基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法技术

本发明专利技术提供了一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其目的在于建立一种联盟链框架下的主动配电网电力市场交易体系，通过动态选取联盟节点，实现交易数据分布式存储并无需设置额外的第三方监管机构；同时基于上述交易体系，提出联盟链框架下主动配电网电力交易的详细认证方法，进而在此基础上，利用基于合作演化博弈的主动配电网电力交易优化模型对交易过程进行数学描述；模型求解结果可作为生成智能合约的依据，最终实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。

【技术实现步骤摘要】
基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法
本专利技术属于配电网电力市场交易
，更具体地，涉及一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法。
技术介绍
随着我国电力体制改革进一步深化，电网运营方式逐渐向市场化转变。配电网中大量的分布式电源由新能源供应商投资建设，可独立地向用户供电。同时，各类需求侧响应资源通过负荷聚合商的整合，不仅可以有效发掘负荷资源，还可以提供市场需要的辅助服务产品。这些机构在主动配电网中形成了独立的利益主体，其运行需考虑自身收益。在传统的电力市场中，配电网各主体之间的交易过程通常需要指定一个主导机构或者受信任的第三方(如交易中心)来协调和监管，并且交易记录大都集中存放，一旦系统故障或者遭到攻陷，将造成无法挽回的损失。同时，这种集中交易模式使得交易记录在一定程度上处于直接或间接被调取和访问的权限下，交易各方的私有数据安全无法得到有效保证。在深化改革后的电力市场中，相关利益主体增多、交易种类多样化、合同规则复杂化，对交易结算的管理及数据的风险防范都提出了更高要求。随着“互联网+”新业态的发展，区块链作为一种新型的信息化技术，能够对具备数字化能力的业务系统交易提供重要支撑。目前，区块链技术在电力市场的实际应用模式仍处在探索阶段。已有研究大都是从应用模式和整体框架上对区块链技术在能源系统的应用进行分析，较少涉及到电力市场中具体问题的解决。与此同时，市场环境下各电力交易主体共同参与主动配电网电力市场竞争，其运营目标通常为自身收益最高。博弈论作为一种先进的优化工具，为多决策主体优化问题提供了新的解决途径。现有博弈模型大都是在假定决策参与人具有完全理性的前提下进行的，事实上，对于实际电力市场博弈而言，各种随机因素都会影响到最终策略，博弈决策参与人往往仅具有有限理性。在此背景下，演化博弈论逐渐应用于电网运营分析。然而，利用演化博弈论分析主动配电网电力市场运营机制的研究并不多见，同时用以求解演化博弈模型的算法仍有待进一步研究。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其目的在于建立一种联盟链框架下的主动配电网电力市场交易体系，通过动态选取联盟节点，实现交易数据分布式存储并无需设置额外的第三方监管机构；同时基于上述交易体系，提出联盟链框架下主动配电网电力交易的详细认证方法。进而在此基础上，利用基于合作演化博弈的主动配电网电力交易优化模型对交易过程进行数学描述；模型求解结果可作为生成智能合约的依据，最终实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，包括下述步骤：步骤一、建立联盟链框架下主动配电网电力市场交易体系，所述交易体系中包含交易主体；步骤二、建立主动配电网电力市场交易主体的收益/成本数学模型；步骤三、根据所述交易主体的收益/成本数学模型，建立联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化博弈模型；步骤四、对步骤三中所述合作演化博弈模型进行处理，以得到主动配电网电力交易主体博弈结果，即得到联盟链框架下主动配电网电力交易主体优化决策结果,作为生成智能合约的依据，实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。进一步的，步骤一中，所述联盟链框架下主动配电网电力市场交易体系中共包含四类交易主体：配电网运营商(distributedsystemoperator,DSO)、分布式发电聚合商(distributedgenerationaggregator,DGA)、储能运营商(energystorageoperator,ESO)以及大用户(largeconsumer,LC)，其中，配电网运营商DSO整合配电网内小型分散负荷，并通过协调各方出力，提高其自身运营收益；分布式发电聚合商DGA整合各类分布式电源(distributedgeneration,DG)，通过售电获取收益；储能运营商ESO通过对电能进行低买高卖实现自身盈利；大用户LC则希望以较低成本购入电能满足自身需求。进一步的，所述交易体系中包含两类节点：即联盟节点(公共节点)和本地节点，其中联盟节点为不开放节点，其对联盟链数据具有完全可读及写入权限；本地节点则为半开放节点，需由联盟链内部授权才能参与读取和写入，并且其读写权限开放度有所限制；将DSO、DGA、ESO以及LC授权为半开放的本地节点，主要负责整合配电网内部各分布式资源，记录并上报可用供电电量和需求电量；联盟节点为联盟链中某一非特定节点，其由本地节点在电力交易中动态产生，联盟节点数据分布式存储在联盟链中，并具有可追溯性；联盟链中的所有交易记录按照时间戳形式保存在数据存储区；电力市场各参与单位的虚拟地址和网络账户的映射关系保存在账户存储区；而交易服务则用以保证各主体交易的正常进行和停止。进一步的，步骤二中所述的主动配电网电力市场交易主体收益/成本数学模型包含：DSO售电收益、DSO运维及购电成本模型；DGA售电收益、DGA可再生能源政策补贴收益及DGA运维成本模型；ESO售电收益、ESO购电成本及ESO维护成本模型；LC购电成本模型。进一步的，步骤三中，建立联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化博弈模型包含以下几个阶段：计量认证；策略优化及生成智能合约；工作量证明；交易验证及达成共识；交易结算。进一步的，所述计量认证具体为：交易主体利用特定的公钥kpub,m和私钥kpri,m，生成带有时间戳的交易认证信息和传输地址，并向全网广播自身购、售电信息，此时交易主体m广播的信息可表示为：Im＝{[Qsell,morQbuy,m]|T|Apub,m}式中，Im表示主体m的信息广播集合；Qsell,m和Qbuy,m分别表示主体m在一个交易周期内的各时段售电或购电电量信息；T为交易周期时长；Apub,m表示主体m通过公钥kpub,m计算得到的节点地址。进一步的，所述策略优化及生成智能合约阶段包括如下步骤：(1)建立外层优化目标函数所述外层优化目标函数以各电力交易主体自身收益最大为目标建立多目标函数{FDSO,FDGA,FESO,FLC}：式中，FDSO、FDGA、FESO和FLC分别为DSO、DGA、ESO和LC的运营收益函数；(2)建立内层优化目标函数内层优化目标为使配电网内部各主体经济收益之和最大，其目标函数为：maxFin＝FDSO+FDGA+FESO+FLC式中，Fin为内层优化目标；(3)建立各交易主体以及配电网约束，包括：配电网运营商约束、分布式发电聚合商约束、储能运营商约束、大用户约束、售购电平衡约束，其中配电网运营商约束包括DSO从配电网自身发电集合得到的电量约束、DSO电量平衡约束、DSO售电电价约束；分布式发电聚合商约束包括DGA发电电量约束、DGA售电量约束、DGA售电电价约束；储能运营商约束包括储能充放电电量约束、储能装置充放电状态约束、储能装置荷电状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：包括/n步骤一、建立联盟链框架下主动配电网电力市场交易体系，所述交易体系中包含交易主体；/n步骤二、建立主动配电网电力市场交易主体的收益/成本数学模型；/n步骤三、根据所述交易主体的收益/成本数学模型，建立联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化博弈模型；/n步骤四、对步骤三中所述合作演化博弈模型进行处理，以得到主动配电网电力交易主体博弈结果，即得到联盟链框架下主动配电网电力交易主体优化决策结果,作为生成智能合约的依据，实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：包括
步骤一、建立联盟链框架下主动配电网电力市场交易体系，所述交易体系中包含交易主体；
步骤二、建立主动配电网电力市场交易主体的收益/成本数学模型；
步骤三、根据所述交易主体的收益/成本数学模型，建立联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化博弈模型；
步骤四、对步骤三中所述合作演化博弈模型进行处理，以得到主动配电网电力交易主体博弈结果，即得到联盟链框架下主动配电网电力交易主体优化决策结果,作为生成智能合约的依据，实现联盟链框架下主动配电网电力交易的决策优化。


