CN114301105B - 车载区块链能量管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载区块链能量管理方法和系统，包括：多个互相连接的车载电力电子变压器模块，每个车载电力电子变压器模块与负载、储能装置和供电端连接，用于协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；多个能量管理模块，以端到端的方式相互连接形成私有区块链网络，并分别与一个车载电力电子变压器模块连接，用于对相应的车载电力电子变压模块进行能量管理，并协调多个互联车载电力电子变压器模块的能量管理，本发明可以实现电力电子变压器模块互联能量管理。

Description

车载区块链能量管理方法和系统

技术领域

本发明涉及车载区块链能量管理领域，尤其是涉及一种车载区块链能量管理方法和系统。

背景技术

现有电力电子变压器多用于配电网中，通常有统一的集中调度控制。而在军队或应急通信等车载机动供电中，对电能的灵活组网、柔性互联和抗毁自愈提出独特要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载区块链能量管理方法和系统，解决车电组网系统的鲁棒和安全运行。

本发明提供一种车载区块链能量管理系统，包括，

多个互相连接的车载电力电子变压器模块，每个车载电力电子变压器模块与负载、储能装置和供电端连接，用于协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；

本发明还提供一种车载区块链能量管理方法，包括：

通过车载电力电子变压器模块协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；

通过能量管理模块之间以端到端的方式相互连接形成私有区块链网络，通过私有区块链网络对单个车载电力电子变压器模块或多个互联车载电力电子变压器模块进行能量管理。

采用本发明实施例，可以实现电力电子变压器模块互联能量管理。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的示意图；

图2是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的微电网集群示意图；

图3是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的具体示意图；

图4是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的变压模块示意图；

图5是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的区块链结构示意图；

图6是本发明实施例的车载区块链能量管理方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种车载区块链能量管理系统，图1是本发明实施例的一种车载区块链能量管理系统的示意图，如图1所示，具体包括：

多个互相连接的车载电力电子变压器模块1，与负载3、储能装置4和供电端5连接，用于协调控制储能装置4和供电端5的电压及功率，以优化的方式给负载3供电；能量管理模块具体用于：设置主能量管理模块，所述主能量管理模块用于根据能量管理优化策略调度互联能量网络的功率，根据故障状态、故障位置和切换指标权重决定发生故障后要切换到的新的主能量管理模块，采用嵌入式Linux操作系统，每个能量管理模块设有网络IP和标识名称。

第一启动的能量管理模块从所述配置服务器获取所有能量管理模块的能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，后启动的能量管理模块以端到端的方式从其它已启动的所有能量管理模块以区块链共识方式获取能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，启动完成后，能量管理模块断开与配置服务器的网络连接。

以区块链方式存储和更新数据，其中，所述以区块链方式存储和更新数据包括：所有互联车载电力电子变压器模块电压、电流、储能装置的容量、功率、车载电力电子变压器模块连接状态、能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重。

系统还包括配置服务器，所述网络IP和标识名称由用户写入所述配置服务器中，所述配置服务器存储有能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重。

配置服务器具体用于：授权加入新的能量管理模块或更新修改能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重时，暂时启动。

具体实施方法如下：

本发明提出一种车载电力电子变压器器互联(Power Electronic Transformer,PET)微网集群及其区块链能量管理系统，PET采用多端口变换器，具有交直流端口，其对内给车载通信指挥系统等交直流负载供电，对外连接电网、油机或其它通信指挥车辆。每个车载PET系统配备能量管理系统(Energy Management System，EMS)，多个车载系统互联构成微电网集群，多个EMS以端到端(P2P)连接方式组网构成互联区块链网络。每个节点以P2P连接其它所有节点，都有一个与其它节点连接状态的信息池。基于区块链的分布式数据库原理，微电网集群的信息采集、连接状态、能量决策指令等信息分布存储到多个不同物理位置上的控制器上。采用私有链方式，构成区块链网络节点的多个EMS共享微电网集群中新能源、分布式发电，负载的历史数据，各节点协同优化，决策整个系统的能量管理控制。私有区块链处于局域网络中，不对外公开，区块链数据不需要长期链式增长，互联供电任务结束后该次组网也随即终止。

