基于区块链的未来配电网优化系统的制作方法

本发明涉及配电网，具体为基于区块链的未来配电网优化系统。

背景技术：

1、随着新能源技术的高速发展，风电、光伏以及生物质能等可再生能源以分布式电源的形式高渗透率地接入配电网中，使得未来配电网的能源结构发生了根本性的变化。风能、光伏等清洁能源受环境的影响较大，发电具有随机性和不确定性，对配电网系统的安全运行造成不可忽略的影响。同时，配电网由原先的单向能量传输通道变为双向传输通道，能源结构变得更加复杂。目前配电网存在信息沟通不及时、信息传递时间长以及调度模型求解慢等问题，且配电网内部节点较多，维护困难，长时间情况下，配电网的安全性无法得到有效的保障。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于区块链的未来配电网优化系统，在配电网侧接入冷热电联产系统和电制冷装置，在天然气管网末端接入冷热电联产系统和燃气热水锅炉，为用户同时提供经济、高效、安全的电、热、冷能源供应，并引入区块链技术，提高系统的优化规划求解的效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于区块链的未来配电网优化系统，包括：

3、区块链，用于提高系统的优化规划求解的效率；

4、调控中心，用于对系统进行调控；

5、配电网架构；

6、所述配电网架构包括：

7、冷热电联产系统；

8、所述的配电网架构还包括：

9、风电和光伏等分布式能源、变电站，所述风电和光伏等分布式能源、变电站与冷热电联产系统配合，用于向用户提供电能；

10、电制冷装置，所述电制冷装置和冷热电联产系统配合，用于向用户提供冷能；

11、燃气热水锅炉装置，所述燃气热水锅炉和冷热电联产系统配合，用于向用户提供热能。

12、在上述实施例中，通过在配电网侧接入冷热电联产系统和电制冷装置，在天然气管网末端接入冷热电联产系统和燃气热水锅炉，为用户同时提供经济、高效、安全的电、热、冷能源供应。

13、在本发明的一些实施例中，所述区块链包括有公有链特性和私有链特性，公有链的特性为系统内部的所有诚信节点都有参与基于pow共识机制计算以及验证规划模型的机会，而私有链的特性表现为只有调控中心节点才有发布算例任务的权利，且其他节点不可随意篡改区块上的信息，只有调控中心节点享有区块链的发布权和记账权；

14、所述区块链采用了链式结构和时间戳，每一个区块都是按照时间顺序首尾连接而成，故区块链上的数据不可篡改但可追溯，各节点将每隔一段时间收集的数据上传到新生成的空区块中，同时链接到最长的区块链上，区块头和区块体构成了新生成的区块，其中区块头部分包括当前区块的版本号、前一区块的信息、时间戳、merkle根以及该时段对应的电力交互容量，区块体部分则主要包括智能合约中的交易信息，且最底层的哈希值分支与各个交易一一对应。

15、在本发明的一些实施例中，所述基于区块链的未来配电网优化系统还通过多场景分析法和时序划分法对未来配电网优化模型进行建模；

16、其中所述的未来配电网优化模型包括对约束条件进行建模，所述的对约束条件进行建模包括：

17、冷热电联产系统模型；

18、燃气热水锅炉模型；

19、电制冷装置模型；

20、分布式电源模型；

21、配电网模型；

22、所述的未来配电网优化模型还包括对规划模式的目标函数进行建模，所述的对规划模式的目标函数进行建模包括：

23、基于多场景分析的经济性评价模型；

24、基于多场景分析的电压质量评估模型；

25、基于多场景分析的网络损耗计算模型。

26、在本发明的一些实施例中，所述的冷热电联产系统模型由燃气发电机和吸收式制热(冷)机组成，既能通过燃烧天然气发电，也可利用发电的烟气余热能和缸热能来制热或制冷；

27、所述的燃气热水锅炉作为冷热电联产系统供热的补充设备，通过燃烧天然气供应热能；

28、所述的电制冷装置作为冷热电联产系统制冷的补充设备，通过消耗电能来制冷；

29、所述配电网模型中对配电网的规划主要是变电站容量的扩建规划，由于分布式光伏、电制冷装置等设备的接入，需要配电网提供无功支撑，并采用distflow模型建立配电网交流潮流模型，用于使配电网内元件的无功功率供给。

