曾鳴，程俊，王雨晴，李源非，楊雍琦，竇金月

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.162432

1 項(xiàng)目背景

能源互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源革命的關(guān)鍵平臺(tái)，理想的能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)包含集中式與分布式能源供應(yīng)、多元智能輸送網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)能、用戶等多個(gè)模塊，擁有復(fù)雜的能量流與信息流交互的分散式?jīng)Q策、自治系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自調(diào)度與生態(tài)化運(yùn)行。 區(qū)塊鏈作為一種公開透明的、去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)，技術(shù)特征與能源互聯(lián)網(wǎng)理念相吻合，其分散決策技術(shù)為能源互聯(lián)網(wǎng)群決策問題提供了解決之道，可以通過多模塊協(xié)同運(yùn)行實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)自治，未來(lái)有望成為推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

2 論文所解決的問題及意義

本文就區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式開展研究，首先從思維和技術(shù)角度分析區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)的兼容性；提出以區(qū)塊鏈技術(shù)為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架；在此基礎(chǔ)上，提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式及其控制流程；最后分析區(qū)塊鏈支撐能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治的關(guān)鍵技術(shù)體系。以期用區(qū)塊鏈技術(shù)解決能源互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜系統(tǒng)的決策運(yùn)行問題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分散式模塊化協(xié)同自治。

3 論文重點(diǎn)內(nèi)容

（1）以區(qū)塊鏈為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)基本框架

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，每個(gè)時(shí)段將該時(shí)段能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)集中式能源供應(yīng)、分布式能源供應(yīng)、多元智能輸送網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)能、用戶等多個(gè)模塊的數(shù)據(jù)信息匯總形成能源區(qū)塊，具體包括用能數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)、交易記錄等數(shù)據(jù)，并為保證區(qū)塊鏈的可追溯性與數(shù)據(jù)的不可篡改性，加蓋時(shí)間戳，以不可逆的時(shí)間維度與前一時(shí)段的能源區(qū)塊相連形成能源區(qū)塊鏈，完整記錄能源互聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行情況。

圖1 以能源區(qū)塊鏈為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)基本框架

（2）能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式及其控制流程

基于區(qū)塊鏈中的PoW（Proof of work）共識(shí)機(jī)制，能源互聯(lián)網(wǎng)中的各主體可根據(jù)區(qū)塊鏈中共享的用能數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等信息，針對(duì)能源利用、傳輸、供應(yīng)三個(gè)模塊中的某一模塊或多個(gè)模塊提出下一時(shí)段的運(yùn)行策略，各主體提出的運(yùn)行策略將被發(fā)送至能源互聯(lián)網(wǎng)中參與決策的所有主體并進(jìn)行比較，得到51%以上主體承認(rèn)其為最優(yōu)的運(yùn)行策略將成為下一時(shí)段能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行策略，同時(shí)提出此運(yùn)行策略的主體也將根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況獲得相應(yīng)獲得獎(jiǎng)勵(lì)，圖2為能源利用模塊最優(yōu)運(yùn)行策略確定過程，其他模塊的控制運(yùn)營(yíng)模式與之一致。

圖2 能源利用模塊最優(yōu)運(yùn)行策略確定過程

基于區(qū)塊鏈的能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式呈現(xiàn)“鏈?zhǔn)絻?yōu)化”的特點(diǎn)，按照能源利用模塊、供應(yīng)模塊、傳輸模塊的順序依次優(yōu)化，在優(yōu)化用能行為的基礎(chǔ)上合理安排能源供應(yīng)，進(jìn)而確定能源傳輸網(wǎng)絡(luò)的多能流最優(yōu)潮流分布，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)多模塊之間的協(xié)同。

圖3 能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊控制運(yùn)營(yíng)流程

4 結(jié)論

本文將區(qū)塊鏈技術(shù)引入能源互聯(lián)網(wǎng)，提出一種區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式：從思維和技術(shù)角度論證了區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)的兼容性；改進(jìn)現(xiàn)有的能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)理念，構(gòu)建了以區(qū)塊鏈為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)框架；基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的分布式運(yùn)行決策機(jī)制，提出了能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式及其控制流程；分別從區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)角度探討了促進(jìn)區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)。本文所提模式有望為能源互聯(lián)網(wǎng)分散決策、協(xié)同自治的實(shí)現(xiàn)提供一種可行的技術(shù)選擇。

引文信息

曾鳴, 程俊, 王雨晴, 等. 區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式初探[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2017, 37(13): 3672-3681.

ZENG Ming, CHENG Jun, WANG Yuqing, et al. Primarily Research for Multi Module Cooperative Autonomous Mode of Energy Internet Under Blockchain Framework [J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(13): 3672-3681(in Chinese)．

作者簡(jiǎn)介

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人曾鳴

華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心整合華北電力大學(xué)校內(nèi)外能源領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)科研力量，形成由經(jīng)濟(jì)管理、電氣、能源與動(dòng)力、可再生能源、信息與通信、人文社科等多學(xué)科、跨專業(yè)組成的科研團(tuán)隊(duì)。華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心主任曾鳴教授及其科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)化和人才培養(yǎng)方面取得豐富成果，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)揮重要的支撐作用。

新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是以華北電力大學(xué)“電力系統(tǒng)保護(hù)與動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，整合學(xué)校其他優(yōu)勢(shì)科技資源而形成的一個(gè)研究實(shí)體，2011年3月由科技部批準(zhǔn)建設(shè)，2014年9月通過專家驗(yàn)收。實(shí)驗(yàn)室面向我國(guó)規(guī)模化新能源開發(fā)、利用的重大需求，聚焦新能源電力系統(tǒng)的重大科技問題，以多學(xué)科交叉為基礎(chǔ)，開展創(chuàng)新性研究，主攻新能源電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)理論，深入研究規(guī)?；L(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源電力接入后對(duì)電力系統(tǒng)的影響與交互作用機(jī)理，建立大時(shí)間尺度緊密耦合且具有強(qiáng)隨機(jī)性的復(fù)雜電力系統(tǒng)分析、控制理論與方法的科學(xué)研究體系，為我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展以及新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐。

聲明

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