The combined cooling, heating and power (CCHP) system is a typical distributed, electricity-gas integrated energy scheme in a community. First, it generates electricity by use of gas, and then exploits the waste heat to supply community with heat and cooling. In this paper, we consider a smart city consisting of a number of communities (CCHPs) and an agent of power grid (APG), where CCHPs can sell energy to the APG according to its bid. To study all utilities of entities in such a city from energy trading, a noncooperative Stackelberg game between APG and CCHPs is formulated. Here, the APG gives a bid for buying the energy from CCHPs, then CCHPs respond to the APG with their optimal energy supply that maximizing their utilities according to this bid. We show that the maximum profit to the APG and utilities to the CCHPs can be obtained at the Stackelberg equilibrium, which is guaranteed to exist and unique. Because the complete information about energy supply of each CCHP is unknown to the APG in advance, we propose a distributed algorithm that is able to find the point of equilibrium through a limited number of iterations. Taking privacy protection and transaction security into consideration, we design a blockchain-enabled energy management system. This system is composed of Internet of Energy (IoE) sub-system and blockchain sub-system, where the information interactions as well as energy transactions between APG and CCHPs can be carried out effectively and safely. Finally, security analysis and numerical simulations show the effectiveness and accuracy of our proposed mechanism.

中文翻译：

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基于区块链的能源管理中的冷热电联合系统

冷热电联供（CCHP）系统是典型的社区分布式电气一体化能源方案。首先是利用燃气发电，然后利用余热为社区供热供冷。在本文中，我们考虑由多个社区（CCHP）和一个电网代理（APG）组成的智慧城市，其中 CCHP 可以根据 APG 的出价向 APG 出售能源。为了从能源交易中研究这样一个城市中实体的所有效用，制定了 APG 和 CCHP 之间的非合作 Stackelberg 博弈。在这里，APG 出价从 CCHP 购买能源，然后 CCHP 以其最佳能源供应响应 APG，根据该出价最大化其效用。我们表明，APG 的最大利润和 CCHP 的效用可以在 Stackelberg 均衡下获得，该均衡保证存在且唯一。由于 APG 事先不知道每个 CCHP 的能量供应的完整信息，因此我们提出了一种分布式算法，该算法能够通过有限的迭代次数找到平衡点。考虑到隐私保护和交易安全，我们设计了一个基于区块链的能源管理系统。该系统由能源互联网（IoE）子系统和区块链子系统组成，APG和CCHP之间的信息交互和能源交易可以有效、安全地进行。最后，安全分析和数值模拟显示了我们提出的机制的有效性和准确性。由于 APG 事先不知道每个 CCHP 的能量供应的完整信息，因此我们提出了一种分布式算法，该算法能够通过有限的迭代次数找到平衡点。考虑到隐私保护和交易安全，我们设计了一个基于区块链的能源管理系统。该系统由能源互联网（IoE）子系统和区块链子系统组成，APG和CCHP之间的信息交互和能源交易可以有效、安全地进行。最后，安全分析和数值模拟显示了我们提出的机制的有效性和准确性。由于 APG 事先不知道每个 CCHP 的能量供应的完整信息，因此我们提出了一种分布式算法，该算法能够通过有限的迭代次数找到平衡点。考虑到隐私保护和交易安全，我们设计了一个基于区块链的能源管理系统。该系统由能源互联网（IoE）子系统和区块链子系统组成，APG和CCHP之间的信息交互和能源交易可以有效、安全地进行。最后，安全分析和数值模拟显示了我们提出的机制的有效性和准确性。考虑到隐私保护和交易安全，我们设计了一个基于区块链的能源管理系统。该系统由能源互联网（IoE）子系统和区块链子系统组成，APG和CCHP之间的信息交互和能源交易可以有效、安全地进行。最后，安全分析和数值模拟显示了我们提出的机制的有效性和准确性。考虑到隐私保护和交易安全，我们设计了一个基于区块链的能源管理系统。该系统由能源互联网（IoE）子系统和区块链子系统组成，APG和CCHP之间的信息交互和能源交易可以有效、安全地进行。最后，安全分析和数值模拟显示了我们提出的机制的有效性和准确性。