一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法，以区块方式保存交易信息，根据有源配电网中供需双方的交易需求，构建能量请求机制，能量请求机制包括存储感知请求和成本感知请求，其中存储感知请求以确保不超过用户的存储限制，而成本感知请求使用户的购电成本最低；根据成本和存储两个因素，利用粒子群算法进行多目标最优搜索，获得最优的电力交易方案。本发明专利技术能够实现安全高效的电力交易，在减少用户购电成本的同时能够提高可再生能源的利用率。高可再生能源的利用率。高可再生能源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网调度方法，尤其涉及一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法。

技术介绍

[0002]随着光伏、风电以及生物质能等新能源的广泛生产与应用，新能源正以微电网的形式接入配电网中，渗透率较高，大量分散的新能源作为能源供应方接入配电网，形成主动配电网(ADN)，ADN是采用主动管理分布式电源、储能设备和客户双向负荷模式，具有灵活拓扑结构的公用配电网。在ADN中，迫切需要一种效率高且可靠的能源交易与管控机制，以提高分布式能源的利用率。目前的电力交易大多在集中式交易中心进行，并且由具有资质的组织进行主导，这在一定程度上确保了电力交易的安全可靠，但集中式交易中心存在交易拥塞等问题，需要进一步的优化。
[0003]近年来，已有大量关于解决ADN系统中能源交易问题的研究成果，如多微电网电能交易纳什议价方法、基于电力数据共享的双层分布式电力交易系统等，虽然可以实现安全可信的电力交易，但未考虑新能源出力的随机性，随着大量随机性电力接入ADN系统，不确定性因素的渗透率越来越大，上述现有方法无法满足对电力交易的优化匹配要求且保证交易过程安全高效。
[0004]而区块链作为新兴的一种交易方式，在交易过程中，采用现代密码学算法进行信息加密，确保了数据的完备与不被私自篡改，利用区块链的这一特征，能够很好地克服ADN中交易主体较多且安全性较低的问题。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够保证配电网中存在多个交易主体时的安全性的交易方法。
[0006]技术方案：本专利技术的基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法包括如下步骤：
[0007](1)建立ADN电力交易的区块链，区块链中的交易节点包括供应方和请求方，所述供应方产生的多余能量使用区块链进行电力交易；交易信息以区块方式保存在交易节点中，所有交易节点时刻监听ADN通信网络的区块链信息；
[0008](2)存在电力交易需求的请求方用本身的私钥将经过哈希算法生成的电力交易需求数据进行加密，并送入区块链，通过ADN通信网络，向ADN中所有交易节点广播包含该电力交易需求的区块链信息；
[0009](3)每个供应方接到包括最新交易意向的区块链信息，结合公布交易需求的节点公钥，将加密的哈希数据进行解密，并且和收到的交易需求哈希值进行对比，以判定此区块链的内容是否为发布节点真正的电力交易需求；
[0010](4)交易节点判断自身是否可在内部满足电力交易需求，如能够满足，则将其视为
具有自足能力，不再向其他节点请求能量；如不能满足，则向AND中的其他节点请求额外的能量，根据能量请求机制和请求成本，利用粒子群算法求出最优的电力交易方案，各节点若满足条件则接受该电力交易意向，或在该电力交易意向基础上与发布方协商，提出新的电力交易意向，并用自身的私钥加密所发布有交易意向的区块链信息；如不满足条件则忽略该交易；
[0011](5)初步达成电力交易意向的电力交易供需双方，以区块链的方式记录整个电力交易完成过程。
[0012]以E
l
表示每组交易节点的能源存储容量上限，则步骤(4)中用决策变量表述区块链网络中的交易节点id在时间间隔t∈T内映射到发电(0)或请求(1)的状态：
[0013][0014]则在一个发电周期内的可用能量存储E
s
变化为：
[0015][0016]其中，表示交易节点可以产生等于发电率G
r
的能量，如果附加能量未超过存储限制E
l
，则将其添加到能量存储单元E
s
中，否则，存储单元将填满；
[0017]当决策变量为请求是随机生成的；
[0018]如果内部存储单元E
l
不能满足W存储单元的随机请求，则需要通过网络发送剩余存储单元的网络请求，表述如下：
[0019][0020][0021]在交易过程中，能量请求由交易节点随机发起，如果交易节点可以在内部满足其要求，则可以将其视为具有自足能力；如果当前能量存储不能满足能量需求，则交易节点会向ADN请求额外的能量，其中能量请求机制包括成本感知与存储感知请求。
