本發(fā)明涉及分布式能源系統(tǒng)，具體涉及一種基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、分布式能源資源在集成到不同規(guī)模的系統(tǒng)中時(shí)，這些資源的所有權(quán)通常涉及多方利益主體，包括儲(chǔ)能用戶、社區(qū)/微電網(wǎng)管理者等。這種多方利益主體共享的模式對(duì)分布式能源資源的有效管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因其在負(fù)荷轉(zhuǎn)移、削峰填谷等電網(wǎng)輔助服務(wù)等方面的優(yōu)勢(shì)，正越來越多地應(yīng)用在配電網(wǎng)絡(luò)中。區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)為解決電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的分布式管理和利益相關(guān)者之間的沖突提供了一種可行的解決方案。通過利用區(qū)塊鏈技術(shù)，智能合約能夠自動(dòng)地執(zhí)行家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間的協(xié)議，確保透明和公平地管理共享電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施。

2、目前，已有相關(guān)學(xué)者針對(duì)共享儲(chǔ)能模式以及區(qū)塊鏈智能合約在共享儲(chǔ)能管理方面的應(yīng)用，提供了一些思路，如基于區(qū)塊鏈的去中心化能源交易和管理智能合約架構(gòu)以及用于分散式能源系統(tǒng)管理的智能合約的一般形式。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有負(fù)荷轉(zhuǎn)移、削峰填谷以及提供快速頻率調(diào)節(jié)等特性，使其能夠提供電網(wǎng)輔助服務(wù)。多方利益相關(guān)者共同投資電池儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，不能有效管理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施，同時(shí)也無法解決這些利益相關(guān)者間的利益沖突。

3、因此，如何發(fā)明一種分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)共享運(yùn)營優(yōu)化調(diào)度方法，在有效管理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施的同時(shí)解決利益相關(guān)者間的利益沖突問題，成為亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法及裝置，利用智能合約技術(shù)來自動(dòng)化控制、并優(yōu)化共享儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制和運(yùn)營策略。通過建立基于數(shù)據(jù)處理、決策支持和決策制定等的多層自動(dòng)化系統(tǒng)管理框架，并采用智能合約規(guī)則集，例如最高綜合報(bào)價(jià)（hco）和排序優(yōu)先選擇（rps），調(diào)和各方利益沖突，實(shí)現(xiàn)共享儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)共享運(yùn)營策略。本方法在有效管理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施的同時(shí)解決了利益相關(guān)者間的利益沖突問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法，包括：

3、通過家庭能源管理系統(tǒng)收集獲得家庭用電數(shù)據(jù)；家庭能源管理系統(tǒng)對(duì)所述家庭用電數(shù)據(jù)進(jìn)行最小運(yùn)營成本計(jì)算，獲得家庭報(bào)價(jià)或家庭偏好選擇排序；家庭能源管理系統(tǒng)將所述家庭報(bào)價(jià)或所述家庭偏好選擇排序發(fā)送至智能合約；

4、通過儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)收集獲得設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)對(duì)所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大利潤計(jì)算，獲得儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)將所述儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或所述儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序發(fā)送至所述智能合約；

5、所述智能合約根據(jù)家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間預(yù)先約定的規(guī)則，確定在時(shí)刻點(diǎn)的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；所述智能合約將所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值發(fā)送到家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器；

6、所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器接收到所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值后，按照所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值控制所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行。

7、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法的優(yōu)選方案，所述家庭用電數(shù)據(jù)包括：用電負(fù)荷、發(fā)電量、電價(jià)、家庭儲(chǔ)能規(guī)格和家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：批發(fā)電價(jià)、所述家庭儲(chǔ)能規(guī)格和所述家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；

8、所述家庭儲(chǔ)能規(guī)格的電量變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

9、；

10、式中，和分別為時(shí)刻 t-1和 t時(shí)的儲(chǔ)能量；和分別為時(shí)刻 t充電功率和放電功率；和分別為充電和放電效率；為每個(gè)時(shí)間步長的時(shí)長；

11、所述家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

12、；

13、式中，為儲(chǔ)能的標(biāo)稱容量。

14、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法的優(yōu)選方案，在家庭能源管理系統(tǒng)對(duì)所述家庭用電數(shù)據(jù)進(jìn)行最小運(yùn)營成本計(jì)算的過程中，通過混合整數(shù)線性規(guī)劃策略對(duì)家庭用電成本最小化模型進(jìn)行求解，獲得家庭最小運(yùn)營成本；所述家庭用電成本最小化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

