一种结合智能合约的微网用电调度方法技术

本发明专利技术公开了一种结合智能合约的微网用电调度方法。以每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标建立优化模型，采用灰狼优化算法进行求解，求解结果作为合约的优化方案；电力公司与用户签订智能合约，根据用户在负荷调峰的贡献度进行奖励，通过去中心化交易机制，电量富裕用户将多余发电量与电量大需求用户进行交易，达到电力裕量微网内部消纳、进一步降低负荷高峰的目的。

A Power Dispatching Method for Microgrid Based on Intelligent Contract

【技术实现步骤摘要】
一种结合智能合约的微网用电调度方法
本专利技术涉及居民负荷调度领域，具体结合智能合约的微网用电调度。
技术介绍
随着能源供给侧改革的不断推进，我国配电系统分布式电源渗透率日益提升。居民用电微网中分布式能源接入率大幅提升，使得居民的用电优化具有更高的灵活性。目前适用于居民用户的激励机制主要是分时电价，但现行的分时电价机制并未充分反映居民用户在参与电网调峰而降低发电成本、延缓调峰电源建设以及疏解电网阻塞而减缓电网扩建方面的贡献。在同一微网中，用户有发电能力和储电能力的在某些时候发电量大于用电量，此时向电网输送电能不仅效率低还可能会对电网的安全运行和供电质量造成影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是加强用户参与用电调度的积极性，合理利用用户多余发电量降低用电高峰，平缓用电负荷曲线。本专利技术主要是通过如下方案所实现：一种结合智能合约的用电调度方法；本专利技术首先以每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标建立优化模型，采用灰狼优化算法进行求解，求解结果作为合约的优化方案；电力公司与用户签订智能合约，根据用户在负荷调峰的贡献度进行奖励，通过去中心化交易机制，电量富裕用户将多余发电量与电量大需求用户进行交易，达到电力裕量微网内部消纳、进一步降低负荷高峰的目的。本专利技术的技术效果在于：兼顾电费，舒适度和负荷峰谷差的优化方案在有效降低用户用电成本的同时尽可能保证其用电舒适度，并能平缓负荷曲线；通过签订智能合约，实现与用户的互动并提高其参与负荷优化的积极性；去中心化的电力交易使微网富裕发电量合理利用并进一步降低负荷高峰。附图说明图1为智能合约激励机制示意图；图2为交易机制流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步的详细说明。步骤1：方案的制定1.1建立优化模型以每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷差3项组成优化的目标。数学表述的优化目标见下式：minF＝[C，U，D](1)其中，C、U、D分别表示每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷差；N为用电负荷的总数，H指将一天的24小时分为H个时段，j表示每个时段，即24/H小时；cj为j时段的实时电价，Pi,j为负荷i第j个时段的功率；ui,k为负荷i第k次动作引起的用户不适度。1.2约束条件(1)可中断负荷可中断负荷的约束主要来自通电时长和断电时长，如下式：t≥Ti,min(5)t′≤T′i,max(6)(2)可转移负荷可转移负荷的约束主要来自用户使用它的时间，即负荷运行的启动与停止时间，如下式：Tj,on≥Tj,onear(7)Tj,on≤Tj,onlat(8)Tj,off-Tj,on≥Tj,on,std(9)其中，Tj,onear和Tj,onlat表示负荷最早启动运行时间和最晚启动运行时间；Tj,on,std表示负荷实际连续工作时长。(3)充电负荷充电负荷的约束主要来自其充放电的时间，如下式：Tk,on≥Tk,cha(10)Tk,off≤Tk,dis(11)其中，Tk,on、Tk,off分别表示负荷k开始运行时刻和停止运行时刻；Tk,cha、Tk,dis分别表示负荷k充电开始时刻和充电结束时刻；Capk,pre为充电负荷k初始电量，ηch,k为负荷k的充电效率，Pk,h为负荷k第h个时段的充电功率，Capk为电池最大容量；Xk,h表示负荷k第h个时段是否充电，充电时值为1，不充电时值为0。(4)储能负荷储能负荷要受电池容量和充放电程度的约束，如下式：βi,maxCapi≥Capi,p≥βi,minCapi(14)其中，Capi,p表示储能负荷i在第p个时段时的电量,Capi,pre表示当天零点时刻的电量；λch、λdis分别指负荷i的充电效率，放电效率；Pi,j指j时段充放电功率，Xi,j为运行状态，充电时值为1，放电时值为-1，不充电也不放电时值为0；Capi为电池容量，βi,max、βi,min分别表示最大、最小充放电程度。