一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，包括步骤：S1、建立多类型分布式电源多运行模式下的控制和响应策略；S2、通过可编程方法与分布式电源的就地控制系统结合，实现分布式电源的指令响应；S3、为分布式电源建立节点区块，确定各节点的区块体记录数据模型和共识机制；S4、节点入网，根据管控中心指令，对分布式电源控制并网和离网以及调度指令反向穿透的分布式电源内部协调控制；S5、节点将调度时段内的指令、响应策略和响应结果记录该时段新区块的区块体，向全网共享实现数据的记录和传递；S6、管控中心根据各分布式电源的实际调度指令响应能力动态调整分布式电源的控制策略。本发明专利技术解决虚拟电厂管辖的分布式电源的数据可测和协调控制问题。

A programmable control method of virtual power plant based on blockchain

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法
本专利技术涉及能源、信息的
，尤其是指一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法。
技术介绍
业内习知，虚拟电厂是一种基于分布式电源等资源的聚合实现协调优化，作为一个独立系统参与电网调度和电力市场的协调管理系统。虚拟电厂可以有效地解决分布式电源可测、可控的问题，有助于解决可再生能源的消纳，实现柔性化负荷的灵活响应和更好的供需平衡。虚拟电厂正在成为未来可再生分布式能源解决方案的重要组织形式。在分布式电源的管理上，目前仍然存在一些显著的问题：1、分布式电源的可测可控性不足。分布式光伏、风电、储能的可测和可控一体化、信息的跨安全区双向流动仍然面临进一步的技术完善和更灵活高效的安全风险管控。2、分布式电源的响应和控制要求多样。光伏、风电、储能、柴电乃至电动汽车、楼宇负荷的响应和控制要求多样，运行模式和协调管理策略多样，设备接口和标识的标准化程度不足，在实际的运营管理中，实现标准化的管理和响应仍然较为困难。3、海量分布式电源和用户的数据安全性保障有待提升。在基于场景的分布式源、网、荷以及基于资源向多维用户提供能源服务的过程中，多样化资源管控、灵活的服务响应、海量数据的处理都需要更为可靠、灵活的安全性技术保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，可以有效解决虚拟电厂管辖的分布式电源的数据可测和协调控制问题，结合区块链技术，实现分布式电源控制策略和响应结果的可靠记录、存储和传递。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，包括以下步骤：S1、建立多类型分布式电源多运行模式下的控制和响应策略建立源侧、荷侧、储能型分布式电源的并网/离网运行模式及控制模型，所述源侧分布式电源包括光伏、风电、燃气发电、柴油发电、蒸汽/热水锅炉、燃煤电站这些发电系统，所述荷侧分布式电源包括楼宇负荷、工业负荷、社区负荷、电动汽车这些荷侧负荷中心，所述储能型分布式电源包括电池储能、蓄热、蓄冷、抽水蓄能这些能源存储系统；建立所有类型分布式电源所有运行模式下的编程实现算法，支持分布式电源基于调度指令和实际运行状态做出模式自动切换；S2、根据分布式电源的类型和模式，通过可编程方法与分布式电源的就地控制系统结合，实现分布式电源的指令响应，如下：为每个分布式电源配置运算、存储和通信功能的物联网模块、工业逻辑控制模块、电气执行机构模块、电能计量模块；在时间离散化之后，建立各分布式电源在不同模式下的算法模型，并通过工业控制可编程语言实现其控制逻辑，并将相应的编程模型录入物联网模块和工业逻辑控制模块，实现对管控中心的响应和对分布式电源节点的控制；S3、为分布式电源建立节点区块，确定各节点的区块体记录数据模型和共识机制，如下：将每个分布式电源作为区块链节点处理，基于分布式电源的物联网模块，建立区块创建、上链机制和广播、收发功能；根据节点类型，确定各节点各调度时段所创建区块的区块体中的数据记录模型