CN115310811B - 一种微电网电力能源公平调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微电网电力能源公平调度方法，该方法包括获取区块链上存证的各能源的历史电力数据；根据区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据，确定预设发电周期内各能源的发电计划；根据区块链的调度智能合约和各能源的发电计划，生成调度指令并将其广播到区块链；其中，发电计划用于使微电网在预设调整周期内各能源的发电比例与各能源的消纳比例的差值小于预设阈值；预设调整周期包括多个预设发电周期。通过在每个预设发电周期内根据发电计划进行调度，能够使未来一段时间内各能源的发电比近似等于消纳比，从而实现各能源的公平调度。

Description

一种微电网电力能源公平调度方法

技术领域

本发明属于电力调度技术领域，尤其涉及一种微电网电力能源公平调度方法。

背景技术

随着电力市场的推进，微电网群是电力市场交易的重要应用场景。微电网(Micro-Grid)也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

当前微电网能量调度优化主要以微电网环境下实现成本最小、电网稳定或者环保为优化目标，主要考虑的还是成本和效率的问题，容易造成各发电方发电不公平的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种微电网电力能源公平调度方法，旨在解决现有技术各发电方发电不公平的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种微电网电力能源公平调度方法，包括：

获取区块链上存证的各能源的历史电力数据；

根据区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据，确定预设发电周期内各能源的发电计划；

根据区块链的调度智能合约和各能源的发电计划，生成调度指令并将其广播到区块链；

其中，发电计划用于使微电网在预设调整周期内各能源的发电比例与各能源的消纳比例的差值小于预设阈值；预设调整周期包括多个预设发电周期。

本发明实施例提供一种微电网电力能源公平调度方法，首先获取区块链上存证的各能源的历史电力数据，之后根据区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据，确定预设发电周期内各能源的发电计划，最后根据区块链的调度智能合约和各能源的发电计划，生成调度指令并将其广播到区块链。由于确定的发电计划能够使微电网在预设调整周期内各能源的发电比例与各能源的消纳比例的差值小于预设阈值，因此，在每个预设发电周期内可以根据发电计划进行调度，能够使未来一段时间内各能源的发电比近似等于消纳比，从而实现各能源的公平调度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的微电网电力能源公平调度方法的应用场景图；

图2是本发明实施例提供的微电网电力能源公平调度方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的发电计划确定的实现流程图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

图1是本发明实施例提供的微电网电力能源公平调度方法的应用场景图。如图1所示，本发明实施例提供的微电网电力能源公平调度方法可以但不限于应用于该应用场景。在该发明实施例中，微电网系统包括：发电系统11、用电系统12、储能系统13及电子设备14。

发电系统11分别与用电系统12、储能系统13连接，用于向用电系统12和储能系统13供电。储能系统13与用电系统12连接，用于在发电系统11发电不足时向用电系统12供电。电子设备14用于记录发电系统11、用电系统12、储能系统13的电力数据，并对发电系统11进行发电调度，以实现各能源的公平发电。

发电系统11可以包括光伏发电电源、风力发电电源、沼气发电电源等，在此不作限定。用电系统12可以包括城镇用电系统、工厂用电系统等，在此不作限定。储能系统13可以包括抽水储能电站、超大型电池组等，在此不作限定。电子设备可以是终端或服务器，终端可以是电脑、掌上计算机等计算设备，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群或云服务器，在此不作限定。

图2是本发明实施例提供的微电网电力能源公平调度方法的流程示意图。如图2所示，在一些实施例中，微电网电力能源公平调度方法，应用于图1中所示的电子设备14，该方法包括：

