模型的评估结果和历史使用数据，在所述至少两个交易撮合模型中选定所述目标交易撮合模型；

其中，所述评估结果包括：撮合准确率和撮合时长。

在本发明实施例中，发电方和/或用电方可以根据交易撮合模型的评估结果，对交易撮合模型进行投票，电力交易平台可以根据得票数，选定待推荐交易撮合模型。当然，还可以不执行投票，而是直接根据评估结果和历史使用数据，在至少两个交易撮合模型中选定目标交易撮合模型。评估结果中还可以仅包括撮合准确率或撮合时长。

历史使用数据可以为历史使用次数和/或历史使用时间。在实际应用场景中，可以基于式（2）计算待推荐交易撮合模型的分数，根据分数的由高到低的顺序，选定目标交易撮合模型。

（2）

其中，S用于表征待推荐交易撮合模型的分数，T用于表征历史使用次数，R

本发明实施例不仅考虑了交易撮合模型的性能，还考虑了发电方和/或用电方的偏好，从多个不同的维度筛选交易撮合模型，以提高交易撮合结果的质量。

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；

所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；

该方法进一步包括：

当所述第一零知识证明验证通过时，更新所述区块链中计划发电量下限的密文和计划发电量上限的密文；

当所述第二零知识证明验证通过时，更新所述区块链中计划用电量下限的密文和计划用电量上限的密文。

当所述第一零知识证明验证通过时，说明发电方按照交易撮合结果进行发电，为了保证其发电量不超出计划范围，需要更新计划发电量下限的密文和计划发电量上限的密文。类似地，需要更新计划用电量下限的密文和计划用电量上限的密文。

对于发电方，当所述第一零知识证明验证通过时，实际发电量在计划发电量下限和计划发电量上限范围内，计划发电量下限为0，

对于用电方，当所述第二零知识证明验证通过时，实际用电量在计划用电量下限和计划用电量上限范围内，计划用电量下限为0，

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：

根据所述发电方的发电方式，计算所述发电方的碳积分；

根据所述用电方的用电方式，计算所述用电方的碳积分；

分别加密所述发电方的碳积分和所述用电方的碳积分，将所述发电方的碳积分的密文和所述用电方的碳积分的密文上传至所述区块链中；

当所述第一零知识证明验证通过时，根据所述交易撮合结果的密文，更新所述区块链中发电方的碳积分；

当所述第二零知识证明验证通过时，根据所述交易撮合结果的密文，更新所述区块链中用电方的碳积分。

例如，太阳能发电的碳积分为1， 风力发电的碳积分为2， 水力发电的碳积分为3，火力发电的碳积分为0。

本发明实施例通过碳积分的形式，鼓励发电方和用电方采用更环保的方式发电或用电，可信计算平台在撮合过程中，可以根据碳积分的高低筛选用电方和发电方。在实际应用场景中，碳积分还可以转换成电费。

本发明实施例根据发电方式和用电方式，分别为发电方和用电方赋予初始碳积分，并根据交易撮合结果更新碳积分，能够降低电力交易对环境的影响。

在本发明的一个实施例中，基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，包括：

验证所述第一零知识证明是否满足第一约束条件；

其中，所述第一约束条件包括以下任意一项或多项：所述发电方的发电总量的密文与所述区块链中交易撮合结果的密文匹配、发电总量等于所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量之和、所述发电方应收的电费由发电总量和电费转换函数计算得到、所述发电方单个时间段的发电量等于同一时间段向各个用电方传输的电量之和、发电总量不小于计划发电量下限且不大于计划发电量上限、所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量具有所述发电方的电表的签名、所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量具有所述用电方的电表的签名。

其中，发电方的电表统计的各个时间段的发电量、用电方的电表统计的各个时间段的用电量、发电方的电表的签名和用电方的电表的签名为私有变量。发电方应收的电费的密文、计划发电量下限、计划发电量上限和发电总量的密文为公开变量。第一约束条件还可以包括：发电方的碳积分根据发电总量转换得到。电费转换函数指的是，电费=电量×单位电量的电价，发电方应收的电费=发电方的实际发电量×单位电量的电价，用电方应付的电费=用电方的实际用电量×单位电量的电价。

本发明实施例可以通过上述各项验证发电方是否按照交易撮合结果进行发电，能够提高交易安全性。

在本发明的一个实施例中，验证所述第二零知识证明，包括：

验证所述第二零知识证明是否满足第二约束条件；

其中，所述第二约束条件包括以下任意一项或多项：所述用电方的用电总量等于所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量之和、所述用电方应付的电费由用电总量和电费转换函数计算得到、所述用电方单个时间段的用电量等于同一时间段各个发电方向该用电方传输的电量之和、用电总量不小于计划用电量下限且不大于计划用电量上限、所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量具有所述发电方的电表的签名、所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量具有所述用电方的电表的签名。

