基于5G网络与区块链协同的分布式能源调控方法及系统与流程

本发明属于分布式能源调控，尤其涉及基于5g网络与区块链协同的分布式能源调控方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着分布式能源(如太阳能、风能)的广泛应用，传统的配电系统面临着一系列挑战。

3、首先，现有的配电系统由于数据传输的延迟较高，难以实现对能源供需的实时决策。这种低效性导致了系统调控的滞后性，难以应对能源需求的快速变化。

4、其次，传统的调控系统存在信息孤岛问题，各类能源数据未能有效整合，致使资源利用效率低下，无法充分发挥分布式能源的潜力。

5、此外，传统调控方法在数据安全性和透明性方面存在严重不足，能源交易数据容易受到篡改或伪造，且交易过程缺乏公开透明的监督机制。

6、随着分布式能源系统的广泛应用，如何高效、透明、安全地对能源进行调控成为当前智能电网发展的重要挑战。区块链技术凭借其去中心化、透明性、不可篡改性等优势，为分布式能源的管理和交易提供了一种创新的解决方案。通过区块链技术，不仅能够保证各分布式能源节点之间的能量交易数据安全和透明，还能够通过智能合约实现自动化的调控指令执行，提升系统的整体运行效率。

7、经过检索，现有技术中存在利用区块链进行分布式能源调控的方案，则存在的技术问题是：

8、现有的区块链调度面临性能效率低(数据体积大、处理速度慢、能耗高)、技术整合难度大且缺乏统一标准、存在安全漏洞及隐私泄露风险，同时功能不完备且适用性受限，难以灵活适应不同场景和业务系统的快速开发需求。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于5g网络与区块链协同的分布式能源调控方法，通过引入5g网络的高带宽、低延时和区块链技术的去中心化、不可篡改特性，本发明实现了分布式能源的高效调度、透明交易以及安全数据存储，适用于智能电网、微电网及其他能源互联网系统。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、第一方面，公开了基于5g网络与区块链协同的分布式能源调控方法，包括：

4、建立基于能源区块链的ies电力交易架构，包括：区块链节点；

5、将调控对象与ies电力交易架构中的区块链节点对接，所述区块链节点用于存储经安全验证的智能合约；

6、构建计及5g网络的分布式能源优化调度模型及协同调度机制的数学模型；

7、所述智能合约依据分布式能源优化调度模型和协同调度机制的数学模型生成调度指令，调度指令值在通过约束条件检查后被下发给发用电单元。

8、作为进一步的技术方案，构建计及5g网络的分布式能源优化调度模型；

9、所述计及5g网络的分布式能源优化调度模型包括：

10、微电网日前调度目标函数：以涵盖电源运维、柴油发电燃料费、外电网交互费、环境费用及5g基站备用储能调度费的成本最小为目标；

11、日前调度阶段的约束条件：考虑柴油发电机出力、5g基站备用储能出力和外电网购电的决策，包括功率平衡约束、柴油发电机的发电功率约束与爬坡约束，与外电网功率交互约束以及5g基站备用储能的功率与荷电状态约束。

12、作为进一步的技术方案，所述协同调度机制的数学模型包括：

13、建立基于5g与区块链协同调度的分布式能源系统的数学模型；

14、所述数学模型包括两个部分：

15、第一部分是各分布式能源节点的能量损耗；

16、第二部分是各节点间的通信带宽与数据传输时延的权衡；

17、数学模型中的通信带宽受物理限制。

18、作为进一步的技术方案，基于能源区块链的ies电力交易架构中，综合能源系统内用户均配备屋顶光伏设备，能在电量盈余或不足时与其他用户进行零售交易。

19、作为进一步的技术方案，基于能源区块链的ies电力交易架构还包括：

20、线路潮流约束、微电网内部产消用户间电力交易链、主网辅助交易链、阻塞管理交易链及互联网；

21、所述线路潮流约束用于约束区块链节点与所述微电网内部产消用户间电力交易链、主网辅助交易链、阻塞管理交易链；

22、所述微电网内部产消用户间电力交易链、主网辅助交易链、阻塞管理交易链之间通过互联网连接；

23、所述微电网内部产消用户间电力交易链用于记录产消者间的交易详情信息；

24、所述主网辅助交易链用于记录产消者余电并网交易信息；

25、所述阻塞管理交易链用于记录因违反潮流约束需管理的交易信息。

26、作为进一步的技术方案，所述协同调度机制的数学模型为：

27、

28、式中：目标函数z包含两个部分：第一部分是系统中各分布式能源节点的能量损耗，第二部分是系统中各节点间的通信带宽与数据传输时延的权衡，权重系数λ用于平衡能量损耗和通信延时对系统整体调度性能的影响，ci，j(t)代表节点i和节点j在时间t的通信带宽，di，j(t)代表数据传输时延；

29、通信带宽应该受到物理限制，约束如下：

30、

31、第二方面，公开了基于5g网络与区块链协同的分布式能源调控系统，包括：

32、ies电力交易架构构建模块，被配置为：建立基于能源区块链的ies电力交易架构，包括：区块链节点；；

33、将调控对象与ies电力交易架构中的区块链节点对接，所述区块链节点用于存储经安全验证的智能合约；

34、模型构建模块，被配置为：构建计及5g网络的分布式能源优化调度模型及协同调度机制的数学模型；

35、调度模块，被配置为：所述智能合约依据分布式能源优化调度模型和协同调度机制的数学模型生成调度指令，调度指令值在通过约束条件检查后被下发给发用电单元。

36、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

37、本发明技术方案中区块链节点与调控对象的对接是基础，确保了数据的安全和透明；分布式能源优化调度模型与协同调度机制的数学模型共同为智能合约提供了决策依据；智能合约利用这两个模型生成调度指令，确保调度的效率和合理性；约束条件检查是调度指令下发的最后一步，确保所有指令的有效性。上述方案形成一个闭环，从数据的采集、处理到指令的生成和执行，构成了一个完整的电力交易和调度体系。其中，通过5g网络实时上传能源节点数据，确保调度过程的实时性和精确性，显著提升了分布式能源系统的响应速度。利用区块链技术记录并验证交易数据，防止了数据篡改和欺诈行为，实现了能源交易数据的透明性和不可篡改性。引入智能合约自动化执行，依据系统实时状态和预定规则自动完成能源调度，极大提高了调控效率。通过优化调度模型，实现了能量损耗最小化和通信延时最小化，确保系统在能量分配过程中达到全局优化。

38、本发明技术方案解决了传统配电系统中的信息孤岛问题，有效整合各类能源数据，提高了资源利用效率，提升了能源交易的安全性，通过区块链技术的去中心化和不可篡改特性，保障了能源交易过程的安全性和透明。

39、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。