区块链环境下分布式电力资源优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，包括：在区块链上部署可再生能源计算合约A、出力调整智能合约B、出力协同智能合约C和交易结算智能合约D；合约A累计可再生能源发电商的总预测发电量，并传输至合约B；(4)合约C根据接收到的辅助变量生成对应的出力调整信号，并传输至对应的合约B；(5)合约B根据接收的出力调整信号调整电力价格和发电商的发电量，并判断电力价格是否收敛：若收敛，则将此时的发电量和电力价格传输至合约D；否则，将电力价格作为辅助变量进行广播；(6)合约D根据收到的发电量和价格生成交易结算合约。本发明专利技术的调度结果较优、能源利率用较高。

【技术实现步骤摘要】
区块链环境下分布式电力资源优化调度方法及系统
本专利技术涉及电力技术，尤其涉及一种区块链环境下分布式电力资源优化调度方法及系统。
技术介绍
随着分布式可再生能源(DRE)和需求响应(DR)技术的推广，配电网中的发电商和用户之间的界限逐渐变得模糊。这些发电商数量众多，使得调度也更加困难。DRE的季节性和间歇性的特征使其难以保证可靠的供应，即使可以利用不可再生能源驱动的发电机来满足用户需求，也很难及时确定调度策略。DRE发电资源具有容量小、数量多、分布广的特点，意味着集中式调度方法面临着运营成本高、耗时长等问题。因此，国内外学者提出了具有较好可扩展性和可靠性的分布式调度的方法，更适合于处理分布式资源的优化调度问题。区块链是一种分布式数据库，具有开放性、分散性、透明性和非篡改性等特点，借助智能合约技术，可以保证各种操作的公开、透明、安全、可追溯，因而逐渐成为分布式能源市场中一项重要技术。区块链作为IT领域的一个突破，已有诸多文献对其基本原理、特点以及在金融、能源等领域的应用进行了深入的研究。分布式电力资源调度是消纳分布式可再生能源，提升能源利用效率，降低总能耗的关键。现如今广泛使用的调度方法(peertopeer，P2P)是双边协议和电力库。前者让供需双方自主签订交易合同，主要采用区块链的分布式数据库特性；而后者采用智能合约技术实现集中调度，但由于采用的数据是线性化后的成本函数，调度结果不够优化，能源利用率不高。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种调度结果较优、能源利率用较高的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法及系统技术方案：本专利技术所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法包括：一种区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于包括：(1)在区块链上部署可再生能源计算合约A、出力调整智能合约B、出力协同智能合约C和交易结算智能合约D；(2)可再生能源发电商端将其预测发电量传输至可再生能源计算合约A，不可再生能源发电商端将其能效参数传输至出力调整智能合约B，用户端将电量需求传输至出力调整智能合约B；(3)可再生能源计算合约A累计可再生能源发电商的总预测发电量，并传输至出力调整智能合约B；(4)出力调整智能合约B根据从出力协同智能合约C接收的出力调整信号以及不可再生能源发电商能效参数调整发电商的发电量和该发电量对应的电力价格：其中，初次迭代时出力调整信号为0；(5)出力协同智能合约C接收出力调整智能合约B传递过来的电力价格，并判断电力价格是否收敛，若不收敛则根据电力价格生成对应的出力调整信号，将对应的出力调整信号发送至出力调整智能合约B，执行步骤(4)；若收敛，则将此时的发电量和电力价格传输至交易结算智能合约D，执行步骤(6)；(6)交易结算智能合约D根据收到的发电量和价格生成交易结算合约。