CN114580881A - 基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法及系统 - Google Patents

基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法和系统，包括以下步骤：利用分布式能源发电；基于区块链智能合约算法对所述分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；中央控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果对所述分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。本发明实时跟踪各个分布式新能源发电模块的产电情况，有效保证能源的不间断供给，降低能源和电力系统的运营成本，提高系统的安全性。

Description

基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法及系统
技术领域
本发明属于能源管理领域，具体涉及基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法。
背景技术
随着风、光等可再生能源的快速发展，分布式能源接入配电网的趋势日益向高渗透、高密度的方向发展。然而大量新能源的接入，其随机性和不确定性会给电网的运行调度和电力市场的交易产生重要影响。虚拟电厂技术正是聚合众多分布式电源参与电力市场运营，促进新能源消纳的重要手段之一。
然而传统的虚拟电厂在结算周期、信息安全等方面也存在一些问题。首先，电源业主对虚拟电厂运营方的信任问题，具体表现为能源信息和收益结算是否可靠。传统模式下，虚拟电厂中能源信息和收益结算依赖于中心化机构，可能会存在收益结算效率较低以及虚假能源信息的现象。
其次，现行的分布式电源结算周期长。传统模式下，虚拟电厂运营方聚合能源后参与电力市场的交易，在虚拟电厂整体收益清算后，再根据电源出力曲线、电源信息进行再清算，电力收益需要较长的周期后才可获得，因此可再生能源所有者的投资积极性将受到影响。
再次，目前虚拟电厂信息数据均存储在虚拟电厂运营方的控制中心中，存在黑客入侵导致的用户身份伪装或数据泄露问题，对虚拟电厂的安全运行造成威胁。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法和系统。本发明利用大数据分析模块实时跟踪各个分布式新能源发电模块的产电情况，有效保证能源的不间断供给，降低能源和电力系统的运营成本，提高系统的安全性。
本发明提供如下技术方案：基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，包括以下步骤：
S101、分布式能源发电模块利用分布式能源发电；
S102、发电数据传输模块基于区块链智能合约算法对所述分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
S103、大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
S104、储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
S105、中央控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果对所述分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
进一步地，分布式能源发电模块的产电包括光伏发电模块光伏发电产生的电能、风力发电模块风力发电产生的电能、分布式燃油发电模块利用燃油发电产生的电能、发电机组模块利用发电机组发电产生的电能。
进一步地，所述智能合约算法为zk-SNARKs算法，采用智能合约隐私保护架构保护虚拟电厂的上下游客户的交易隐私性信息。
进一步地，发电数据传输模块采用多个区块链模块对数据进行加解密传输至大数据传输模块。
进一步地，区块链模块采用上一区块链哈希值计算模块计算上一个区块链模块的哈希值，并赋予一个随机数给发电数据的交易信息，然后交易信息加密模块对赋予随机数的发点数据的交易信息进行加密并传递至下一区块链模块。
本发明还提供一种基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统，包括：分布式能源发电模块、发电数据传输模块、大数据统计分析模块、中央控制模块、储能模块、弹性智能负荷模块和电能输出模块；
所述分布式能源发电模块，用于利用分布式能源发电；
所述发电数据传输模块，用于基于区块链智能合约算法对所述分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
所述大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
所述储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
所述中央控制模块，根据大数据统计分析模块的计算结果对所述分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
进一步地，分布式能源发电模块包括光伏发电模块、风力发电模块、分布式燃油发电模块和发电机组模块。
进一步地，所述发电数据传输模块包括多个区块链模块，所述区块链模块内包括上一区块链哈希值计算模块和交易信息加密模块。
本发明的有益效果为：
本发明采用区块链技术进行虚拟电厂的综合能源管理和交易的实时报价解算，去中心化、公开透明，且信息在传递过程中通过多个模块的加密和解密实现了不可篡改的特性，利用大数据分析模块实时跟踪并计算交易报价，保证了交易的透明化、公开化。
本发明利用大数据分析模块实时跟踪各个分布式新能源发电模块的产电情况，有效保证能源的不间断供给，降低能源和电力系统的运营成本，提高系统的安全性。
本发明可以基于区块链进行虚拟电厂的交易信息分析处理后，进一步进行运营服务评价针对现有的虚拟电厂模型中存在的问题,将区块链技术引入虚拟电厂，使其更有利于虚拟电厂进行信息便利、和谐应用的稳定调度，提高系统的数据安全性和存储安全性。借助虚拟电厂建立的多种能源柔性互动的商业模式和市场机制，助力用户合理参与电力市场，优化综合能源管理，提高能效管理水平，有效降低用能成本。
本发明更有利于虚拟电厂进行信息便利、和谐应用的稳定调度，提高系统的数据安全性和存储安全性，助力用户合理参与电力市场，优化综合能源管理，提高能效管理水平，有效降低用能成本。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法流程示意图；
图2为本发明提供的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统结构示意图；
图3为本发明提供的分布式能源发电模块结构示意图；
图4为本发明提供的区块链模块结构示意图；
图5为本发明提供的采用基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
如图1所示，为本发明提供的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，包括以下步骤：
S101、分布式能源发电模块利用分布式能源发电；
S102、发电数据传输模块基于区块链智能合约算法对分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
S103、大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
S104、储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
S105、中央控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
作为本发明的一个优选实时例，分布式能源发电模块的产电包括光伏发电模块光伏发电产生的电能、风力发电模块风力发电产生的电能、分布式燃油发电模块利用燃油发电产生的电能、发电机组模块利用发电机组发电产生的电能。
作为本发明的另一个优选实时例，智能合约算法为zk-SNARKs算法，采用智能合约隐私保护架构保护虚拟电厂的上下游客户的交易隐私性信息。
