CN108736471A - 一种分布式发电和蓄电挖矿机和挖矿机制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式发电挖矿机***，包括：区块链电表或区块链路由器，二者均具有区块链模块；分布式发电挖矿机，与所述传统电表(112)和区块链模块连接；蓄电池挖矿机，与所述区块链电表或区块链路由器连接。本发明的分布式发电挖矿机或蓄电池挖矿机改变了数字货币耗能挖矿的现状，必然在未来数字货币的价值互联网时代用着广泛的应用前景。

Description

一种分布式发电和蓄电挖矿机和挖矿机制

技术领域

本发明涉及分布式发电和蓄电与数字货币挖矿机领域，尤其涉及一种利用区块链电表计量分布式分布式发电量和蓄电池充放电量，从而生产数字货币的一种挖矿机***和机制。

背景技术

由于电力***的独特性，从发电输电配电到用电天然形成一张超级巨大的网-电网。一端是燃煤燃气核电水电传统能源和风光等分布式可再生能源，一端是数百万计的高耗能动力装置、数亿的电力用户和未来的智能家電以及电动汽车。遍布全国各种各样的传感器在每时每刻每分每秒每毫秒微秒都会産生海量实时大数据，就构建了一个庞大的能源互联网。

能源互联网数据来源主要来自以下几个方面：

1)燃煤火力发电厂；2)天燃气发电厂3)风场光伏发电厂；4)天燃气冷热电三联供分布式能源5)分布式风能太阳能储能电池微网；6)各级智能变电站；7)省市县各级调度SCADA；8)数亿计智能电表等；9)数百万计的高耗能动力设备装置；10)未来电动汽车。未来分布式的风电光伏和蓄电池会大量出现。

能源互联网将极大地推动未来分布式能源的发展。在电源侧，随着大量可再生能源装机，电源的随机性波动将对***造成重大挑战，在负荷侧，由于电力消费结构的变化，以及电动汽车的快速发展，负荷侧的随机性和刚性将不断加剧。加上未来能源产销者建筑的出现，会使得能源的分布式计量和交易成为主流。而目前的中心化的电网控制模式和电网统一收集电表数据的方式在未来将面临巨大挑战。

2009年比特币的出现带来了一种颠覆性的成果--区块链技术，区块链是一个安全的帐簿类数据库，由一个个数据区块组成，使用者可以在这个不断更新升级的平台查找数据，对于金融机构来说，区块链能加快交易处理过程、降低成本、减少中间人、提高市场洞察力，增加业务透明度。

区块链作为加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区块链技术可以用于打击欺诈和非法交易，目前很多行业都开始使用区块链技术，尤其是采用区块链作为工具实现真正的能源互联网技术。但目前的数字加密货币的产生依靠具有强大算力的挖矿机产生，挖矿机耗能越来越高。如何实现节能和清洁化地产生数字加密货币成为全球各国和技术团队努力的一个方向。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种分布式发电挖矿机和挖矿机制，创新性地将数字货币的挖矿与可再生能源分布式发电和蓄电池技术进行了结合，不但利用区块链技术实现了数字货币的可再生能源挖矿，而且实现了区块链电表计量的电量数据和依托电量数据产生的数字货币的分布式记账和存储，为未来的利用数字货币进行点对点的电力自动交易打下基础。

采用区块链模块，解决了现有技术中的电表无法对分布式风电光伏与蓄电池的电量收集、交易和记录以及无法适应能源互联网大数据的需求的问题。实现了分布式发电、蓄电以及电用户的发电量与用电量的双向计量，使分布式智能微电网的电量能够计量、能够挖矿、能够生成数字货币、能够交易和记账，分布式发电和蓄电池的业主不但能够及时获得发电量和充放电价差的收益，而且可以获得数字货币的收益，必将极大的鼓励分布式可再生能源在全球范围的发展。