30、在本发明的一些实施例中，所述的基于多场景分析的经济性评价模型是以年均全寿命周期成本现值作为衡量经济性的代表，以年均全寿命周期成本现值最小化为目标进行建立的，其周期成本包括设备初期投资、年运行维护费用、年直接停电损失费用；其在数值上等于风电和光伏等分布式电源、冷热电联产系统、燃气热水锅炉和电制冷装置投入运行后全寿命周期内年均投资费用的现值；

31、所述基于多场景分析的电压质量评估模型中电压质量包括电压偏差、频率偏差、电压不平衡、电压暂降(暂升)与中断、电压波动与闪变、欠(过)电压，所述的基于多场景分析的电压质量评估模型通过电压分布改善率最大化作为衡量配电网电压质量进行优化；

32、所述基于多场景分析的网络损耗计算模型以网损率作为配电网优化规划的指标，并以网损率最小化为目标函数。

33、在本发明的一些实施例中，所述基于区块链的未来配电网优化系统还包括：

34、对未来配电网优化模型进行求解，用于将信息素启发因子和期望启发因子做出改进，提高算法的全局搜索能力；

35、以及通过区块链的pow共识机制，用于安排各分布式能源节点进行分布式计算，并行计算不同可行解的潮流计算。

36、在本发明的一些实施例中，所述的对未来配电网优化模型进行求解包括：

37、自适应调整信息素挥发因子，用于提高算法的全局搜索能力；

38、转移概率的改进，用于影响模型求解的速度和求解的效果，提高aco的计算效率。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、1、智能合约的自动执行：为配电网的电源节点配置智能单元，由此完成区块链系统的构建，通信部分模块将分散部署的计算节点联系起来，并根据需求配置相关的智能合约，在该智能合约的执行系统下，多种功能将被封装在节点上，一旦条件出发，相应的功能将被执行；2、数据的备份与可靠性的保障：区块链系统中的所有节点都有具备所有通信方案的技能，由于区块链上的数据公开透明，因此，所有节点都具备完整的数据备份，解决了单点故障的问题，当某一节点出现故障时，区块链系统可从正常节点内的备件将数据回复，使配电网的运行效率以及调度的可靠性得到大大的提升。

技术特征：

1.基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述区块链包括有公有链特性和私有链特性，公有链的特性为系统内部的所有诚信节点都有参与基于pow共识机制计算以及验证规划模型的机会，而私有链的特性表现为只有调控中心节点才有发布算例任务的权利，且其他节点不可随意篡改区块上的信息，只有调控中心节点享有区块链的发布权和记账权；

3.根据权利要求2所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述基于区块链的未来配电网优化系统还通过多场景分析法和时序划分法对未来配电网优化模型进行建模；

4.根据权利要求3所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述的冷热电联产系统模型由燃气发电机和吸收式制热(冷)机组成，既能通过燃烧天然气发电，也可利用发电的烟气余热能和缸热能来制热或制冷；

5.根据权利要求4所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述的基于多场景分析的经济性评价模型是以年均全寿命周期成本现值作为衡量经济性的代表，以年均全寿命周期成本现值最小化为目标进行建立的，其周期成本包括设备初期投资、年运行维护费用、年直接停电损失费用；其在数值上等于风电和光伏等分布式电源、冷热电联产系统、燃气热水锅炉和电制冷装置投入运行后全寿命周期内年均投资费用的现值；

6.根据权利要求5所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述基于区块链的未来配电网优化系统还包括：

7.根据权利要求6所述的基于区块链的未来配电网优化系统，其特征在于，所述的对未来配电网优化模型进行求解包括：

技术总结
本发明公开了基于区块链的未来配电网优化系统，包括：区块链，用于提高系统的优化规划求解的效率；调控中心，用于对系统进行调控；配电网架构；所述配电网架构包括：冷热电联产系统；所述的配电网架构还包括：风电和光伏等分布式能源、变电站，所述风电和光伏等分布式能源、变电站与冷热电联产系统配合，用于向用户提供电能。本发明区块链系统中的所有节点都有具备所有通信方案的技能，由于区块链上的数据公开透明，因此，所有节点都具备完整的数据备份，解决了单点故障的问题，当某一节点出现故障时，区块链系统可从正常节点内的备件将数据回复，使配电网的运行效率以及调度的可靠性得到大大的提升。

技术研发人员：袁敬中,傅守强,姜宇,陈翔宇,杨林,王畅,岳云力,耿鹏云,相静,田镜伊
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12