任何时刻，由某一个能量管理控制器作为主控制器，主要目的是一个节点发生故障后其它节点能够接续运行。实施整个微电网的能量管理运算控制控制，其它能量管理控制器作为热备用。根据互联网络连接的状态和数量、剩余可用计算资源等决定单点故障发生后要切换到的新控制器，无缝、自动切换，从而提高微电网系统的抗毁和鲁棒恢复能力，保证了系统的安全和可靠性。该系统可应用于应急供电或军事供电等领域。

图2是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的微电网集群示意图；如图2，构成的微电网集群系统主要示意图，其中粗实线为电力线缆，虚线为通信线缆，电力电子变压器模块是互联微电网的关键接口装置，实现光伏、储能和负载的连接，以及集群的互联。

图3是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的具体示意图，如图3所示，分布的能量管理系统以网络方式交互信息，由EMS决策控制整个微电网系统的能量管理调度。当某一节点发生故障后，区块链网络通过容错算法自动切换到新的EMS作为上层能量管理控制器，保证系统持续可靠地以优化能量管理策略不间运行。

图4是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的变压模块示意图，如图4所示：

DAB为双有源桥，DC/DC为直流/直流变换器，Buck为降压电路，Boost为升压电路。供电端包括：风机、外部电池和太阳能发电，储能装置采用电动汽车的底盘动力电池或外部电池组，可以根据需要接入到电力电子变压器接口。车载任务电池为保障通信、指挥等任务使用的小容量低压蓄电池，车辆底盘硅整流发电机与任务电池连接,可在车辆行进中给任务电池补充电能。

负载包括车载任务系统，显示和指挥控制系统等，例如通信指挥要用到的电台、显示器等都是直流负载，空调包括车外生活用电都是交流负载。储能主要是蓄电池，用于无燃油或夜间放电保证最低供电需求。

能量管理系统(EMS)以嵌入式Linux操作系统作为载体，每一个EMS设定固定网络IP、标识名称，并由用户写入配置服务器中。同时在配置服务器里还存储能量管理优化策略参数、选择切换控制器的指标权重等关键信息。第一启动的EMS从配置服务器拉取所有节点配置信息，配置信息包括所有节点的IP地址、连接端口、标识、硬件配置、计算能力等信息；后启动的EMS从配置服务器或以P2P方式从其它EMS读取相关配置。为了防止配置服务器被入侵后，其集中的信息下发能力带来的安全隐患，在启动完成后，配置服务器从网络中断开，由其它EMS构成的区块链网络自治运行。只有授权加入新的节点或更新、修改运行策略、权重等参数时后才打开配置端进行区块链网络数据升级。

图5是本发明实施例的车载区块链能量管理系统的区块链结构示意图，如图5所示，以实用拜占庭容错共识方式生成区块链数据，数据结构由区块头和区块内容构成，内容数据包括各变换器电压、电流、电池SOC、功率指令、连接状态、策略参数、主EMS切换权重等信息。

本发明提高微电网系统的抗毁和鲁棒恢复能力，保证了系统的安全和可靠性。该系统可应用于应急供电或军事供电等领域。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种车载区块链能量管理方法，图6是本发明实施例的一种车载区块链能量管理方法的流程图，如图6所示，具体包括：

通过车载电力电子变压器模块协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；

通过能量管理模块之间以端到端的方式相互连接形成私有区块链网络，通过私有区块链网络对单个车载电力电子变压器模块或多个互联车载电力电子变压器模块进行能量管理。

通过私有区块链网络对单个车载电力电子变压器模块或多个互联车载电力电子变压器模块进行能量管理具体包括：

设置主能量管理模块，通过主能量管理模块根据能量管理优化策略调度互联能量网络的功率，根据故障状态、故障位置和切换指标权重决定发生故障后要切换到的新的主能量管理模块，采用嵌入式Linux操作系统，每个能量管理模块设有网络IP和标识名称；