15、；

16、式中，是家庭用戶 i在時(shí)刻 t的電費(fèi)；和為時(shí)刻 t的購電和售電電價(jià)；和分別為家庭用戶 i在時(shí)刻 t從電網(wǎng)中輸入和輸出的功率； t為運(yùn)行時(shí)段內(nèi)的時(shí)間段數(shù)。

17、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法的優(yōu)選方案，在儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)對(duì)所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大利潤計(jì)算的過程中，通過對(duì)儲(chǔ)能運(yùn)營商收入最大化模型進(jìn)行求解，獲得儲(chǔ)能運(yùn)營商最大化收入；所述儲(chǔ)能運(yùn)營商收入最大化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

18、；

19、式中，為儲(chǔ)能運(yùn)營商在時(shí)刻 t利用儲(chǔ)能 i獲得的收入；為時(shí)刻 t的電力批發(fā)價(jià)格； n為具有儲(chǔ)能系統(tǒng)的能源產(chǎn)消者總數(shù)。

20、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法的優(yōu)選方案，在所述智能合約根據(jù)家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間所述預(yù)先約定的規(guī)則，確定在時(shí)刻點(diǎn)的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的過程中，所述智能合約包括：最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型和偏好選擇排序智能合約模型；

21、通過所述最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型確定在時(shí)刻點(diǎn)的所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的表達(dá)式為：

22、；

23、式中，為被最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型規(guī)則選擇的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；為由家庭 i為儲(chǔ)能充放電功率設(shè)定值 b提交的報(bào)價(jià)；為儲(chǔ)能運(yùn)營商向智能合約提交的針對(duì)家庭 i的報(bào)價(jià)； b為所有設(shè)定值的集合；

24、通過所述偏好選擇排序智能合約模型確定在時(shí)刻點(diǎn)的所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的表達(dá)式為：

25、；

26、式中，為被偏好選擇排序智能合約模型規(guī)則選擇的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；為家庭 i在時(shí)刻 t的對(duì)充放電功率設(shè)定值 b的偏好值；為儲(chǔ)能運(yùn)營商在時(shí)刻 t對(duì)家庭 i的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電設(shè)定值 b的偏好值。

27、本發(fā)明還提供基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度裝置，基于以上基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度方法，包括：

28、家庭用戶報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊，用于通過家庭能源管理系統(tǒng)收集獲得家庭用電數(shù)據(jù)；家庭能源管理系統(tǒng)對(duì)所述家庭用電數(shù)據(jù)進(jìn)行最小運(yùn)營成本計(jì)算，獲得家庭報(bào)價(jià)或家庭偏好選擇排序；家庭能源管理系統(tǒng)將所述家庭報(bào)價(jià)或所述家庭偏好選擇排序發(fā)送至智能合約；

29、儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊，用于通過儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)收集獲得設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)對(duì)所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大利潤計(jì)算，獲得儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)將所述儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或所述儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序發(fā)送至所述智能合約；

30、儲(chǔ)能充放電設(shè)定值確定模塊，用于所述智能合約根據(jù)家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間預(yù)先約定的規(guī)則，確定在時(shí)刻點(diǎn)的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；所述智能合約將所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值發(fā)送到家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器；

31、家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度執(zhí)行模塊，用于所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器接收到所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值后，按照所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值控制所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行。

32、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度裝置的優(yōu)選方案，所述家庭用戶報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊中，所述家庭用電數(shù)據(jù)包括：用電負(fù)荷、發(fā)電量、電價(jià)、家庭儲(chǔ)能規(guī)格和家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；所述儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊中，所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)包括：批發(fā)電價(jià)、所述家庭儲(chǔ)能規(guī)格和所述家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)；

33、所述家庭儲(chǔ)能規(guī)格的電量變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

34、；

35、式中，和分別為時(shí)刻 t-1和 t時(shí)的儲(chǔ)能量；和分別為時(shí)刻 t充電功率和放電功率；和分別為充電和放電效率；為每個(gè)時(shí)間步長的時(shí)長；

36、所述家庭儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

37、；

38、式中，為儲(chǔ)能的標(biāo)稱容量。

39、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度裝置的優(yōu)選方案，所述家庭用戶報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊中，在家庭能源管理系統(tǒng)對(duì)所述家庭用電數(shù)據(jù)進(jìn)行最小運(yùn)營成本計(jì)算的過程中，通過混合整數(shù)線性規(guī)劃策略對(duì)家庭用電成本最小化模型進(jìn)行求解，獲得家庭最小運(yùn)營成本；所述家庭用電成本最小化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

