CN111178682A - 一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，包括以下步骤：智能电网发布DR事件信号；通过智能终端广播DR事件信号；广播冗余量以及需求量；构建区块链电力分布式账本；进行DR事件的用户匹配与资源整合，构建点对点交易智能合约。本发明设计合理，用于智能电网中的分布式管理、控制和DR验证，通过区块链的特性实现可跟踪和防篡改的灵活***易以及近乎实时的DR验证，确保高可靠性和分散操作，整个需求响应管理平台由多个对等节点构成，包括电力生产方、电力公司、用户、负荷集成商、监管机构等，这些利益相关者都可以通过以区块链为基础的架构平台进行交互协调，支持全面分散的能源需求和发电配合，确保电网稳定的运作。
Description
技术领域
本发明属于配电网技术领域，尤其是一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法。
背景技术
电力需求响应(Demand Response，DR)是由政府支持的电力资源合理分配，减小整体电力负荷的重要手段，旨在改变电力用户的用电方式，降低或转移高峰用电需求，需求响应的实施需要依靠市场机制、通过特殊的激励政策、价格体系或者两者结合的方式促使用户改变用电模式，进而达到管理电力短缺，该手段相比于新建和运行昂贵的峰荷发电机组或者启用快速调峰等方法要更加经济，也可以减少国家使用行政手段为均衡用电负荷而对用户的强制限电的情况。在我国，拥有并经营国家供电***的电力企业的供电义务相对发达国家较为有限，经常出现电力供不应求的情况，电力公司也无法再现行价格上完全满足所有用户的用电需求。随着中国市场经济改革的进一步深化，市场驱动的需求响应措施被逐渐引入电力***来补偿电力短缺，相比于行政化配给制度更加公平化，也兼顾了用电方的实际用电情况，达到了双赢的目的。
需求响应的加快实施也使得售电侧市场的不断开放，零售商和消费者在一定价格下签订供电合同，然后经过许多程序在电力批发市场上购买足够的电量和辅助服务来履行这些合同，需求侧大量的分散资源逐步被纳入到电网的互动范畴，这对电网底层的基础管理架构以及交易的安全性带来了巨大的挑战。需求响应业务又需要电网企业、负荷集成商、服务供应商等多方的参与，在保障电力***的安全性和交易的公平性的前提下，交易方式可以采用成本补偿制、价值核算制、双边合同、投标市场或者实时竞价等方式，但这其中涉及了大量的信息流、资金流操作，对于传统的中心化管理模式，一旦中心节点出现问题，将会导致灾难性的后果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、准确有效的基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、智能电网发布DR事件信号；
步骤2、通过智能终端广播DR事件信号；
步骤3、广播冗余量以及需求量；
步骤4、构建区块链电力分布式账本；
步骤5、进行DR事件的用户匹配与资源整合；
步骤6、构建点对点交易智能合约。
而且，所述步骤1的具体实现方法为：通过物联网智能计量设备收集到的电力供应与消耗的数据，进行需求响应总量的计算，制定需求响应方案及需求响应规则信号，启动一个DR事件，该DR事件内容包括调整用电负荷响应的总量值以及在调整时间段内对用户的相关财务补贴与激励价格。
而且，所述步骤2的具体实现方法为：通过智能终端将DR事件广播到每一个用电方和供电方，用电方通过接受需求响应投标信号并检查自身能源需求与发电量之间的平衡状态，然后发送用电方期望减少或者增加电能值的任务请求到区块链中的各个节点。
而且，所述步骤3的具体实现方法为：供电方根据DR事件发生时间段，计算除去必要提供的电力能源外的电能冗余量L1，将该电能冗余量L1发送到每一个区块链中的节点用户；其他节点验证收到的需求响应信号以及其他用户的期望或减少的电能的请求信号，根据自身相关因素能够提供的响应量L2或者需要接收的响应量Di向区块链中的每一个节点发布数据广播。
而且，所述步骤4构建的区块链电力分布式账本是指：电力公司或者政府侧的节点拥有创新新区块的中央权限，每个用户节点都会保存一个本地的电力数据账本副本，使用区块链的互联共识算法确保所有节点都可以公开的查阅电力数据账本中的交易信息、电力补偿价格表；每一个节点通过物联网连接的电能计量设备，并将有关能源生产或能耗值的监视数据以区块的形式记录在总账目中。