通过本发明的实施，可以解决数字加密货币高耗能的问题，使得挖矿与电力的生产和储存进行了结合，而且可以间接降低分布式发电和蓄电池的成本，极大地促进分布式分布式发电的发展，未来有可能改变完全依靠政府补贴的发展模式。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种分布式发电挖矿机和挖矿机制，包括：区块链电表或区块链路由器，二者均具有区块链模块，用于电量计量或交易数据、挖矿结果数据的区块链验证和区块链存储；

分布式发电挖矿机，其与所述区块链电表或区块链路由器连接，进行分布式发电量的计量，发出的一度可再生能源电能就等于自动挖出的X个数字货币符合第一映射关系；

区块链电表或区块链路由器根据可再生能源发电量的值及第一映射关系来计算数字货币数量。

进一步、还包括蓄电池挖矿机，其与所述区块链电表或区块链路由器连接，充放电的一度可再生能源电能就等于自动挖出的Y个数字货币符合第二映射关系；

区块链电表或区块链路由器根据第一映射关系和/或第二映射关系及可再生能源发电量的值来计算数字货币数量。

进一步，所述分布式发电挖矿机可以是分布式光伏发电设备、分布式光热发电设备、分布式风力发电设备、分布式氢燃料电池发电设备、分布式生物质燃料发电设备、分布式垃圾发电设备中的任意一种。

进一步，所述蓄电池挖矿机可以将电化学蓄电池、电磁储电装置、超导蓄电装置、超级电容蓄电装置、动能和压缩能蓄电***设备中的任意一种作为蓄电池挖矿机，一方面用于充放电，另一方面每充放一度电产生Y个数字货币从而实现挖矿功能。

进一步，所述的区块链模块可以是一个具有一定算力的硬件芯片，可以安装在区块链路由器里与现有计量电表进行数据通讯，或安装在区块链电表里，用于实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

进一步，所述的区块链模块还可以是一个软件模块，通过程序写入现有计量电表芯片，或写入区块链路由器芯片，实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

进一步，所述的挖矿机制用来定义分布式发电挖矿机和蓄电池挖矿机的发电量或充放电量与数字货币的比例关系X或Y的数值，并定义本发明的挖矿机产生的数字货币的总量和交给挖矿机进行挖矿的总量，而且未来随着时间的增长，分布式发电和蓄电池等挖矿机数量的增加，从而X或Y值的值逐年减小。

进一步，所述的区块链电表能够实现电量计量数据，其由所述计量模块(102)计量得到；数字货币计算和记账，由区块链模块完成，根据电量计量数据计算出对应的数字货币并在区块链网络内的各个节点进行共识验证和分布式记账；电量交易数据，为区块链中所有的点对点电力交易数据；挖矿机类型标识，用于区分挖矿机是分布式发电装备挖矿机还是蓄电池挖矿机；购售电标识，用于区分购电方和售电方的购售电标识位；时间戳，用于记录区块链网络内点对点电力交易发生的时间；所述数据层(1031)还用于将每个节点发生的购售电交易数据和根据各挖矿机电量数据生成的数字货币数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。

进一步，所述区块链为可以是公有链，也可以是私有链或联盟链；所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。

进一步，所述的区块链电表内包括：

通讯模块，其与所述中央微处理器连接,用于数据传输；

所述区块链模块通过所述通讯模块将经过该区块链模块处理后的数据传输给能源互联网路由器或区块链电力交易监控平台；所述通讯模块为RS485通讯、RFID射频、蓝牙、4G或5G通讯、WIFI或电力载波中的一种或几种组合。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.创新性地改变了数字加密货币挖矿机单纯消耗电能来生产数字加密货币的历史；

