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 項目背景

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

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)塊鏈技術為支撐的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構框架；在此基礎上，提出基于區(qū)塊鏈技術的能源互聯(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)同自治的關鍵技術體系。以期用區(qū)塊鏈技術解決能源互聯(lián)網(wǎng)復雜系統(tǒng)的決策運行問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的分散式模塊化協(xié)同自治。

3 論文重點內(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，每個時段將該時段能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)集中式能源供應、分布式能源供應、多元智能輸送網(wǎng)絡、儲能、用戶等多個模塊的數(shù)據(jù)信息匯總形成能源區(qū)塊，具體包括用能數(shù)據(jù)、設備運行數(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，加蓋時間戳，以不可逆的時間維度與前一時段的能源區(qū)塊相連形成能源區(qū)塊鏈，完整記錄能源互聯(lián)網(wǎng)在各個時間段內(nèi)的系統(tǒng)運行情況。

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）共識機制，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)、設備參數(shù)、運行數(shù)據(jù)等信息，針對能源利用、傳輸、供應三個模塊中的某一模塊或多個模塊提出下一時段的運行策略，各主體提出的運行策略將被發(fā)送至能源互聯(lián)網(wǎng)中參與決策的所有主體并進行比較，得到51%以上主體承認其為最優(yōu)的運行策略將成為下一時段能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行策略，同時提出此運行策略的主體也將根據(jù)系統(tǒng)實際運行情況獲得相應獲得獎勵，圖2為能源利用模塊最優(yōu)運行策略確定過程，其他模塊的控制運營模式與之一致。

圖2 能源利用模塊最優(yōu)運行策略確定過程

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)“鏈式優(yōu)化”的特點，按照能源利用模塊、供應模塊、傳輸模塊的順序依次優(yōu)化，在優(yōu)化用能行為的基礎上合理安排能源供應，進而確定能源傳輸網(wǎng)絡的多能流最優(yōu)潮流分布，以此來實現(xiàn)多模塊之間的協(xié)同。

圖3 能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊控制運營流程

4 結論

本文將區(qū)塊鏈技術引入能源互聯(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：從思維和技術角度論證了區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)的兼容性；改進現(xiàn)有的能源互聯(lián)網(wǎng)結構理念，構建了以區(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)的分布式運行決策機制，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)角度探討了促進區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)融合的關鍵技術。本文所提模式有望為能源互聯(lián)網(wǎng)分散決策、協(xié)同自治的實現(xiàn)提供一種可行的技術選擇。

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]. 中國電機工程學報, 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)．

作者簡介

團隊負責人曾鳴

華北電力大學能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心整合華北電力大學校內(nèi)外能源領域的優(yōu)勢科研力量，形成由經(jīng)濟管理、電氣、能源與動力、可再生能源、信息與通信、人文社科等多學科、跨專業(yè)組成的科研團隊。華北電力大學能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心主任曾鳴教授及其科研團隊已經(jīng)在科學研究、產(chǎn)業(yè)化和人才培養(yǎng)方面取得豐富成果，對能源互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)揮重要的支撐作用。

新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室是以華北電力大學“電力系統(tǒng)保護與動態(tài)安全監(jiān)控”教育部重點實驗室為基礎，整合學校其他優(yōu)勢科技資源而形成的一個研究實體，2011年3月由科技部批準建設，2014年9月通過專家驗收。實驗室面向我國規(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，以多學科交叉為基礎，開展創(chuàng)新性研究，主攻新能源電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的基礎和應用基礎理論，深入研究規(guī)模化風能、太陽能等新能源電力接入后對電力系統(tǒng)的影響與交互作用機理，建立大時間尺度緊密耦合且具有強隨機性的復雜電力系統(tǒng)分析、控制理論與方法的科學研究體系，為我國能源可持續(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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（來源：中國電機工程學報）