而且，所述步骤5的具体实现方法为：通过区块链节点中的分布式账本以及需求响应实施过程中每个节点的需求情况，将节点的主要电力数据分为供电方提供电力冗余量L1，单个节点用户提供的电力需求响应量Di，用电方提供的电力冗余量L2，电力政府部门通过物联网电力计量设备得到的需求响应总量Q，建立区块链数据分析算法，将所有数据进行用电户点对点的匹配与整合，使得满足以下约束：
而且，所述步骤6的具体实现方法为：将区块链中的冗余量与响应量进行自动匹配与整合之后，通过电力需求方用户的物联网智能电力计量设备提出的电力数据绘制期望能量曲线与实际检测能量的差值，评估已经完成的冗余量与响应量的匹配真实性，若匹配真实，则根据区块链中记录的各个用户方以及电力监管机构发布的电力补贴值，生成智能合约并提供违反合约的节点用户惩罚和激励的相关规则；若匹配虚假，则由智能合约启动新的DR事件，并将相关DR信号和相关的惩罚和激励传给感兴趣的用户节点与供电方，直到生成合理的智能合约。
而且，所述智能合约是以一种程序化的方式保证电力能源在DR事件期间需求灵活调整、对参与响应用户相关的激励和惩罚率计算、平衡电力能源需求和生产的规则，智能合约的生成会触发节点用户双方DR事件交易的开始，通过区块链中各节点用户发布的实时电力报价自动确定DR事件触发时段合理的价格并完成资金的转移，完成交易。
而且，所述步骤7的具体实现方法为：拥有中央权限的电力公司或者政府侧的节点通过区块链本地记录的电力交易账本进行DR事件的效果评估，通过链下数据处理对所有参与DR事件的用户进行评估，通过DR事件完成的良好度对所有参与DR事件的节点用户进行排序，进行积分制奖励排名，积分较高的用户或供电方将享有下一次DR事件的选择优先权以及获得相应的补贴奖励。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明使用区块链节点存储的分布式分类账单以及多因素验证增强了平台可信赖性并保留数据的完整性；通过消除中间商降低成本以及点对点的需求响应参与方的匹配，加快了需求响应事件的完成速度，增加用户侧参与度，保证了需求响应实施的公平性，通过智能合约构建促进用电方和用电方、供电方与用电方的消费级别的剩余发电量交换，使消费者可转变为生产者，提供额外的存储空间，从而帮助变电站与大众能源***保持平衡。
2、本发明采用区块链技术构建需求响应管理平台，电力公司或者配电***的运营商可以利用区块链获知需求响应参与用户的基本交易情况来评估DR完成的良好度，制定相应的补贴激励政策以及惩罚机制，相对于传统中心化的需求响应管理平台减少了数据整理、验证和清算的复杂度，增加了用户的参与度与自主选择权，能够有效控制需求响应参与用户数量以及监控某些虚假用户发送错误响应值扰乱需求响应管理平台的行为。
3、本发明可以用于智能电网中的分布式管理、控制和DR验证，通过区块链的特性实现可跟踪和防篡改的灵活***易以及近乎实时的DR验证，确保高可靠性和分散操作，整个需求响应管理平台由多个对等节点构成，包括电力生产方、电力公司、用户、负荷集成商、监管机构等，这些利益相关者都可以通过以区块链为基础的架构平台进行交互协调，支持全面分散的能源需求和发电配合，确保电网稳定的运作。
附图说明
图1是参与需求响应的主要用户关系示意图；
图2是本发明的基于区块链技术的需求响应管理平台架构图；
图3是本发明的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
本发明采用区块链技术实现智能电网需求响应控制功能。区块链技术是一种用来开发分散的网络拓扑和制定交易的分布式控制方式，如图2所示的区块链基础架构平台所具有的共识机制、安全机制、存储通信管理可全面支撑供需互动的开展。在电网多级调度中心的调控下承载能量流的电网与不同发电企业通过统一的电力交易平台进行电量的中长期或日前交易，不符合能源互联网“开放、对等、互联、分享”的特性，而区块链除了数字货币领域的规模化应用外，在能源交易、银行间联合贷款清算等领域的应用正处于快速发展阶段。区块链技术的分布式、智能性、市场性以及融合性与智能电网相契合，二者的融合点包括可信交互、智能交易、协同调度、***四个面，可信交互即通过区块链支撑智能电网各类节点的可信交互机制，智能交易是指在智能电网在去中心化下各售电公司、用户与发电方互补能源节点，用户端与各微网之间实现自主智能交易，通过区块链支撑智能电网在调度部分去中心化实现发电方，输送方，负荷集成商等，各方协同调度完成资源合理分配，最后通过区块链技术的不可篡改、不可否认、可追溯性和安全性建立智能电网的***机制。