2.创新性地将分布式分布式发电和蓄电与数字货币挖矿进行了结合，实现了生产清洁能源的同时，能够生产数字货币；

3.区块链电表或区块链路由器实现了电量数据、挖矿获得的数字货币数据、点对点的自动电力交易数据在无数区块链电表或路由器构成的区块链上的不可篡改的分布式记账与存储；

4.分布式发电或蓄电池的业主不但获得发电和充放电价差的收益，还可获得额外的数字货币挖矿的奖励，必将改变可再生能源未来发展的格局。

附图说明

图1是本发明提供的区块链电表或区块链路由器及区块链模块与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构图；

图2是本发明实施例一提供的传统电表(112)加装区块链模块与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构图；

图3是本发明实施例一提供的区块链模块架构图；

图4是本发明实施例二提供的传统电表(112)结合区块链路由器与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构图；

图5是本发明实施例二提供的区块链路由器组成示意图；

图6是本发明实施例三提供的区块链电表架构图；

附图标记：

100、区块链电表，111、区块链路由器，112、传统电表，101、中央微处理器，102、计量模块，103、区块链模块，1031、数据层，1032、网络层，1033、合约共识层，104、通讯模块，105、数字信号模块，106、协议接口模块，107、电源模块，108、显示模块，109、时钟模块，110、定位模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在对本发明提供的一种分布式发电挖矿机和挖矿机制进行详细描述之前，首先介绍一下区块链相关数字货币及挖矿技术。

区块链作为加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区块链技术可以用于打击欺诈和非法交易，目前很多行业都开始使用区块链技术，尤其是采用区块链作为工具实现真正的能源互联网技术。区块链可以起到的作用是：第一，基于区块链的数据公正确保信任，公私钥结合的访问权限保护隐私，真正做到私密性，可信计量；第二，区块链防篡改，主体间采用一定的方式配合信任或者强制信任，实现强制信任下泛在交互；第三，区块链和大数据以及人工智能融合构成可信任预言机，签署外部数据，实现虚实交互的自律控制；第四，基于区块链部署的设备间点对点交互式决策，不需要将信任托付于中心化平台代为决策，去中心化从而实现设备民主与分布决策；第五，各主体间基于明确的互动规则进行随机博弈，***呈现中性良性演化，符合市场化规律和竞争演化的协调性和可进化性。

区块链的作用不仅仅是去中介化。区块链可能颠覆市场及现有价值链，区块链还可能通过释放此前尚未开发的供应创造出新的市场。区块链和能源互联网计量***的结合，将为未来能源互联网的发展提供可靠的电力交易和计量的技术支持。

实施例一

如图2和图3所示，分别显示了本发明实施例一提供的传统电表112加装区块链模块与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构图和区块链模块架构图；

本发明提供了一种分布式发电挖矿机和挖矿机制，包括：传统电表112加装区块链模块，用于电量计量或交易数据、挖矿结果数据的区块链验证和区块链存储；

分布式发电挖矿机，与所述传统电表112和区块链模块连接，进行分布式发电量的计量，每发出的一度1kWh可再生能源电力相当于挖出X个数字货币；

蓄电池挖矿机，与所述传统电表112和区块链模块连接，每充电或放电一度1kWh可再生能源电力相当于挖出Y个数字货币；

本实施例中，所述分布式发电挖矿机可以是分布式光伏发电设备、分布式光热发电设备、分布式风力发电设备、分布式氢燃料电池发电设备、分布式生物质燃料发电设备、分布式垃圾发电设备中的任意一种。

本实施例中，所述蓄电池挖矿机可以将电化学蓄电池、电磁储电装置、超导蓄电装置、超级电容蓄电装置、动能和压缩能蓄电***设备中的任意一种作为蓄电池挖矿机，一方面用于充放电，另一方面每充放一度电产生Y个数字货币从而实现挖矿功能。

本实施例中，所述的区块链模块可以是一个具有一定算力的硬件芯片，可以安装在传统计量电表中实现区块链功能并进行数据通讯，用于实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

本实施例中，所述的区块链模块还可以是一个软件模块，通过程序写入传统计量电表芯片，实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