其中，发电方的电表统计的各个时间段的发电量、用电方的电表统计的各个时间段的用电量、发电方的电表的签名和用电方的电表的签名为私有变量。用电方应付的电费的密文、计划用电量下限、计划用电量上限和用电总量的密文为公开变量。第二约束条件还可以包括：用电方的碳积分根据用电总量转换得到。

本发明实施例可以通过上述各项验证用电方是否按照交易撮合结果进行用电，能够提高交易安全性。

如图3所示，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于可信计算平台，包括：

步骤301：基于同态加密算法在可信执行环境中生成公钥和私钥，向至少两个发电方和至少两个用电方发送所述公钥，以使所述发电方基于所述公钥加密计划发电数据、所述用电方基于所述公钥加密计划用电数据。

步骤302：接收电力交易平台发送的目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文。

步骤303：基于所述私钥，解密所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文。

步骤304：根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果。

步骤305：基于所述公钥加密所述交易撮合结果，向所述电力交易平台发送所述交易撮合结果的密文。

步骤306：向所述发电方和所述用电方分别发送与其关联的所述交易撮合结果，以使所述发电方和所述用电方根据对应的所述交易撮合结果进行电力传输。

需要说明的是，与发电方m关联的交易撮合结果指的是，与发电方m存在电力传输关系的用电方、以及发电方m与各个用电方传输的电量。也就是说，发电方m无法获得其他发电方的电力传输信息。与用电方n关联的交易撮合结果指的是，与用电方n存在电力传输关系的发电方、以及用电方n应从各个发电方获取的电量。

可信计算平台为撮合计算提供可信执行环境，保证撮合计算的安全性，防止数据泄露。同时，可信计算平台提供同态加密使用的公钥，保证电力交易数据的隐私性。

在本发明的一个实施例中，接收电力交易平台发送的目标交易撮合模型、计划发电数据的密文和计划用电数据的密文，包括：

接收所述电力交易平台发送的所述目标交易撮合模型、属于目标函数类型的发电成本函数的密文及其对应的计划发电数据的密文、属于所述目标函数类型的用电成本函数的密文及其对应的计划用电数据的密文；

该方法进一步包括：

基于所述私钥，解密属于目标函数类型的发电成本函数的密文和计划用电数据的密文；

根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，包括：

根据所述目标交易撮合模型、属于目标函数类型的发电成本函数及其对应的计划发电数据、属于所述目标函数类型的用电成本函数及其对应的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算。

通过本发明实施例，可信计算平台可以对函数类型相同的发电方和用电方进行撮合计算，使交易撮合结果更加满足发电方和用电方的实际需求，并降低撮合计算的计算量。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：

接收所述电力交易平台发送的至少两个交易撮合模型；

针对任一所述交易撮合模型，均执行：基于测试集和所述交易撮合模型，生成测试交易撮合结果，根据所述测试交易撮合结果和标准交易撮合结果，确定所述交易撮合模型的评估结果；

向所述电力交易平台发送各个所述交易撮合模型的评估结果。

评估结果包括：撮合准确率和/或撮合时长。

测试集中包括多个测试样本，每个测试样本包括：发电方的计划发电数据和用电方的计划用电数据，标准交易撮合结果包括：发电方及其关联的用电方、发电方与其关联用电方之间传输的电量。测试集和标准交易撮合结果预先获得。

（3）

撮合准确率通过式（3）计算，其中， R

（4）

其中， S

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；

所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；

该方法进一步包括：

计算各个所述发电方的计划发电量下限之和、各个所述用电方的计划发电量上限之和；

当各个所述用电方的计划发电量下限之和大于各个所述发电方的计划发电量上限之和时，根据所述区块链中各个所述用电方的碳积分，从所述至少两个用电方中选择目标用电方；

根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果，包括：

根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述目标用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到所述交易撮合结果。

在实际应用场景中，计划发电数据还可以仅包括计划发电量下限或计划发电量上限，计划用电数据类似，可以仅包括计划用电量下限或计划用电量上限。

各个所述用电方的计划发电量下限之和大于各个所述发电方的计划发电量上限之和，说明发电方无法满足用电方的用电需求，此时，可以按照用电方的碳积分由高到低的顺序，选择一个或多个用电方。当然，还可以根据用电方的计划用电量上限或计划用电量上限选择目标用电方。