40、；

41、式中，是家庭用戶 i在時(shí)刻 t的電費(fèi)；和為時(shí)刻 t的購電和售電電價(jià)；和分別為家庭用戶 i在時(shí)刻 t從電網(wǎng)中輸入和輸出的功率； t為運(yùn)行時(shí)段內(nèi)的時(shí)間段數(shù)。

42、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度裝置的優(yōu)選方案，所述儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)及偏好獲取模塊中，在儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)對(duì)所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大利潤計(jì)算的過程中，通過對(duì)儲(chǔ)能運(yùn)營商收入最大化模型進(jìn)行求解，獲得儲(chǔ)能運(yùn)營商最大化收入；所述儲(chǔ)能運(yùn)營商收入最大化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

43、；

44、式中，為儲(chǔ)能運(yùn)營商在時(shí)刻 t利用儲(chǔ)能 i獲得的收入；為時(shí)刻 t的電力批發(fā)價(jià)格； n為具有儲(chǔ)能系統(tǒng)的能源產(chǎn)消者總數(shù)。

45、作為基于區(qū)塊鏈的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營調(diào)度裝置的優(yōu)選方案，所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值確定模塊中，在所述智能合約根據(jù)家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間所述預(yù)先約定的規(guī)則，確定在時(shí)刻點(diǎn)的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的過程中，所述智能合約包括：最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型和偏好選擇排序智能合約模型；

46、通過所述最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型確定在時(shí)刻點(diǎn)的所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的表達(dá)式為：

47、；

48、式中，為被最高綜合報(bào)價(jià)智能合約模型規(guī)則選擇的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；為由家庭 i為儲(chǔ)能充放電功率設(shè)定值 b提交的報(bào)價(jià)；為儲(chǔ)能運(yùn)營商向智能合約提交的針對(duì)家庭 i的報(bào)價(jià)； b為所有設(shè)定值的集合；

49、通過所述偏好選擇排序智能合約模型確定在時(shí)刻點(diǎn)的所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值的表達(dá)式為：

50、；

51、式中，為被偏好選擇排序智能合約模型規(guī)則選擇的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；為家庭 i在時(shí)刻 t的對(duì)充放電功率設(shè)定值 b的偏好值；為儲(chǔ)能運(yùn)營商在時(shí)刻 t對(duì)家庭 i的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電設(shè)定值 b的偏好值。

52、本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過家庭能源管理系統(tǒng)收集獲得家庭用電數(shù)據(jù)；家庭能源管理系統(tǒng)對(duì)所述家庭用電數(shù)據(jù)進(jìn)行最小運(yùn)營成本計(jì)算，獲得家庭報(bào)價(jià)或家庭偏好選擇排序；家庭能源管理系統(tǒng)將所述家庭報(bào)價(jià)或所述家庭偏好選擇排序發(fā)送至智能合約；通過儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)收集獲得設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)對(duì)所述設(shè)定市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大利潤計(jì)算，獲得儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序；儲(chǔ)能運(yùn)營商能源管理系統(tǒng)將所述儲(chǔ)能運(yùn)營商報(bào)價(jià)或所述儲(chǔ)能運(yùn)營商偏好選擇排序發(fā)送至所述智能合約；所述智能合約根據(jù)家庭用戶與儲(chǔ)能運(yùn)營商之間預(yù)先約定的規(guī)則，確定在時(shí)刻點(diǎn)的儲(chǔ)能充放電設(shè)定值；所述智能合約將所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值發(fā)送到家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器；所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器接收到所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值后，按照所述儲(chǔ)能充放電設(shè)定值控制所述家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行。本發(fā)明利用智能合約技術(shù)來自動(dòng)化控制、并優(yōu)化共享儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制和運(yùn)營策略。通過建立基于數(shù)據(jù)處理、決策支持和決策制定等的多層自動(dòng)化系統(tǒng)管理框架，并采用智能合約規(guī)則集，例如最高綜合報(bào)價(jià)（hco）和排序優(yōu)先選擇（rps），調(diào)和各方利益沖突，實(shí)現(xiàn)共享儲(chǔ)能系統(tǒng)的最優(yōu)共享運(yùn)營策略。在有效管理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施的同時(shí)解決了利益相關(guān)者間的利益沖突問題。