本实施例中，所述的挖矿机制用来定义分布式发电挖矿机和蓄电池挖矿机的发电量或充放电量与数字货币的比例关系X或Y的数值，并定义本发明的挖矿机产生的数字货币的总量和交给挖矿机进行挖矿的总量，而且未来随着时间的增长，分布式发电和蓄电池等挖矿机数量的增加，从而X或Y值的值逐年减小。

本实施例中，所述的传统电表112和区块链模块能够实现电量计量数据，其由所述计量模块102计量得到；数字货币计算和记账，由区块链模块完成，根据电量计量数据计算出对应的数字货币并在区块链网络内的各个节点进行共识验证和分布式记账；电量交易数据，为区块链中所有的点对点电力交易数据；挖矿机类型标识，用于区分挖矿机是分布式发电装备挖矿机还是蓄电池挖矿机；购售电标识，用于区分购电方和售电方的购售电标识位；时间戳，用于记录区块链网络内点对点电力交易发生的时间；所述数据层1031还用于将每个节点发生的购售电交易数据和根据各挖矿机电量数据生成的数字货币数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。

本实施例中，所述区块链为可以是公有链，也可以是私有链或联盟链；所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。

本实施例中，所述的传统电表112内包括：

通讯模块104，其与所述中央微处理器101连接,用于数据传输；

所述通讯模块104为RS485通讯、RFID射频、蓝牙、4G或5G通讯、WIFI或电力载波中的一种或几种组合。

本实施例中，所述区块链模块103通过所述通讯模块104将经过该区块链模块103处理后的数据传输给能源互联网路由器或区块链电力交易监控平台；

本实施例中，所述挖矿机类型标识，可通过设立标识位来区别挖矿机的类型，例如标识位用0表示此区块链节点连接的挖矿机类型为分布式发电设备挖矿机，用1标识表示挖矿机为蓄电池挖矿机，反之亦然；标识位的位数和不同数字代表的挖矿机类型可根据实际项目进行定义，不限于此举例，只要能够实现在区块链中区分挖矿机类型目的的标识规则，均属于本发明保护范围。

本实施例中，所述的区块链模块还包括：定位模块110，其与所述传统电表112的中央微处理器101连接，用于对所述传统电表112进行地理位置的定位。

本实施例中，所述区块链模块103可以采用虚拟货币或电子货币进行电力交易或结算。

本实施例中，所述区块链模块103还用于给予每块所述传统电表112一个唯一的ID，以形成所述区块链中的一个唯一ID的节点。

实施例二

如图4和图5所示，是本发明实施例二提供的传统电表112结合区块链路由器111与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构图。

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中的区块链模块内置在区块链路由器中，通过区块链路由器111与传统电表112的结合，实现实施例一中区块链的功能，具体实施方式和挖矿机制与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三

如图6所示，是本发明实施例三提供的区块链电表的架构图，区块链电表与分布式发电和蓄电挖矿机结合的***架构如图1所示，就是将实施例一或二中的传统电表、区块链模块或区块链路由器用区块链电表替代。

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例中的区块链模块内置在区块链电表中，通过区块链电表100实现实施例一中区块链的功能，具体实施方式和挖矿机制与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例四

本实施例与实施例一至实施例三的不同之处在于，本实施例中的挖矿机仅有分布式发电挖矿机，通过传统电表结合区块链路由器或区块链模块，或通过区块链电表对分布式发电量进行发电量计量并进行折算出数字货币的产生量(实现挖矿过程)，并在区块链网络内进行共识验证。

实施例五

本实施例与实施例一至实施例四的不同之处在于，本实施例中的挖矿机仅有蓄电池挖矿机，通过传统电表结合区块链路由器或区块链模块，或通过区块链电表对蓄电池的充放电量进行电量计量并进行折算出数字货币的产生量(实现挖矿过程)，并在区块链网络内进行共识验证。