本发明实施例通过用电方的碳积分，可以优先选用用电方式更加环保的用电方，降低电力交易对环境的影响。

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；

所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；

该方法进一步包括：

计算各个所述发电方的计划发电量下限之和、各个所述用电方的计划发电量上限之和；

当各个所述发电方的计划发电量下限之和大于各个所述用电方的计划发电量上限之和时，根据所述区块链中各个发电方的碳积分，从所述至少两个发电方中选择目标发电方；

根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果，包括：

根据所述目标交易撮合模型、所述目标发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到所述交易撮合结果。

各个所述发电方的计划发电量下限之和大于各个所述用电方的计划发电量上限之和，说明发电方的发电能力超过用电方的用电需求，此时，可以按照发电方的碳积分由高到低的顺序，选择一个或多个发电方。当然，还可以根据发电方的计划发电量上限或计划发电量上限选择目标发电方。

本发明实施例通过发电方的碳积分，可以优先选用发电方式更加环保的发电方，降低电力交易对环境的影响。

如图4所示，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于发电端，包括：

步骤401：接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到。

步骤402：基于所述公钥加密计划发电数据。

步骤403：向电力交易平台发送所述计划发电数据的密文。

步骤404：生成第一零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第一零知识证明。

在本发明实施例，发电端通过同态加密防止计划发电数据泄露，提高数据的隐私安全，并向电力交易平台提供第一零知识证明，以验证发电方是否按照撮合交易结果发电。

发电端还可以用于对各个交易撮合模型进行投票，以选择更符合自身业务需求的交易撮合模型。

如图5所示，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于用电端，包括：

步骤501：接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到。

步骤502：基于所述公钥加密计划用电数据。

步骤503：向电力交易平台发送所述计划用电数据的密文。

步骤504：生成第二零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第二零知识证明。

在本发明实施例，用电端通过同态加密防止计划用电数据泄露，提高数据的隐私安全，并向电力交易平台提供第二零知识证明，以验证用电方是否按照撮合交易结果用电。

用电端还可以用于对各个交易撮合模型进行投票，以选择更符合自身业务需求的交易撮合模型。

如图6所示，本发明实施例提供了一种电力交易平台，应用于区块链的节点设备，包括：

接收模块601，配置为接收至少两个发电方发送的计划发电数据的密文和至少两个用电方发送的计划用电数据的密文；将所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文上传至区块链中；其中，加密所述计划发电数据和所述计划用电数据所使用的公钥，由可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

交易撮合模块602，配置为确定目标交易撮合模型；向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文，以使所述可信计算平台根据所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文在可信执行环境中进行撮合计算，并将得到的交易撮合结果提供给对应的所述发电方和所述用电方以进行电力传输；接收所述可信计算平台发送的所述交易撮合结果的密文，将所述交易撮合结果的密文上传至所述区块链中；

验证模块603，配置为接收所述发电方发送的第一零知识证明和所述用电方发送的第二零知识证明；调用验证智能合约，以基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中发电方的电费数据的密文；并基于所述验证智能合约，验证所述第二零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中用电方的电费数据的密文。

在本发明的一个实施例中，接收模块601，配置为接收所述发电方发送的发电成本函数的密文、所述用电方发送的用电成本函数的密文；将所述发电成本函数的密文和所述用电成本函数的密文上传至所述区块链中；

交易撮合模块602，配置为接收管理方发送的目标函数类型；向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、属于所述目标函数类型的发电成本函数的密文及其对应的计划发电数据的密文、属于所述目标函数类型的用电成本函数的密文及其对应的计划用电数据的密文。

在本发明的一个实施例中，交易撮合模块602，配置为接收所述发电方和/或所述用电方发送的至少两个交易撮合模型；将所述至少两个交易撮合模型上传至所述区块链中；向所述可信计算平台发送所述至少两个交易撮合模型，以使所述可信计算平台在可信执行环境中评估各个所述交易撮合模型；接收所述可信计算平台发送的各个所述交易撮合模型的评估结果，将各个所述交易撮合模型的评估结果上传至所述区块链中；调用推荐智能合约，以基于各个所述交易撮合模型的评估结果，在所述至少两个交易撮合模型中选定所述目标交易撮合模型。