基于区块链技术的需求响应管理平台可以用于智能电网中的分布式管理、控制和DR验证，通过区块链的特性实现可跟踪和防篡改的灵活***易以及近乎实时的DR验证，确保高可靠性和分散操作，整个需求响应管理平台由多个对等节点构成，包括电力生产方(供电方)、电力公司、用户、负荷集成商、监管机构等，这些利益相关者都可以通过以区块链为基础的架构平台进行交互协调，支持全面分散的能源需求和发电配合，确保电网稳定的运作。
基于上述需求响应管理平台，本发明提供一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤1、智能电网发布DR事件信号。
在本步骤中，首先通过物联网智能计量设备收集到的电力供应与消耗的数据，进行需求响应总量的计算，制定需求响应方案及需求响应规则信号，启动一个DR事件，该事件内容包括调整用电负荷响应的总量值以及在调整时间段内对用户的相关财务补贴与激励价格等。
步骤2、通过智能终端广播DR事件信号。
在本步骤中，通过智能终端(包括智能手机、平板电脑、PC端等)上的应用软件进行发布到每一个用电方和供电方，用电方通过接受需求响应投标信号并检查自身能源需求与发电量之间的平衡状态，然后发送用电方期望减少或者增加电能值的任务请求到区块链中的各个节点。
步骤3、广播冗余量L以及需求量Di。
在本步骤中，供电方根据DR事件发生时间段，计算除去必要提供的电力能源外的电能冗余量L1，将该冗余值发送到每一个区块链中的节点用户(包括输电***的运营商、售电方、负荷集成商，各类用户等)。其他节点验证收到的需求响应信号以及其他用户的期望或减少的电能的请求信号，根据自身相关因素(该时段设备启动数量及用电消耗情况、减少电力使用对自身造成的损失值等)能够提供的响应量L2或者需要接收的响应量Di向区块链中的每一个节点发布数据广播。
步骤4、构建区块链电力分布式账本。
在本步骤中，电力公司或者政府侧的节点拥有创新新区块的中央权限，每个用户节点都会保存一个本地的电力数据账本副本，使用区块链的互联共识算法确保所有节点都可以公开的查阅电力数据账本中的交易信息、电力补偿价格表等。在智能电网中构建管理区块链的分布式账单，每一个节点通过物联网连接的电能计量设备，并将有关能源生产或能耗值的监视数据以区块的形式记录在总账目中，这种点对点分布式的能源网络，可以维护分类账目的副本，当有注册新的能源数据时该副本将自动更新。
步骤5、进行DR事件的用户匹配与资源整合。
在本步骤中，通过区块链节点中的分布式账本以及需求响应实施过程中每个节点的需求情况，可以将节点的主要电力数据分为供电方提供电力冗余量L1，单个节点用户提供的电力需求响应量Di，用电方提供的电力冗余量L2，电力政府部门通过物联网电力计量设备得到的需求响应总量Q。建立区块链数据分析算法，将所有数据进行用电户点对点的匹配与整合，使得满足以下约束：
步骤6、构建点对点交易智能合约。
在本步骤中，将区块链中的冗余量与响应量进行自动匹配与整合之后，通过电力需求方用户的物联网智能电力计量设备提出的电力数据绘制期望能量曲线与实际检测能量的差值，评估已经完成的冗余量与响应量的匹配真实性，若匹配真实，则根据区块链中记录的各个用户方以及电力监管机构发布的电力补贴值，生成智能合约并提供违反合约的节点用户惩罚和激励的相关规则。若匹配虚假，则由智能合约启动新的DR事件，并将相关DR信号和相关的惩罚和激励传给感兴趣的用户节点与供电方，直到生成合理的智能合约。智能合约的生成会触发节点用户双方DR事件交易的开始，通过区块链中各节点用户发布的实时电力报价自动确定DR事件触发时段合理的价格并完成资金的转移，完成交易。
所述智能合约是以一种程序化的方式保证电力能源在DR事件期间需求灵活调整、对参与响应用户相关的激励和惩罚率计算、平衡电力能源需求和生产的规则。
步骤7、评估需求响应效果。
在本步骤中，拥有中央权限的电力公司或者政府侧的节点通过区块链本地记录的电力交易账本进行DR事件的效果评估，通过链下数据处理对所有参与DR事件的用户进行评估，通过DR事件完成的良好度对所有参与DR事件的节点用户(包括供电方与用电方)进行排序，进行积分制奖励排名，积分较高的用户或供电方将享有下一次DR事件的选择优先权以及获得相应的补贴奖励。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、智能电网发布DR事件信号；