实施例六

本实施例与实施例一至实施例五的不同之处在于，本实施例中的众多的不带蓄电池的常规电力用户(耗电用户)可通过带有区块链模块的传统电表或区块链电表，实现与分布式发电和蓄电挖矿机的点对点的电力交易，区块链模块中的智能合约帮助这些电力交易自动执行。同时，这些电力交易的支付既可以采用常规法币或现有数字货币或加密货币结算，也可以通过本发明的挖矿机产生的数字货币进行结算。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种分布式发电挖矿方法，其特征在于，包括：

区块链电表或区块链路由器，二者均具有区块链模块，用于电量计量或交易数据、挖矿结果数据的区块链验证和区块链存储；

分布式发电挖矿机，其与所述区块链电表或区块链路由器连接，进行分布式发电量的计量，发出的一度可再生能源电能就等于自动挖出的X个数字货币符合第一映射关系；

区块链电表或区块链路由器根据可再生能源发电量的值及第一映射关系来计算数字货币数量。

2.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于：还包括蓄电池挖矿机，其与所述区块链电表或区块链路由器连接，充放电的一度可再生能源电能就等于自动挖出的Y个数字货币符合第二映射关系；

区块链电表或区块链路由器根据第一映射关系和/或第二映射关系及可再生能源发电量的值来计算数字货币数量。

3.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述分布式发电挖矿机可以是分布式光伏发电设备、分布式光热发电设备、分布式风力发电设备、分布式氢燃料电池发电设备、分布式生物质燃料发电设备、分布式垃圾发电设备中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述蓄电池挖矿机可以将电化学蓄电池、电磁储电装置、超导蓄电装置、超级电容蓄电装置、动能和压缩能蓄电***设备中的任意一种作为蓄电池挖矿机。

5.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述的区块链模块是具有算力的硬件芯片，或为安装在区块链路由器里与现有计量电表进行数据通讯，或安装在区块链电表里，用于实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

6.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述的区块链模块还可以是一个软件模块，通过程序写入现有计量电表芯片，或写入区块链路由器芯片，实现电量计量数据折算生成数字货币数量，并进行分布式区块链验证、记账、不可篡改的存储和加盖时间戳。

7.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述的挖矿机制用来定义分布式发电挖矿机和蓄电池挖矿机的发电量或充放电量与数字货币的比例关系X或Y的数值，并定义本发明的挖矿机产生的数字货币的总量为一个固定值，而且未来随着时间的增长，分布式发电和蓄电池等挖矿机数量的增加，从而X或Y值的值逐年减小。

8.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述的区块链电表能够实现电量计量数据，其由所述计量模块(102)计量得到；数字货币计算和记账，由区块链模块完成，根据电量计量数据计算出对应的数字货币并在区块链网络内的各个节点进行共识验证和分布式记账；电量交易数据，为区块链中所有的点对点电力交易数据；挖矿机类型标识，用于区分挖矿机是分布式发电装备挖矿机还是蓄电池挖矿机；购售电标识，用于区分购电方和售电方的购售电标识位；时间戳，用于记录区块链网络内点对点电力交易发生的时间；所述数据层(1031)还用于将每个节点发生的购售电交易数据和根据各挖矿机电量数据生成的数字货币数据加盖时间戳，形成数据区块并不可篡改的记录在区块链中。

9.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述区块链为可以是公有链，也可以是私有链或联盟链；所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。

10.根据权利要求1所述的分布式发电挖矿方法，其特征在于，所述的区块链电表内包括：

通讯模块(104)，其与中央微处理器(101)连接,用于数据传输；

所述区块链模块(103)通过所述通讯模块(104)将经过该区块链模块(103)处理后的数据传输给能源互联网路由器或区块链电力交易监控平台；所述通讯模块(104)为RS485通讯、RFID射频、蓝牙、4G或5G通讯、WIFI或电力载波中的一种或几种组合。