，以及数据上链后的共识机制；S4、节点入网，根据管控中心指令，对分布式电源控制并网和离网以及调度指令反向穿透的分布式电源内部协调控制，如下：分布式电源节点并网，通过物联网模块的通信功能实时接收管控中心调度指令和调度结果；物联网模块在接到指令后，根据预制的运行模式控制和算法模型实现实时的调度响应，并通过工业逻辑控制模块实现对分布式电源的并网和离网控制；物联网模块的模式适配算法和控制指令通过反向穿透送入分布式电源的就地控制系统，实现分布式电源的控制响应；S5、节点将调度时段内的指令、响应策略和响应结果记录该时段新区块的区块体，向全网共享实现数据的记录和传递，如下：在时间离散化后的每个时段内，分布式电源节点按照固定时间间隔将调度指令内容、调度响应策略、调度响应结果以及所需的基础参数、计量结果写入新创建区块的区块体；通过物联网模块向局域网进行广播，实现数据的记录和传递，而其它节点按照共识机制对该节点的响应内容进行认证，认证通过后，该区块正式生效并写入区块链的下一区块；S6、管控中心根据各分布式电源的实际调度指令响应能力动态调整分布式电源的控制策略，如下：管控中心根据区块链的数据记录评估各分布式电源的调度响应能力，动态调整各分布式电源的控制策略，针对分布式电源的控制响应能力，远程实现分布式电源的运行模式优化和固件升级，从而最大程度保证能源局域网络的整体最优。所述步骤1)包括以下步骤：S11、建立所有类型分布式电源集合，每个集合包括该电源的所有运行模式及其控制策略；分布式电源集合表示为：Ω(D)＝[D1,D2,D3,D4]T其中，T代表转置，Di是第i种分布式电源的运行模式集合，表示为：Di＝[di1,di2,di3,di4,…,dij]T其中，dij是第i种分布式电源的第j种运行模式；S12、建立控制分布式电源所有运行模式下的分时段控制策略集和关键参数集，分别表示为：Ci＝[Ci1,Ci2,Ci3,Ci4,…,CiJ]T其中，Cij是第i种分布式电源的第j种运行模式下的控制策略；Ηi＝[hi1,hi2,hi3,hi4,…,hiK]T其中，hik是第i种分布式电源的第k种关键运行参数；S13、为每种分布式电源建立基于关键参数触发的运行模式切换机制，根据优选实施例不同运行模式下的控制策略集、关键参数集，以及负荷调度指令，实现分布式电源不同运行模式之间的切换；在步骤S1，建立了所有分布式电源的运行模式、关键参数集和控制切换策略，形成了基本模型库，支持实施例根据实际的分布式电源类型实现功能模块化的快速组合。所述步骤2)包括以下步骤：S21、在实际的虚拟电厂能源网络内，根据实际的分布式电源的类型确定其运行模式集合；S22、根据调度控制需求以及运行模式集、关键参数集，确定该分布式电源的控制响应策略；S23、为每个分布式电源配置可编程控制器，可编程控制器包括物联网模块、工业逻辑控制模块、电气执行机构模块、电能计量模块；其中，所述物联网模块带有运算、存储和通信功能，实现中心控制、管控中心的信息上发和指令接收以及有信息传递要求的用户之间的通信；所述工业逻辑控制模块主要通过电气逻辑控制实现并网、离网和电路切换；所述电气执行机构模块主要实现电路的通断、电路保护和紧急动作；所述电能计量模块主要实现电量和电能质量的精确测量；S24、将步骤S22中满足分布式电源运行和控制要求的算法通过可编程的方式录入物联网模块，工业逻辑控制模块和电气执行机构模块根据分布式电源的类型和路数做针对性构建，实现与分布式电源电气接线相匹配，具体如下：将步骤S1中确定的运行模式、控制策略及核心算法录入物联网模块，将工控逻辑程序烧录入工业逻辑控制模块，结合分布式电源的实际路数、网架结构，通过“搭积木”的方式搭建电气执行机构模块，最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、建立多类型分布式电源多运行模式下的控制和响应策略/n建立源侧、荷侧、储能型分布式电源的并网/离网运行模式及控制模型，所述源侧分布式电源包括光伏、风电、燃气发电、柴油发电、蒸汽/热水锅炉、燃煤电站这些发电系统，所述荷侧分布式电源包括楼宇负荷、工业负荷、社区负荷、电动汽车这些荷侧负荷中心，所述储能型分