进一步的，步骤(4)中所述调整发电商的发电量和该发电量对应的电力价格的方法具体包括：(4-1)构建目标函数：式中，为第p个出力调整智能合约B根据出力协同价格传递的第k次的出力调整信号调整后的电力价格，具体是使得取最小值时λp的值，λp为第p个出力调整智能合约B的电力价格，N是出力调整智能合约B的总数，PRE表示总的可再生能源发电量，σ表示很小的正数，表示取下界，fp()为第p个出力调整智能合约B的市场参与者的能效函数，Ap为隶属于第p个出力调整智能合约B的市场参与者组成的行矩阵，负荷对应值为1，非可再生能源发电商对应值为-1，xp为市场参与者的需求或发电量组成的矩阵，且xp＝{xpr|pr∈p}；表示针对第p个出力调整智能合约B的出力调整信号，μ＝ρD/2，D为出力调整智能合约将要与之协同的其他合约的数量，D＝N-1，ρ是一个很小的正数，A是出力调整智能合约的集合；(4-2)采用FISTA法求解所述目标函数，得到调整后的电力价格(4-3)根据调整后的电力价格调整发电商的发电量式中：xpr为市场参与者pr在价格为的需求或发电量，αpr、βpr为市场参与者pr的能效或需求函数的二次项系数及一次项系数；为市场参与者pr出力或需求的最大值和最小值，市场参与者为用户和发电商，p为属于第p个出力调整智能合约B的市场参与者组成的集合；进一步的，步骤(4-2)具体包括：(4-2-1)计算迭代步长常数Lp式中：σmax(Ap)为Ap的最大奇异值；min(αp)是出力调整智能合约中最小的αpr，如果min(αp)的值非常接近或等于零，或者xpr的数量级远大于min(αp)的数量级，则用一个小于预设阈值的常数ο替换min(αp)；(4-2-2)按照下式计算市场参与者的需求或发电量：式中：xpr为市场参与者pr在价格为的需求或发电量，为第p个出力调整智能合约B在(4-2)中第s次迭代的电力价格，其初值为其他参数的含义与(4-3)中相同；(4-2-3)按照下式计算：式中：上标(s)表示第s次子迭代时的对应参数值，形如()(s)表示在第s次子迭代时参数对应值，是步骤(4-1)计算求得的电力价格对应的出力矩阵，r(s)为迭代中间变量，初值为1，为指标变量，且初值(4-2-4)对于计算得到的进行修正，使得满足下列条件：式中：[]+表示修正后的数值；(4-3-4)对步骤(4-3-3)修改后的判断是否满足若不满足，则将s＝s+1,返回执行步骤(4-3-2)，若满足，则子迭代结束，将的值作为的值输出。进一步的，步骤(5)中所述根据电力价格生成对应的出力调整信号的方法具体为：式中，上标k表示第k次循环时的对应参数值，j、p都表示出力调整智能合约B的序号，表示本次循环时出力协同智能合约C针对第p个出力调整智能合约B生成的出力调整信号，分别表示第j、p个出力调整智能合约B发送过来的电力价格，初值为0；为辅助变量，初始值为0，ρ是一个很小的正数，N是出力调整智能合约的总数，A是出力调整智能合约的集合。进一步的，所述可再生能源计算合约A和出力协同智能合约C部署在公有链上，所述出力调整智能合约B部署在私有链或子链上，所述交易结算智能合约D部署在主链上；同一条区块链中的参与者通过状态通道相互通信，交易达成后所有交易消息都被区块链中的区块生成器打包成块，并由验证器验证，存储在主链上。本专利技术所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度系统包括：可再生能源计算合约A，用于累计可再生能源发电商的总预测发电量，并传输至出力调整智能合约B；所述总预测发电量为可再生能源发电商端发送的预测发电量的累加；出力调整智能合约B，用于根据接收的出力协同智能合约C传递的出力调整信号调整电力价格和发电商的发电量，其中，出力调整智能合约B还用于接收不可再生能源发电商端发送的能效参数和用户端发送的电量需求；出力协同智能合约C，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于包括：/n(1)在区块链上部署可再生能源计算合约A、出力调整智能合约B、出力协同智能合约C和交易结算智能合约D；/n(2)可再生能源发电商端将其预测发电量传输至可再生能源计算合约A，不可再生能源发电商端将其能效参数传输至出力调整智能合约B，用户端将电量需求传输至出力调整智能合约B；/n(3)可再生能源计算合约A累计可再生能源发电商的总预测发电量，并传输至出力调整智能合约B；/n(4)出力调整智能合约B根据从出力协同智能合约C接收的出力调整信号以及不可再生能源发电商能效参数调整发电商的发电量和该发电量对应的电力价格：其中，初次迭代时出力调整信号为0；/n(5)出力协同智能合约C接收出力调整智能合约B传递过来的电力价格，并判断电力价格是否收敛，若不收敛则根据电力价格生成对应的出力调整信号，将对应的出力调整信号发送至出力调整智能合约B，执行步骤(4)；若收敛，则将此时的发电量和电力价格传输至交易结算智能合约D，执行步骤(6)；/n(6)交易结算智能合约D根据收到的发电量和价格生成交易结算合约。/n