在本发明的一个实施例中，交易撮合模块602，配置为获取所述发电方和/或所述用电方针对各个所述交易撮合模型的投票结果，根据所述投票结果，从所述至少两个交易撮合模型中选定至少两个待推荐交易撮合模型，根据各个所述待推荐交易撮合模型的评估结果和历史使用数据，在所述至少两个交易撮合模型中选定所述目标交易撮合模型；其中，所述评估结果包括：撮合准确率和撮合时长。

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；

验证模块603，配置为当所述第一零知识证明验证通过时，更新所述区块链中计划发电量下限的密文和计划发电量上限的密文；当所述第二零知识证明验证通过时，更新所述区块链中计划用电量下限的密文和计划用电量上限的密文。

在本发明的一个实施例中，接收模块601，配置为根据所述发电方的发电方式，计算所述发电方的碳积分；根据所述用电方的用电方式，计算所述用电方的碳积分；分别加密所述发电方的碳积分和所述用电方的碳积分，将所述发电方的碳积分的密文和所述用电方的碳积分的密文上传至所述区块链中；

验证模块603，配置为当所述第一零知识证明验证通过时，根据所述交易撮合结果的密文，更新所述区块链中发电方的碳积分；当所述第二零知识证明验证通过时，根据所述交易撮合结果的密文，更新所述区块链中用电方的碳积分。

在本发明的一个实施例中，验证模块603，配置为验证所述第一零知识证明是否满足第一约束条件；

其中，所述第一约束条件包括以下任意一项或多项：所述发电方的发电总量的密文与所述区块链中交易撮合结果的密文匹配、发电总量等于所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量之和、所述发电方应收的电费由发电总量和电费转换函数计算得到、所述发电方单个时间段的发电量等于同一时间段向各个用电方传输的电量之和、发电总量不小于计划发电量下限且不大于计划发电量上限、所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量具有所述发电方的电表的签名、所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量具有所述用电方的电表的签名。

在本发明的一个实施例中，验证模块603，配置为验证所述第二零知识证明是否满足第二约束条件；

其中，所述第二约束条件包括以下任意一项或多项：所述用电方的用电总量等于所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量之和、所述用电方应付的电费由用电总量和电费转换函数计算得到、所述用电方单个时间段的用电量等于同一时间段各个发电方向该用电方传输的电量之和、用电总量不小于计划用电量下限且不大于计划用电量上限、所述发电方的电表统计的各个时间段的发电量具有所述发电方的电表的签名、所述用电方的电表统计的各个时间段的用电量具有所述用电方的电表的签名。

如图7所示，本发明实施例提供了一种发电端，包括：

接收模块701，配置为接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

加密模块702，配置为基于所述公钥加密计划发电数据；

发送模块703，配置为向电力交易平台发送所述计划发电数据的密文；

生成模块704，配置为生成第一零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第一零知识证明。

如图8所示，本发明实施例提供了一种用电端，包括：

接收模块801，配置为接收可信计算平台发送的公钥；其中，所述公钥由所述可信计算平台在可信执行环境中基于同态加密算法计算得到；

加密模块802，配置为基于所述公钥加密计划用电数据；

发送模块803，配置为向电力交易平台发送所述计划用电数据的密文；

生成模块804，配置为生成第二零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第二零知识证明。

如图9所示，本发明实施例提供了一种可信计算平台，包括：

密钥生成模块901，配置为基于同态加密算法在可信执行环境中生成公钥和私钥，向至少两个发电方和至少两个用电方发送所述公钥，以使所述发电方基于所述公钥加密计划发电数据、所述用电方基于所述公钥加密计划用电数据；

解密模块902，配置为接收电力交易平台发送的目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；基于所述私钥，解密所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文；

计算模块903，配置为根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果；基于所述公钥加密所述交易撮合结果，向所述电力交易平台发送所述交易撮合结果的密文；向所述发电方和所述用电方分别发送与其关联的所述交易撮合结果，以使所述发电方和所述用电方根据对应的所述交易撮合结果进行电力传输。

在本发明的一个实施例中，解密模块902，配置为接收所述电力交易平台发送的所述目标交易撮合模型、属于目标函数类型的发电成本函数的密文及其对应的计划发电数据的密文、属于所述目标函数类型的用电成本函数的密文及其对应的计划用电数据的密文；基于所述私钥，解密属于目标函数类型的发电成本函数的密文和计划用电数据的密文；

计算模块903，配置为根据所述目标交易撮合模型、属于目标函数类型的发电成本函数及其对应的计划发电数据、属于所述目标函数类型的用电成本函数及其对应的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算。