布式电源包括电池储能、蓄热、蓄冷、抽水蓄能这些能源存储系统；建立所有类型分布式电源所有运行模式下的编程实现算法，支持分布式电源基于调度指令和实际运行状态做出模式自动切换；/nS2、根据分布式电源的类型和模式，通过可编程方法与分布式电源的就地控制系统结合，实现分布式电源的指令响应，如下：/n为每个分布式电源配置运算、存储和通信功能的物联网模块、工业逻辑控制模块、电气执行机构模块、电能计量模块；在时间离散化之后，建立各分布式电源在不同模式下的算法模型，并通过工业控制可编程语言实现其控制逻辑，并将相应的编程模型录入物联网模块和工业逻辑控制模块，实现对管控中心的响应和对分布式电源节点的控制；/nS3、为分布式电源建立节点区块，确定各节点的区块体记录数据模型和共识机制，如下：/n将每个分布式电源作为区块链节点处理，基于分布式电源的物联网模块，建立区块创建、上链机制和广播、收发功能；根据节点类型，确定各节点各调度时段所创建区块的区块体中的数据记录模型，以及数据上链后的共识机制；/nS4、节点入网，根据管控中心指令，对分布式电源控制并网和离网以及调度指令反向穿透的分布式电源内部协调控制，如下：/n分布式电源节点并网，通过物联网模块的通信功能实时接收管控中心调度指令和调度结果；物联网模块在接到指令后，根据预制的运行模式控制和算法模型实现实时的调度响应，并通过工业逻辑控制模块实现对分布式电源的并网和离网控制；物联网模块的模式适配算法和控制指令通过反向穿透送入分布式电源的就地控制系统，实现分布式电源的控制响应；/nS5、节点将调度时段内的指令、响应策略和响应结果记录该时段新区块的区块体，向全网共享实现数据的记录和传递，如下：/n在时间离散化后的每个时段内，分布式电源节点按照固定时间间隔将调度指令内容、调度响应策略、调度响应结果以及所需的基础参数、计量结果写入新创建区块的区块体；通过物联网模块向局域网进行广播，实现数据的记录和传递，而其它节点按照共识机制对该节点的响应内容进行认证，认证通过后，该区块正式生效并写入区块链的下一区块；/nS6、管控中心根据各分布式电源的实际调度指令响应能力动态调整分布式电源的控制策略，如下：/n管控中心根据区块链的数据记录评估各分布式电源的调度响应能力，动态调整各分布式电源的控制策略，针对分布式电源的控制响应能力，远程实现分布式电源的运行模式优化和固件升级，从而最大程度保证能源局域网络的整体最优。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立多类型分布式电源多运行模式下的控制和响应策略
建立源侧、荷侧、储能型分布式电源的并网/离网运行模式及控制模型，所述源侧分布式电源包括光伏、风电、燃气发电、柴油发电、蒸汽/热水锅炉、燃煤电站这些发电系统，所述荷侧分布式电源包括楼宇负荷、工业负荷、社区负荷、电动汽车这些荷侧负荷中心，所述储能型分布式电源包括电池储能、蓄热、蓄冷、抽水蓄能这些能源存储系统；建立所有类型分布式电源所有运行模式下的编程实现算法，支持分布式电源基于调度指令和实际运行状态做出模式自动切换；
S2、根据分布式电源的类型和模式，通过可编程方法与分布式电源的就地控制系统结合，实现分布式电源的指令响应，如下：
为每个分布式电源配置运算、存储和通信功能的物联网模块、工业逻辑控制模块、电气执行机构模块、电能计量模块；在时间离散化之后，建立各分布式电源在不同模式下的算法模型，并通过工业控制可编程语言实现其控制逻辑，并将相应的编程模型录入物联网模块和工业逻辑控制模块，实现对管控中心的响应和对分布式电源节点的控制；
S3、为分布式电源建立节点区块，确定各节点的区块体记录数据模型和共识机制，如下：
将每个分布式电源作为区块链节点处理，基于分布式电源的物联网模块，建立区块创建、上链机制和广播、收发功能；根据节点类型，确定各节点各调度时段所创建区块的区块体中的数据记录模型，以及数据上链后的共识机制；
S4、节点入网，根据管控中心指令，对分布式电源控制并网和离网以及调度指令反向穿透的分布式电源内部协调控制，如下：