通过以区块链方式存储和更新数据，其中，所述以区块链方式存储和更新数据包括：所有互联车载电力电子变压器模块电压、电流、储能装置的容量、功率、车载电力电子变压器模块连接状态、能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

所述方法进一步包括：通过配置服务器将网络IP和标识名称由用户写入所述配置服务器中，所述配置服务器存储有能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

第一启动的能量管理模块从所述配置服务器获取所有能量管理模块的能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，后启动的能量管理模块以端到端的方式从其它已启动的所有能量管理模块以区块链共识方式获取能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，启动完成后，能量管理模块断开与配置服务器的网络连接；

通过配置服务器在系统授权加入新的节点或更新修改能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重时，暂时启动。

本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (2)

1.一种车载区块链能量管理系统，其特征在于，包括，

多个互相连接的车载电力电子变压器模块，每个车载电力电子变压器模块与负载、储能装置和供电端连接，用于协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；

多个能量管理模块，以端到端的方式相互连接形成私有区块链网络，并分别与一个车载电力电子变压器模块连接，用于对相应的车载电力电子变压模块进行能量管理，并协调多个互联车载电力电子变压器模块的能量管理；

所述能量管理模块设置有主能量管理模块，每个能量管理模块采用嵌入式Linux操作系统，设有网络IP和标识名称，所述主能量管理模块用于根据能量管理优化策略调度互联能量网络的功率，根据故障状态、故障位置和切换指标权重决定发生故障后要切换到的新的主能量管理模块；

所述系统还包括：

配置服务器，用于存储用户写入的所述网络IP和标识名称，并存储有能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；所述能量管理模块具体包括：

第一启动的能量管理模块，用于从所述配置服务器获取所有能量管理模块的能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

后启动的能量管理模块，用于以端到端的方式从其它已启动的所有能量管理模块中以区块链共识方式获取能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

所述能量管理模块进一步用于：在启动完成后，断开与配置服务器的网络连接；

所述配置服务器具体用于：在授权加入新的能量管理模块或更新修改能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重时，暂时启动；

所述能量管理模块具体用于：以区块链方式存储和更新数据，其中，以区块链方式存储和更新的数据包括：所有互联车载电力电子变压器模块电压、电流、储能装置的容量、功率、车载电力电子变压器模块连接状态、能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重。

2.一种车载区块链能量管理方法，其特征在于，包括，

S1、通过车载电力电子变压器模块协调控制储能装置和供电端的电压及功率，以优化的方式给负载供电；

S2、通过能量管理模块之间以端到端的方式相互连接形成私有区块链网络，通过私有区块链网络对单个车载电力电子变压器模块或多个互联车载电力电子变压器模块进行能量管理；

通过私有区块链网络对单个车载电力电子变压器模块或多个互联车载电力电子变压器模块进行能量管理具体包括：

设置主能量管理模块，采用嵌入式Linux操作系统，每个能量管理模块设有网络IP和标识名称，通过主能量管理模块根据能量管理优化策略调度互联能量网络的功率，根据故障状态、故障位置和切换指标权重决定发生故障后要切换到的新的主能量管理模块；

通过以区块链方式存储和更新数据，其中，以区块链方式存储和更新的数据包括：所有互联车载电力电子变压器模块电压、电流、储能装置的容量、功率、车载电力电子变压器模块连接状态、能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

所述每个能量管理模块设有网络IP和标识名称进一步包括：通过配置服务器将网络IP和标识名称由用户写入所述配置服务器中，所述配置服务器存储有能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重；

配置服务器存储有能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重进一步包括：第一启动的能量管理模块从所述配置服务器获取所有能量管理模块的能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，后启动的能量管理模块以端到端的方式从其它已启动的所有能量管理模块以区块链共识方式获取能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重，启动完成后，能量管理模块断开与配置服务器的网络连接；

配置服务器在系统授权加入新的节点或更新修改能量管理优化策略参数和选择切换控制器的指标权重时，暂时启动。