S210，获取区块链上存证的各能源的历史电力数据。

在本发明实施例中，各能源可以是风能、光能、水能、沼气能、地热能等，在此不作限定。各能源的历史电力数据可以包括各能源的历史发电数据、历史用电数据以及历史储能数据。其中，各能源的历史发电数据，可以是各能源的历史发电量、历史发电比、每天/小时发电量、每天/小时发电比等，在此不作限定。各能源的历史用电数据，可以是各能源的历史消纳电量、历史消纳比、每天/小时消纳电量、每天/小时消纳比等，在此不作限定。各能源的历史储能数据，可以是各能源的历史储能电量、各能源的储能比等，在储能电量被使用时，各能源按照储能比进行消纳。

S220，根据区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据，确定预设发电周期内各能源的发电计划。

在本发明实施例中，发电计划可以是用于使微电网在预设调整周期内各能源的发电比例与各能源的消纳比例的差值小于预设阈值的计划，该预设调整周期可以包括多个预设发电周期。例如，预设发电周期可以是12小时、24小时等，在此不作限定。预设调整周期可以是1周、2周、1个月等，在此不作限定。预设阈值可以根据实际需求确定，在此不作限定。

本发明实施例中，采用一种公平调度算法制定发电计划，在区块链中，该公平调度算法体现为发电智能合约。该公平调度算法是为了实现在预设调整周期内，微电网中各个电源消纳的比例跟发电的比例是大体一致的，比如在微电网环境中有风、光、沼气三种发电电源，其中发电比例为3:2:1，那么使用本方案中提出的公平调度方法，在预设调整周期内(比如一个月)，这三种能源的消纳情况也是近似3:2:1。

该公平调度算法关注的是实际的发电情况，而不是理论上各个电源能够发电的情况，因为相对于传统能源，新能源最大不足就是不确定性较大，当然这也是该算法可以体现最大价值的地方。

该算法也会考虑不同能源的发电周期，不同能源的发电周期是不一样的，比如光电一般在白天才会发电，而到了晚上基本不会再发电。

另外，本方案对于多余的电量会再储能系统中进行存储，不考虑储能的容量，假设储能是无限的，所以不存在弃电的情况，并且也可以确定储能中各种能源的比例。并且本方案也不考虑用电不足的情况，并且假设每天的用户需求都可以在日前确定。

S230，根据区块链的调度智能合约和各能源的发电计划，生成调度指令并将其广播到区块链。

本发明实施例中，区块链的区块打包程序在收到调度智能合约发布的调度指令之后，会打包出一个特殊的区块，这个区块只包含调度指令，该区块会被广播到整个区块链网络中，所有发电方节点在收到该指令后会根据发电指令进行发电。

本发明实施例中，利用区块链的存证技术和智能合约技术实现公开公平并多方共识的公平调度算法，结合微电网实际运行情况实现微电网环境下发电能源的公平调度。因为所有调度的基础数据和算法都在区块链上存证，并且不可篡改，该技术所实现的调度结果都可以回溯验证，所以其公平性不仅体现在调度前，而且还体现在调度后。

图3是本发明实施例提供的发电计划确定的实现流程图。如图3所示，S220可以包括：

S211，根据各能源的历史消纳数据，确定各能源在该预设发电周期中每个预设时段的预计用电量。

无论是居民用电系统，还是工厂用电系统，其用电量往往呈现一定的规律。因此，本发明实施例中，可以通过历史消纳数据来预测下一个预设发电周期的预计用电量(例如未来一天中每小时预计用电量)。

S212，根据各能源的历史发电数据、历史储能数据和各能源在每个预设时段的预计用电量，确定每个预设时段下各能源发电和消纳的预计差值。

本发明实施例中，预设时段可以是1小时、2小时等，在此不作限定。

S213，根据预计差值，确定各能源每个预设时段内的发电量，以得到该预设发电周期内各能源的发电计划。

本发明实施例中，计算发电和消纳的预计差值是为了调整后续计划，使发电和消纳接近。然而，由于发电和用电都存在一定的不确定性，因此难以实现短时间内的公平，如一天，对此，本发明中的公平调度算法的公平性主要体现在较长时间段内，如一个月。