步骤2、通过智能终端广播DR事件信号；
步骤3、广播冗余量以及需求量；
步骤4、构建区块链电力分布式账本；
步骤5、进行DR事件的用户匹配与资源整合；
步骤6、构建点对点交易智能合约。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：通过物联网智能计量设备收集到的电力供应与消耗的数据，进行需求响应总量的计算，制定需求响应方案及需求响应规则信号，启动一个DR事件，该DR事件内容包括调整用电负荷响应的总量值以及在调整时间段内对用户的相关财务补贴与激励价格。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：通过智能终端将DR事件广播到每一个用电方和供电方，用电方通过接受需求响应投标信号并检查自身能源需求与发电量之间的平衡状态，然后发送用电方期望减少或者增加电能值的任务请求到区块链中的各个节点。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤3的具体实现方法为：供电方根据DR事件发生时间段，计算除去必要提供的电力能源外的电能冗余量L1，将该电能冗余量L1发送到每一个区块链中的节点用户；其他节点验证收到的需求响应信号以及其他用户的期望或减少的电能的请求信号，根据自身相关因素能够提供的响应量L2或者需要接收的响应量Di向区块链中的每一个节点发布数据广播。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤4构建的区块链电力分布式账本是指：电力公司或者政府侧的节点拥有创新新区块的中央权限，每个用户节点都会保存一个本地的电力数据账本副本，使用区块链的互联共识算法确保所有节点都可以公开的查阅电力数据账本中的交易信息、电力补偿价格表；每一个节点通过物联网连接的电能计量设备，并将有关能源生产或能耗值的监视数据以区块的形式记录在总账目中。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤5的具体实现方法为：通过区块链节点中的分布式账本以及需求响应实施过程中每个节点的需求情况，将节点的主要电力数据分为供电方提供电力冗余量L1，单个节点用户提供的电力需求响应量Di，用电方提供的电力冗余量L2，电力政府部门通过物联网电力计量设备得到的需求响应总量Q，建立区块链数据分析算法，将所有数据进行用电户点对点的匹配与整合，使得满足以下约束：
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤6的具体实现方法为：将区块链中的冗余量与响应量进行自动匹配与整合之后，通过电力需求方用户的物联网智能电力计量设备提出的电力数据绘制期望能量曲线与实际检测能量的差值，评估已经完成的冗余量与响应量的匹配真实性，若匹配真实，则根据区块链中记录的各个用户方以及电力监管机构发布的电力补贴值，生成智能合约并提供违反合约的节点用户惩罚和激励的相关规则；若匹配虚假，则由智能合约启动新的DR事件，并将相关DR信号和相关的惩罚和激励传给感兴趣的用户节点与供电方，直到生成合理的智能合约。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述智能合约是以一种程序化的方式保证电力能源在DR事件期间需求灵活调整、对参与响应用户相关的激励和惩罚率计算、平衡电力能源需求和生产的规则，智能合约的生成会触发节点用户双方DR事件交易的开始，通过区块链中各节点用户发布的实时电力报价自动确定DR事件触发时段合理的价格并完成资金的转移，完成交易。
9.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的需求响应管理平台的控制方法，其特征在于：所述步骤7的具体实现方法为：拥有中央权限的电力公司或者政府侧的节点通过区块链本地记录的电力交易账本进行DR事件的效果评估，通过链下数据处理对所有参与DR事件的用户进行评估，通过DR事件完成的良好度对所有参与DR事件的节点用户进行排序，进行积分制奖励排名，积分较高的用户或供电方将享有下一次DR事件的选择优先权以及获得相应的补贴奖励。
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