在本发明的一个实施例中，计算模块903，配置为接收所述电力交易平台发送的至少两个交易撮合模型；针对任一所述交易撮合模型，均执行：基于测试集和所述交易撮合模型，生成测试交易撮合结果，根据所述测试交易撮合结果和标准交易撮合结果，确定所述交易撮合模型的评估结果；向所述电力交易平台发送各个所述交易撮合模型的评估结果。

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；计算模块903，配置为计算各个所述发电方的计划发电量下限之和、各个所述用电方的计划发电量上限之和；当各个所述用电方的计划发电量下限之和大于各个所述发电方的计划发电量上限之和时，根据所述区块链中各个所述用电方的碳积分，从所述至少两个用电方中选择目标用电方；根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述目标用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到所述交易撮合结果。

在本发明的一个实施例中，所述计划发电数据包括：计划发电量下限和计划发电量上限；所述计划用电数据包括：计划用电量下限和计划用电量上限；

计算模块903，配置为计算各个所述发电方的计划发电量下限之和、各个所述用电方的计划发电量上限之和；当各个所述发电方的计划发电量下限之和大于各个所述用电方的计划发电量上限之和时，根据所述区块链中各个发电方的碳积分，从所述至少两个发电方中选择目标发电方；根据所述目标交易撮合模型、所述目标发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到所述交易撮合结果。

如图10所示，本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易系统，包括：上述任一实施例所述的电力交易平台1001、上述任一实施例所述的可信计算平台1002、上述任一实施例所述的发电端1003和上述任一实施例所述的用电端1004。

该电力交易系统还可以包括管理端，管理端，配置为向电力交易平台发送目标函数类型。管理端还可以用于向电力交易平台发送目标交易撮合模型。

本发明实施例提供了一种基于区块链和隐私计算的电力交易方法，应用于基于区块链和隐私计算的电力交易系统，包括：

S1：电力交易平台基于同态加密算法在可信执行环境中生成公钥和私钥，向至少两个发电方和至少两个用电方发送所述公钥。

S2：发电端基于所述公钥加密计划发电数据，向电力交易平台发送所述计划发电数据的密文。

S3：用电端基于所述公钥加密计划用电数据，向电力交易平台发送所述计划用电数据的密文。

S4：电力交易平台将所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文上传至区块链中。

S5：电力交易平台确定目标交易撮合模型，向所述可信计算平台发送所述目标交易撮合模型、所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文。

S6：可信计算平台基于所述私钥，解密所述计划发电数据的密文和所述计划用电数据的密文。

S7：可信计算平台根据所述目标交易撮合模型、所述至少两个发电方的计划发电数据和所述至少两个用电方的计划用电数据，在可信执行环境中进行撮合计算，得到交易撮合结果。

S8：可信计算平台基于所述公钥加密所述交易撮合结果，向所述电力交易平台发送所述交易撮合结果的密文。

S9：电力交易平台将所述交易撮合结果的密文上传至所述区块链中。

S10：可信计算平台向所述发电方和所述用电方分别发送与其关联的所述交易撮合结果。

S11：发电端生成第一零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第一零知识证明。

S12：用电端生成第二零知识证明，向所述电力交易平台发送所述第二零知识证明。

S13：电力交易平台调用验证智能合约，以基于所述区块链中交易撮合结果的密文验证所述第一零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中发电方的电费数据的密文；并基于所述验证智能合约，验证所述第二零知识证明，如果验证通过，则更新所述区块链中用电方的电费数据的密文。

本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的方法。

本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。

下面参考图11，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统1100的结构示意图。图11示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图11所示，计算机系统1100包括CPU 1101（中央处理单元），其可以根据存储在ROM 1102（只读存储器）中的程序或者从存储部分1108加载到RAM 1103（随机访问存储器）中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM1103中，还存储有系统1100操作所需的各种程序和数据。CPU 1101、ROM 1102以及RAM1103通过总线1104彼此相连。I/O接口1105（输入/输出）也连接至总线1104。

以下部件连接至I/O接口1105：包括键盘、鼠标等的输入部分1106；包括诸如CRT（阴极射线管）、LCD （液晶显示器）等以及扬声器等的输出部分1107；包括硬盘等的存储部分1108；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1109。通信部分1109经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1110也根据需要连接至I/O接口1105。可拆卸介质1111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1108。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1111被安装。在该计算机程序被CPU 1101执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的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或者是上述两者的任意组合。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可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、RAM、ROM、EPROM（可擦式可编程只读存储器）或闪存、光纤、CD-ROM（便携式紧凑磁盘只读存储器）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，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。而在本发明中，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。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。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送模块、获取模块、确定模块和第一处理模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，发送模块还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的模块”。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。