【技术特征摘要】
1.一种区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于包括：
(1)在区块链上部署可再生能源计算合约A、出力调整智能合约B、出力协同智能合约C和交易结算智能合约D；
(2)可再生能源发电商端将其预测发电量传输至可再生能源计算合约A，不可再生能源发电商端将其能效参数传输至出力调整智能合约B，用户端将电量需求传输至出力调整智能合约B；
(3)可再生能源计算合约A累计可再生能源发电商的总预测发电量，并传输至出力调整智能合约B；
(4)出力调整智能合约B根据从出力协同智能合约C接收的出力调整信号以及不可再生能源发电商能效参数调整发电商的发电量和该发电量对应的电力价格：其中，初次迭代时出力调整信号为0；
(5)出力协同智能合约C接收出力调整智能合约B传递过来的电力价格，并判断电力价格是否收敛，若不收敛则根据电力价格生成对应的出力调整信号，将对应的出力调整信号发送至出力调整智能合约B，执行步骤(4)；若收敛，则将此时的发电量和电力价格传输至交易结算智能合约D，执行步骤(6)；
(6)交易结算智能合约D根据收到的发电量和价格生成交易结算合约。


2.根据权利要求1所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于：步骤(4)中所述调整发电商的发电量和该发电量对应的电力价格的方法具体包括：
(4-1)构建目标函数：



式中，为第p个出力调整智能合约B根据出力协同价格传递的第k次的出力调整信号调整后的电力价格，具体是使得取最小值时λp的值，λp为第p个出力调整智能合约B的电力价格，N是出力调整智能合约B的总数，PRE表示总的可再生能源发电量，σ表示很小的正数，表示取下界，fp()为第p个出力调整智能合约B的市场参与者的能效函数，Ap为隶属于第p个出力调整智能合约B的市场参与者组成的行矩阵，负荷对应值为1，非可再生能源发电商对应值为-1，xp为市场参与者的需求或发电量组成的矩阵，且xp＝{xpr|pr∈p}；表示针对第p个出力调整智能合约B的出力调整信号，μ＝ρD/2，D为出力调整智能合约将要与之协同的其他合约的数量，D＝N-1，ρ是一个很小的正数，A是出力调整智能合约的集合；
(4-2)采用FISTA法求解所述目标函数，得到调整后的电力价格
(4-3)根据调整后的电力价格调整发电商的发电量



式中：xpr为市场参与者pr在价格为的需求或发电量，αpr、βpr为市场参与者pr的能效或需求函数的二次项系数及一次项系数；为市场参与者pr出力或需求的最大值和最小值，市场参与者为用户和发电商，p为属于第p个出力调整智能合约B的市场参与者组成的集合。


3.根据权利要求2所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于：步骤(4-2)具体包括：
(4-2-1)计算迭代步长常数Lp



式中：σmax(Ap)为Ap的最大奇异值；min(αp)是出力调整智能合约中最小的αpr，如果min(αp)的值非常接近或等于零，或者xpr的数量级远大于min(αp)的数量级，则用一个小于预设阈值的常数ο替换min(αp)；
(4-2-2)按照下式计算市场参与者的需求或发电量：



式中：xpr为市场参与者pr在价格为的需求或发电量，为第p个出力调整智能合约B在(4-2)中第s次迭代的电力价格，其初值为其他参数的含义与(4-3)中相同；
(4-2-3)按照下式计算：















式中：上标(s)表示第s次子迭代时的对应参数值，形如()(s)表示在第s次子迭代时参数对应值，是步骤(4-1)计算求得的电力价格对应的出力矩阵，r(s)为迭代中间变量，初值为1，为指标变量，且初值
(4-2-4)对于计算得到的进行修正，使得满足下列条件：



式中：[]+表示修正后的数值；
(4-2-4)对步骤(4-2-3)修改后的判断是否满足若不满足，则将s＝s+1,返回执行步骤(4-2-2)，若满足，则子迭代结束，将的值作为的值输出。


4.根据权利要求1所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于：步骤(5)中所述根据电力价格生成对应的出力调整信号的方法具体为：






式中，上标k表示第k次循环时的对应参数值，j、p都表示出力调整智能合约B的序号，表示本次循环时出力协同智能合约C针对第p个出力调整智能合约B生成的出力调整信号，分别表示第j、p个出力调整智能合约B发送过来的电力价格，初值为0；为辅助变量，初始值为0，ρ是一个很小的正数，N是出力调整智能合约的总数，A是出力调整智能合约的集合。


5.根据权利要求1所述的区块链环境下分布式电力资源优化调度方法，其特征在于：所述可再生能源计算合约A和出力协同智能合约C部署在公有链上，所述出力调整智能合约B部署在私有链或子链上，所述交易结算智能合约D部署在主链上；同一条区块链中的参与者通过状态通道相互通信，交易达成后所有交易消...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯迎春，赵盛楠，顾迅，陈浩，高博，蒋宇，丁羽，刘胥雯，王阳，王蓓蓓，
申请(专利权)人：江苏电力交易中心有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32