在一些实施例中，各能源的历史消纳数据包括各能源在每个预设时段内的历史消纳电量。相应的，上述步骤S211的具体处理可以如下：获取当前预设发电周期内的预计总用电需求；根据各能源在每个预设时段内的历史消纳电量和预计总用电需求，确定各能源在每个预设时段内的预计用电量。

本发明实施例中，在每天开始前，用电方通常会将其预估的用电需求上传至区块链，因此可以从链上获取预计总用电需求。

可以根据历史消纳电量确定当天各小时的消纳比，再以总用电需求乘以各小时的消纳比，得到各小时的用电量，再乘以每小时内各能源消纳比，即可得到每小时的各能源的预计用电量。

在一些实施例中，各能源的历史发电数据包括各能源在每个预设时段内的历史发电比例；各能源的历史储能数据包括各能源的历史储能比例。相应的，上述步骤S212的具体处理可以如下：根据各能源在每个预设时段内的历史发电比例、各能源的历史储能比例以及各能源在每个预设时段的预计用电量，确定各能源每个预设时段下发电和消纳的预计差值。

本发明实施例中，根据每小时的历史发电比例可以预估当天内每小时的发电比例，与每小时的预计用电量相比较，即可得到各能源的每小时的预计差值，其中，在进行比较时不足的部分可以采用储能系统中存储的电量进行补充，但补充时各能源的输出比等于各能源的历史储能比例。

在一些实施例中，各能源的历史消纳数据包括各能源在每个预设时段内的历史消纳比例。相应的，上述步骤S211的具体处理可以如下：获取当前预设发电周期内每个预设时段的预计用电需求；根据各能源在每个预设时段内的历史消纳比例和每个预设时段的预计用电需求，确定各能源在每个预设时段内的预计用电量。

本发明实施例中，在每天开始前，用电方通常会将其预估的用电需求上传至区块链，若用电方预估用电需求精确到小时，则无需计算各小时的消纳比，只需将各小时的预计用电需求，乘以每小时内各能源消纳比，即可得到每小时的各能源的预计用电量。

在一些实施例中，微电网电力能源公平调度方法还包括：

在每个预设发电周期内，每经过一个预设更新时段，执行一次根据区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据确定该预设发电周期内各能源的发电计划的步骤，以对该预设发电周期内各能源的发电计划进行更新。

本发明实施例中，可以每预设更新时段进行一次调度，调度的粒度可以根据需求进行设置。然后根据之前的发电计算，以及实时发电情况，计算出微电网中各个电源在一个时间段内需要发电的数据，如果发出的电没有消纳完，则将多余的电量存储起来，如果发出的电不足，则使用储能中的电。

在一些实施例中，微电网电力能源公平调度方法还可以包括如下处理：在每个预设发电周期的开始时刻，将各能源在上一预设发电周期的发电总电量、储能总电量、消纳总电量，以及各能源在上一预设发电周期的每个预设时段的发电电量、消纳电量上链存证到区块链。

本发明实施例中，上述存证过程以用电计量智能合约实现。该智能合约可以在每天0点执行，统计计算之前一天各个电源的发电、消纳和储能的数据，计算出的结果除了总电量外，还有分成24个小时每小时的总电量，将该数据进行存证，这主要是为了减轻发电智能合约计算量，提高效率。

在一些实施例中，区块链包括发电方节点、用电方节点、储能方节点和监管方节点。相应的，微电网电力能源公平调度方法还可以包括如下处理：按照预设格式将发电方的发电数据实时存储到发电方节点。

在一些实施例中，预设格式可以包括发电方标识、电源标识、时间、发电量。

微电网本身就是一种分布式环境，跟区块链的分布式特性天然契合。所以本发明实施例中，可以以微电网的各参与方为主体来构建区块链联盟链。微电网环境中的各个发电方可以以区块链节点的形式参与到区块链中，这些节点的连接形成一条区块链联盟链。此外，用电方、储能方和监管方也可以以节点的形式接入到该区块链联盟链中。