1.3舒适度模型(1)可中断负荷可中断负荷需要在用户认为的最佳时间完成通断电操作，否则会引起用户的排斥，产生用户不适度，其计算见下式：Ui＝∑ui,t+∑u′i,t(17)其中ui,t′和u′i,t分别表示可中断负荷在每次通电和断电时产生的用户不适度；t和t′分别表示通电和断电时长；Ti,min、Ti,best分别为负荷最短运行时间和最佳运行时间；T′i,best、T′i,max分别表示最佳断电时间和最长断电时间；Ui表示可中断负荷一天内产生的用户不适度。(2)可转移负荷可转移负荷在一定的时间范围内用户能随意选择其运行时段，该类负荷具有固定的运行时间且其运行时间远比规定时间范围短。可转移负荷每次运行时引起的用户不适度计算见下式：Uj＝∑uj,t(19)其中，uj,t表示可转移负荷产生的用户不适度；Tj,best表示最佳启动时间；Tj,on和Tj,off表示负荷启动时刻与终止时刻；Uj表示可转移负荷一天内产生的用户不适度。(3)充电负荷充电负荷开始充电后几乎可以随时暂停充电又随时继续充电，前提是要在用户使用时间前完成要求容量的充电任务，这样可以安排充电负荷在电价较低时充电。充电负荷要求在规定时间内达到预定容量，否则会引起用户排斥，其计算见下式：Uk＝∑uk,t(21)其中，uj,t表示充电负荷产生的用户不适度；Capk表示充电负荷的容量；Capk,t表示t时段内所储点能；Uj表示储能负荷一天内产生的用户不适度。1.4模型求解灰狼优化算法是根据自然界中灰狼群体的社会等级和捕猎过程提出的群体智能优化算法。将最适合的解决方案视为alpha(α)。因此，第二和第三最佳解决方案分别被命名为beta(β)和delta(δ)。其余的候选解决方案被假定为omega(ω)。灰狼在狩猎间环绕猎物，数学上模拟环绕行为见下式：其中：t表示当前迭代，和是系数向量，是猎物的位置向量，表示灰狼的位置向量。向量和计算见下式：其中的分量在迭代过程中从2线性减少到0，和是[0,1]中的随机向量。位置更新见下式：步骤2：智能合约激励机制微网各个用户家庭中都同一安装区块链客户端，客户端与智能电表相关联，能够储存记录用户发电和用电数据，同时该客户端可以实现与其他节点的通信。参照附图1，电力公司通过短期负荷预测得出计划日的负荷曲线，签约用户按照步骤1的用电方案进行用电计划调整得出计划日的实际负荷曲线，通过用户的负荷调整量确定其贡献度值，按照贡献度值对用户进行奖励并优化用电方案。其中贡献度值的计算方法为：Ri＝α(maxPi,before-maxPi,after)+β(ci,before-ci,after)(29)其中：maxPi,before，maxPi,after分别表示用户i优化前后的负荷峰值，ci,before和ci,after分别表示用户i优化前后的日总电费，α和β为权重因子。合约奖金额计算为：Ccon,i＝φconRi(30)其中，φcon为合约激励费率，当贡献度值小于0时，Ccon,i＝0，无奖励。步骤3：去中心化的电力交易同一微网中，某些时候会存在用户的发电量大于用电量的情况。多余的电能向电网输送可能会对电网的安全运行和供电质量造成较大影响，所以通过微网内部消纳的方法将会成为更好的选择。电量富裕用户采用去中心化的电力交易将富裕电量售卖给正处于用电高峰的用户，不仅达到了内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合智能合约的微网用电调度方法，改方法针对含分布式能源的居民用电微网；以每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标建立优化模型，其中依据可中断负荷、可转移负荷、充电负荷、储能负荷四类负荷的充放电时间作为约束条件，分别建立了可中断负荷、可转移负荷、充电负荷三类负荷的舒适度模型；通过使用灰狼算法求解模型得出用电方案；其特征在于每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标并考虑了不同负荷类型的特征。

【技术特征摘要】
1.一种结合智能合约的微网用电调度方法，改方法针对含分布式能源的居民用电微网；以每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标建立优化模型，其中依据可中断负荷、可转移负荷、充电负荷、储能负荷四类负荷的充放电时间作为约束条件，分别建立了可中断负荷、可转移负荷、充电负荷三类负荷的舒适度模型；通过使用灰狼算法求解模型得出用电方案；其特征在于每日总电费、用户不适度、用电功率峰谷为优化目标并考虑了不同负荷类型的特征。2.基于权利要求1所述的优化方案建立方法，提出智能合约激励机制；电力公司通过短期负荷预测得出计划日的负荷曲线，签约用户按照优化方案的用电方案进行用电计划调整得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江永，周波，易灵芝，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43