作为本发明的另一个优选实时例，发电数据传输模块采用多个区块链模块对数据进行加解密传输至大数据传输模块。
优选地，区块链模块采用上一区块链哈希值计算模块计算上一个区块链模块的哈希值，并赋予一个随机数给发电数据的交易信息，然后交易信息加密模块对赋予随机数的发点数据的交易信息进行加密并传递至下一区块链模块。、
实施例2
如图2所示，为本发明提供的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统，包括：分布式能源发电模块、发电数据传输模块、大数据统计分析模块、中央控制模块、储能模块、弹性智能负荷模块和电能输出模块；
分布式能源发电模块，用于利用分布式能源发电；
发电数据传输模块，用于基于区块链智能合约算法对分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
中央控制模块，根据大数据统计分析模块的计算结果对分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
如图3所示，分布式能源发电模块包括光伏发电模块、风力发电模块、分布式燃油发电模块和发电机组模块。
发电数据传输模块包括多个区块链模块，如图4所示，区块链模块内包括上一区块链哈希值计算模块和交易信息加密模块。
本发明还提供一种采用上述基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法的电子设备，参见图5，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备100的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，电子设备100可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)101，其可以根据存储在只读存储器(ROM)102中的程序或者从存储装置108 加载到随机访问存储器(RAM)103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在 RAM 103中，还存储有电子设备100操作所需的各种程序和数据。处理装置101、 ROM 102以及RAM 103通过总线104彼此相连。输入/输出(I/O)接口105也连接至总线104。
通常，以下装置可以连接至I/O接口105：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置106；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置107；包括例如磁带、硬盘等的存储装置108；以及通信装置109。通信装置109可以允许电子设备100与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图5示出了具有各种装置的电子设备 100，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，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装置109从网络上被下载和安装，或者从存储装置108被安装，或者从ROM 102被安装。在该计算机程序被处理装置101执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述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、随机访问存储器 (RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，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。而在本公开中，计算机可读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，该计算机可读信号介质可以发送、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：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取至少两个网际协议地址；向节点评价设备发送包括至少两个网际协议地址的节点评价请求，其中，节点评价设备从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址并返回；接收节点评价设备返回的网际协议地址；其中，所获取的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：接收包括至少两个网际协议地址的节点评价请求；从至少两个网际协议地址中，选取网际协议地址；返回选取出的网际协议地址；其中，接收到的网际协议地址指示内容分发网络中的边缘节点。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、分布式能源发电模块利用分布式能源发电；
S102、发电数据传输模块基于区块链智能合约算法对所述分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
S103、大数据统计分析模块对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
S104、储能模块对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
S105、中央控制模块根据大数据统计分析模块的计算结果对所述分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，其特征在于，分布式能源发电模块的产电包括光伏发电模块光伏发电产生的电能、风力发电模块风力发电产生的电能、分布式燃油发电模块利用燃油发电产生的电能、发电机组模块利用发电机组发电产生的电能。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，其特征在于，所述智能合约算法为zk-SNARKs算法，采用智能合约隐私保护架构保护虚拟电厂的上下游客户的交易隐私性信息。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，其特征在于，发电数据传输模块采用多个区块链模块对数据进行加解密传输至大数据传输模块。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理方法，其特征在于，区块链模块采用上一区块链哈希值计算模块计算上一个区块链模块的哈希值，并赋予一个随机数给发电数据的交易信息，然后交易信息加密模块对赋予随机数的发点数据的交易信息进行加密并传递至下一区块链模块。
6.基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统，其特征在于，包括：分布式能源发电模块、发电数据传输模块、大数据统计分析模块、中央控制模块、储能模块、弹性智能负荷模块和电能输出模块；
所述分布式能源发电模块，用于利用分布式能源发电；
所述发电数据传输模块，用于基于区块链智能合约算法对所述分布式能源发电模块发电数据的交易信息加密后传输至大数据统计分析模块；
所述大数据统计分析模块，用于对发电数据传输模块传输的加密信息解密后，实时计算分布式能源发电模块发电的电能、下游需电客户电能需求、储能需求；
所述储能模块，用于对分布式能源发电模块产电的部分电能进行储存备用；
所述中央控制模块，根据大数据统计分析模块的计算结果对所述分布式能源发电模块产电进行弹性智能负荷、电能输出和储电的电能分布进行分配产电。
7.根据权利要求6所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统，其特征在于，分布式能源发电模块包括光伏发电模块、风力发电模块、分布式燃油发电模块和发电机组模块。
8.根据权利要求7所述的基于区块链的虚拟电厂综合能源管理系统，其特征在于，所述发电数据传输模块包括多个区块链模块，所述区块链模块内包括上一区块链哈希值计算模块和交易信息加密模块。
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