[0022]成本感知请求方案允许交易节点从网络中最近的可用交易节点请求能量供应，交易节点尝试增加为其存储单元生成的能量数量，使用其内部存储回复能量请求，如果不成功，将耗尽其当前存储，并从相邻交易节点的网络中获取剩余能量。
[0023]存储感知请求方案将能量请求发送到靠近其存储的交易节点，并且在ADN上定位具有足够存储能量的存储单元，以确保所产生的能量得到充分利用，并将该请求放置在任务等待列表中，以供其他交易节点进行验证。
[0024]假设距离矩阵Dis为存储单元与交易节点之间的距离，用于获取请求的成本，基于交易节点之间的距离，每单位距离的相对较小的传输成本C
t
添加至基本费用，从交易节点e到交易节点f的n个能量单位的请求成本C按下式计算：
[0025]C＝C
b
(n)+C
t
(Dis[e][f])
[0026]其中，C
b
为基本费用。在电力交易过程中，电价为基本费用，输配电费用为传输成本。
[0027]步骤(4)中通过粒子群多目标搜索算法，在电力交易节点的实时电价交易过程中对电力交易方案进行寻优，当有n种类型的电力供应方与用户购电的交易竞争时，用粒子群多目标搜索算法建立该交易过程的数学模型如下：
[0028][0029][0030]其中，ψ
e
为能源交易电厂的电价；E
m
为能源交易电厂满足放开交易的电量额度值；为输配电费用；m表示所选择的电厂，X为方案选择的约束平均电价。
[0031]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：能够保证存在多个交易主体的ADN中电力交易的安全性，交易过程无需依赖第三方，与集中式交易模式相比，效率高，耗能低；通过粒子群算法构建电力交易优化模型并进行多目标搜索，最终获得的电力交易方案能在在保证用户购电成本最小的同时，增加新能源的消纳量，减少弃风弃光量，提高了新能源的利用率，有利于节能。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的流程图；
[0033]图2为ADN系统的整体架构图；
[0034]图3为成本感知请求的流程图；
[0035]图4为存储感知请求的流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0037]如图1所示，本专利技术提供一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法，用于AND中的电力交易，AND区域内每个交易节点都与太阳能、水能或风能发电等新能源相关联，利用区块链去中心化的特性，设计ADN电力交易的区块链结构，以区块方式保存交易信息；为合理处理交易节点间的能源请求，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立ADN电力交易的区块链，区块链中的交易节点包括供应方和请求方，所述供应方产生的多余能量使用区块链进行电力交易；交易信息以区块方式保存在交易节点中，所有交易节点时刻监听ADN通信网络的区块链信息；(2)存在电力交易需求的请求方用本身的私钥将经过哈希算法生成的电力交易需求数据进行加密，并送入区块链，通过ADN通信网络，向ADN中所有交易节点广播包含该电力交易需求的区块链信息；(3)每个供应方接到包括最新交易意向的区块链信息，结合公布交易需求的节点公钥，将加密的哈希数据进行解密，并且和收到的交易需求哈希值进行对比，以判定此区块链的内容是否为发布节点真正的电力交易需求；(4)交易节点判断自身是否可在内部满足电力交易需求，如能够满足，则将其视为具有自足能力，不再向其他节点请求能量；如不能满足，则向AND中的其他节点请求额外的能量，根据能量请求机制和请求成本，利用粒子群算法求出最优的电力交易方案，各节点若满足条件则接受该电力交易意向，或在该电力交易意向基础上与发布方协商，提出新的电力交易意向，并用自身的私钥加密所发布有交易意向的区块链信息；如不满足条件则忽略该交易；(5)初步达成电力交易意向的电力交易供需双方，以区块链的方式记录整个电力交易完成过程。2.根据权利要求1所述的基于区块链与粒子群优化的有源配电网电力交易方法，其特征在于，以E
l
表示每组交易节点的能源存储容量上限，所述步骤(4)中用决策变量表述区块链网络中的交易节点id在时间间隔t∈T内映射到发电(0)或请求(1)的状态：则在一个发电周期内的可用能量存储E
s
变化为：其中，表示交易节点可以产生等于发电率G
r
的能量，如果附加能量未超过存储限制E
l
，则将其添加到能量存储单元E
s
中，否则，存储单元将填满；当决策变量为请求是随机生成的；如果内部存储单元E
l
不能满足W存储单元的随机请求，则需要通过网络发送剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾飞，卫志农，孙国强，臧海祥，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：