分布式电源节点并网，通过物联网模块的通信功能实时接收管控中心调度指令和调度结果；物联网模块在接到指令后，根据预制的运行模式控制和算法模型实现实时的调度响应，并通过工业逻辑控制模块实现对分布式电源的并网和离网控制；物联网模块的模式适配算法和控制指令通过反向穿透送入分布式电源的就地控制系统，实现分布式电源的控制响应；
S5、节点将调度时段内的指令、响应策略和响应结果记录该时段新区块的区块体，向全网共享实现数据的记录和传递，如下：
在时间离散化后的每个时段内，分布式电源节点按照固定时间间隔将调度指令内容、调度响应策略、调度响应结果以及所需的基础参数、计量结果写入新创建区块的区块体；通过物联网模块向局域网进行广播，实现数据的记录和传递，而其它节点按照共识机制对该节点的响应内容进行认证，认证通过后，该区块正式生效并写入区块链的下一区块；
S6、管控中心根据各分布式电源的实际调度指令响应能力动态调整分布式电源的控制策略，如下：
管控中心根据区块链的数据记录评估各分布式电源的调度响应能力，动态调整各分布式电源的控制策略，针对分布式电源的控制响应能力，远程实现分布式电源的运行模式优化和固件升级，从而最大程度保证能源局域网络的整体最优。


2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，其特征在于，所述步骤1)包括以下步骤：
S11、建立所有类型分布式电源集合，每个集合包括该电源的所有运行模式及其控制策略；
分布式电源集合表示为：
Ω(D)＝[D1,D2,D3,D4]T
其中，T代表转置，Di是第i种分布式电源的运行模式集合，表示为：
Di＝[di1,di2,di3,di4,…,dij]T
其中，dij是第i种分布式电源的第j种运行模式；
S12、建立控制分布式电源所有运行模式下的分时段控制策略集和关键参数集，分别表示为：
Ci＝[Ci1,Ci2,Ci3,Ci4,…,CiJ]T
其中，Cij是第i种分布式电源的第j种运行模式下的控制策略；
Ηi＝[hi1,hi2,hi3,hi4,…,hiK]T
其中，hik是第i种分布式电源的第k种关键运行参数；
S13、为每种分布式电源建立基于关键参数触发的运行模式切换机制，根据优选实施例不同运行模式下的控制策略集、关键参数集，以及负荷调度指令，实现分布式电源不同运行模式之间的切换；
在步骤S1，建立了所有分布式电源的运行模式、关键参数集和控制切换策略，形成了基本模型库，支持实施例根据实际的分布式电源类型实现功能模块化的快速组合。


3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的虚拟电厂可编程控制方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：
S21、在实际的虚拟电厂能源网络内，根据实际的分布式电源的类型确定其运行模式集合；
S22、根据调度控制需求以及运行模式集、关键参数集，确定该分布式电源的控制响应策略；
S23、为每个分布式电源配置可编程控制器，可编程控制器包括物联网模块、工业逻辑控制模块、电气执行机构模块、电能计量模块；其中，所述物联网模块带有运算、存储和通信功能，实现中心控制、管控中心的信息上发和指令接收以及有信息传递要求的用户之间的通信；所述工业逻辑控制模块主要通过电气逻辑控制实现并网、离网和电路切换；所述电气执行机构模块主要实现电路的通断、电路保护和紧急动作；所述电能计量模块主要实现电量和电能质量的精确测量；
S24、将步骤S22中满足分布式电源运行和控制要求的算法通过可编程的方式录入物联网模块，工业逻辑控制模块和电气执行机构模块根据分布式电源的类型和路数做针对性构建，实现与分布式电源电气接线相匹配，具体如下：
将步骤S1中确定的运行模式、控制策略及核心算法录入物联网模块，将工控逻辑程序烧录入工业逻辑控制模块，结合分布式电源的实际路数、网架结构，通过“搭积木”的方式搭建电气执行机构模块，最终，实现与分布式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海文，黄彬，霍存锋，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东;44