2.如权利要求1所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：步骤一中，所述联盟链框架下主动配电网电力市场交易体系中共包含四类交易主体：配电网运营商DSO、分布式发电聚合商DGA、储能运营商ESO以及大用户LC，其中，配电网运营商DSO整合配电网内小型分散负荷，并通过协调各方出力，提高其自身运营收益；分布式发电聚合商DGA整合各类分布式电源，通过售电获取收益；储能运营商ESO通过对电能进行低买高卖实现自身盈利；大用户LC则希望以较低成本购入电能满足自身需求。


3.如权利要求1所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：所述交易体系中包含两类节点：即联盟节点和本地节点，其中联盟节点为不开放节点，其对联盟链数据具有完全可读及写入权限；本地节点则为半开放节点，需由联盟链内部授权才能参与读取和写入，并且其读写权限开放度有所限制；将DSO、DGA、ESO以及LC授权为半开放的本地节点，主要负责整合配电网内部各分布式资源，记录并上报可用供电电量和需求电量；联盟节点为联盟链中某一非特定节点，其由本地节点在电力交易中动态产生，联盟节点数据分布式存储在联盟链中，并具有可追溯性；联盟链中的所有交易记录按照时间戳形式保存在数据存储区；电力市场各参与单位的虚拟地址和网络账户的映射关系保存在账户存储区；而交易服务则用以保证各主体交易的正常进行和停止。


4.如权利要求1所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：步骤二中所述的主动配电网电力市场交易主体收益/成本数学模型包含：DSO售电收益、DSO运维及购电成本模型；DGA售电收益、DGA可再生能源政策补贴收益及DGA运维成本模型；ESO售电收益、ESO购电成本及ESO维护成本模型；LC购电成本模型。


5.如权利要求1所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：步骤三中，建立联盟链框架下主动配电网电力交易主体合作演化博弈模型包含以下几个阶段：计量认证；策略优化及生成智能合约；工作量证明；交易验证及达成共识；交易结算。


6.如权利要求5所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：所述计量认证具体为：交易主体利用特定的公钥kpub,m和私钥kpri,m，生成带有时间戳的交易认证信息和传输地址，并向全网广播自身购、售电信息，此时交易主体m广播的信息表示为：
Im＝{[Qsell,morQbuy,m]|T|Apub,m}
式中，Im表示主体m的信息广播集合；Qsell,m和Qbuy,m分别表示主体m在一个交易周期内的各时段售电或购电电量信息；T为交易周期时长；Apub,m表示主体m通过公钥kpub,m计算得到的节点地址。


7.如权利要求5所述的基于联盟链框架的主动配电网电力交易主体优化决策方法，其特征在于：所述策略优化及生成智能合约包括如下步骤：
(1)建立外层优化目标函数
所述外层优化目标函数以各电力交易主体自身收益最大为目标建立多目标函数{FDSO,FDGA,FESO,FLC}：



式中，FDSO...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶畅，丁凯，曹侃，钱一民，陈乔，李伟，胡畔，王易，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42