该公平调度方法主要是基于各种能源的过往发电数据，调整将来某段时间不同能源的调度策略，从而实现在某个时间段内的调度公平。所以该方法的关键是需要不断实时采集微电网环境中的各个电源的发电数据。由于微电网环境中的各个发电方都已经自带节点加入，为了增加上链数据的可靠性和可信度，该方法要求实现发电方的电表和节点进行连接，实现发电数据的自动实时上链。由于该方法主要目前不实现公平调度，所以上链的数据格式非常简单，只需要四个字段：发电方标识、电源标识、时间、发电量。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，包括：

获取区块链上存证的各能源的历史电力数据；

所述历史电力数据包括历史发电数据、历史消纳数据、历史储能数据；

根据各能源的历史消纳数据，确定各能源在预设发电周期中每个预设时段的预计用电量；

根据各能源的历史发电数据、历史储能数据和各能源在每个预设时段的预计用电量，确定每个预设时段下各能源发电和消纳的预计差值；

根据所述预计差值，确定各能源每个预设时段内的发电量，以得到该预设发电周期内各能源的发电计划；

根据所述区块链的调度智能合约和所述各能源的发电计划，生成调度指令并将其广播到所述区块链；

其中，所述发电计划用于使微电网在预设调整周期内各能源的发电比例与各能源的消纳比例的差值小于预设阈值；所述预设调整周期包括多个预设发电周期；各能源包括下述至少一项：风能、光能、水能、沼气能、地热能；

各能源的历史消纳数据包括各能源在每个预设时段内的历史消纳电量；

所述根据各能源的历史消纳数据，确定各能源在该预设发电周期中每个预设时段的预计用电量，包括：

获取当前预设发电周期内的预计总用电需求；

根据各能源在每个预设时段内的历史消纳电量和所述预计总用电需求，确定各能源在每个预设时段内的预计用电量；

各能源的历史发电数据包括各能源在每个预设时段内的历史发电比例；各能源的历史储能数据包括各能源的历史储能比例；

根据各能源的历史发电数据、历史储能数据和各预设时段的预计用电量，确定各能源每个预设时段下发电和消纳的预计差值，包括：

根据各能源在每个预设时段内的历史发电比例、各能源的历史储能比例以及各能源在每个预设时段的预计用电量，确定各能源每个预设时段下发电和消纳的预计差值。

2.根据权利要求1所述的微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，各能源的历史消纳数据包括各能源在每个预设时段内的历史消纳比例；

所述根据各能源的历史消纳数据，确定各能源在该预设发电周期中各预设时段的预计用电量，包括：

获取当前预设发电周期内每个预设时段的预计用电需求；

根据各能源在每个预设时段内的历史消纳比例和每个预设时段的预计用电需求，确定各能源在每个预设时段内的预计用电量。

3.根据权利要求1所述的微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

在每个预设发电周期内，每经过一个预设更新时段，执行一次根据所述区块链的发电智能合约和各能源的历史电力数据确定该预设发电周期内各能源的发电计划的步骤，以对该预设发电周期内各能源的发电计划进行更新。

4.根据权利要求1所述的微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

在每个预设发电周期的开始时刻，将各能源在上一预设发电周期的发电总电量、储能总电量、消纳总电量，以及各能源在上一预设发电周期的每个预设时段的发电电量、消纳电量上链存证到所述区块链。

5.根据权利要求1所述的微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，所述区块链包括发电方节点、用电方节点、储能方节点和监管方节点；

所述方法还包括：

按照预设格式将发电方的发电数据实时存储到所述发电方节点；

其中，所述预设格式包括：发电方标识、电源标识、时间、发电量。

6.根据权利要求5所述的微电网电力能源公平调度方法，其特征在于，所述区块链还包括区块打包程序；所述生成调度指令并将其广播到所述区块链包括：

在生成调度指令之后，通过所述区块打包程序将所述调度指令打包为调度区块，并发送给所述区块链中的所有节点。