基于区块链的社区综合能源系统分散式能量管理机制

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cnanjr
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能源互联网是未来能源发展的主要方向。综合能源系统作为能源互联网的重要组成部分,包含了冷、热、气、水、电等多个能源系统,能在一定区域内实现源、网、荷、储各环节的异质能源耦合。由于综合能源系统具有运行方式灵活、可再生能源消纳率高等特点,因此一直是研究的热门课题。但在如今的能源格局之下,异质能源通常由不同的运营商分管,能源的供需两侧也较为割裂,造成了管理难协同,利益难分配等问题。区块链技术作为一种含有多种先进计算机技术的分布式记账系统,具有公开、透明、去中心化和不可篡改的特点。区块链技术具有很好的普适性,能够作为综合能源系统中能量管理计算的底层构架解决上述问题。为此,针对含有配电网、智能楼宇、热电联产和锅炉的社区综合能源系统,分析了区块链技术与社区综合能源系统及分散式算法的契合性。提出了建立供用能主体平等参与的分散式能量管理模型。考虑包含可削减负荷、可转移负荷以及光热-热泵供能设备的智能楼宇需求响应,建立了热电耦合的全社会福利最大化模型。应用拉格朗日乘子法将电网和热网每个时刻的全局约束加入原目标函数后,将原模型解耦为只包含本地约束的四类子模型。使用包含15个供用能主体的系统作为算例,证明了所提模型的有效性,并对比集中式能量管理模型和需求侧优先的分散式能量管理模型结果,得出所提模型具有更佳的能量优化策略和更平衡的收益分配方案。针对上述模型安全风险高和公平性难以验证的问题,进而提出了在分散式能量管理模型的基础上,应用区块链技术和区块链的层级结构建立社区级综合能源系统分散式能量管理机制。特别是在共识层,为提高raft共识机制的安全性,提出了基于VES生产函数的领导者竞选与评分机制,并增加监管者身份。通过算例验证了改进的raft共识机制可以识别节点背叛情况,保障了系统安全性。并通过对比有无区块链的能量管理计算,证明了所提的基于区块链的社区综合能源系统分散式能量管理机制具有良好的安全性和公平性。
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