基于区块链的配电网能效自动化管理方法

随着可再生能源的发展和分布式电源的推广,电网需求侧能效管理工作将逐步由集中式优化调度计算转向分布式计算。物联网技术和区块链技术的进步将为实现能效管理系统的分布式系统提供技术基础。本文提出了一种基于物联网智能电表和微电网的多用户分布式能效管理系统,并通过提出的非合作博弈论模型对家用电设备进行调度计算,成功实现了降低用户家庭电费支出和整个社区微电网能耗总成本的目标。用户可在家庭的分布式能源、社区微电网以及公用电网三种中择优选择购电,并在博弈中优化自己的日常家电使用策略,使得市场所有用户都可将能源消耗成本降至最低,实现纳什平衡。在此基础上,该模型运用区块链技术为参与者之间提供可靠的、安全的、私密的通信媒介,实现用户家电设备的智能监控并通过智能合约对用电量进行计费。算例分析结果表明,该方法能最大限度地降低能耗总成本和各用户能耗成本。     

面向分布式能源的智能微电网云平台系统设计

分布式可再生能源发电在能源互联网技术快速发展的推动下,不仅有助于能源的就地消纳,且因便于实现多能互补和提高能源效率而受到越来越多的重视,是能源企业拓展新能源产业发展空间并实现转型发展的有效路径。介绍了智能微电网云平台的概念,阐述了基于大数据云计算技术的智能微电网在分布式能源接入中的作用和面临的挑战,结合神华科技创新基地的应用场景,融合碳足迹、绿证交易与售电业务,针对风电、光伏、氢能利用与储能在用户侧高比例多源融合的需求,提出了一套面向分布式可再生能源的微电网监控云平台的系统架构与关键技术路线,描绘了智能微电网云平台系统的应用前景与商业路线图。     

基于区块链智能合约的分布式发电市场化交易机制研究

随着分布式电源等多主体参与市场竞争,如何有效地激发分布式发电用户的自主交易积极性,并保证其公平、公开、合理性,是推进分布式发电市场化交易的研究重点之一。在可交易能源系统的背景下,基于区块链智能合约技术提出了一种去中心化的分布式发电市场化交易机制,包括报价、审核、竞价、出清、结算机制,实现产消用户之间的P2P电能交易;并提出建立一种代理用户交易决策的模型,通过负荷预测技术以及对实时电价、市场成员报价的分析,以用户经济最优为目标,帮助用户进行交易决策;最后演示了简单的智能合约部署。     

含分布式电源P2P交易的社区微网运营机制

随着越来越多的分布式电源通过微网接入配电网,在微网中开展基于分布式交易机制的新能源交易可以有效提高分布式主体的效益,促进新能源的投资建设。文章构造可交易能源系统在社区微网运营中的应用场景,建立适合含有分布式电源和储能的社区微网用户之间的P2P交易模型。微网用户可以在P2P市场中对需求或多余电量以按报价支付的方式交易,将交易形成智能合约,存储在分布式网络中并自动执行。最后用实际微网的仿真算例验证新能源分布式交易对社区微网中所有用户效益的促进作用。     

分布式电源与微电网考虑需求侧响应机制下的经济效益分析

面对化石能源日益枯竭和化石燃料利用带来的环境污染等问题,在大力发展可再生能源和智能电网技术政策驱使下,大规模的分布式电源与微电网接入配电网。但是,分布式电源接入配电网增加了电力调度、运行管理和市场交易难度,同时,对配电网保护、运行机制和经济效益产生了很大影响。从经济性、环境效益和可靠性等方面分析了智能电网环境下,分布式电源与微电网经济型运行特性,对于分布式电源与微电网参与电网电价机制和需求侧响应,提出了响应模型,进而更好地服务电力用户。     

能源互联网环境下用户侧微电网的形态及优化运行

随着能源互联网的发展,各类新技术将最先接入用户侧微电网,改变传统的发电、用电以及运营模式。用户侧微电网融合多种分布式能源、储能设备以及可控负荷,为能源互联网环境下更加灵活、高效的能源转换和利用提供支撑。对能源互联网环境下用户侧微电网的形态、关键技术和运营模式进行了展望,并研究了微电网内部和微电网间的协调运行方式。基于分布式电源功率预测与用户负荷预测技术,提出了用户侧微电网优化运行方法。运用分布式模型预测控制技术在线更新预测信息和微电网运行状态,优化上下层运行策略从而收敛于最优平衡状态,为用户侧微电网的调度和运行提供了参考。     

商业型用户侧微电网典型拓扑设计与分析

随着分布式能源发电的快速发展,对接入分布式电源的用户侧微电网进行拓扑分析和系统设计,是保证高渗透率用户侧微电网安全稳定运行的关键。从商业型用户侧微电网特点出发,对分布式电源接入用户侧微电网的方式进行研究,设计分析分布式电源接入商业住宅型、办公型用户侧微电网的典型拓扑,旨在促进用户侧微电网可靠建设与发展。     

含小型冷热电联产的微电网系统经济运行

微电网能够有效利用各种分布式电源,其灵活、智能的控制特点,在解决能源短缺、环境保护和改善电能质量等方面表现出极大潜能。微电网不仅解决了分布电源的大规模接入问题,还能为用户带来经济上和环境上多方面的效益。建立了含小型冷热电联产的微电网系统在与外部配网系统并网状态下经济运行的数学模型以及成本优化的广义公式,提出的成本函数综合考虑了各种分布式电源的运行和维护费用、燃料消耗费用以及购售电费用等。最后,以某小区具体用能情况为例,给出了算例分析。     

分布式电源接入用户及用户侧微电网双向电能计量问题

随着分布式电源以及基于分布式电源的用户侧微电网的应用越来越广泛,用户与电网之间双向的电能流动使得传统的计量方式需要相应做出改变。分析了分布式电源接入用户及用户侧微电网双向计量的需求,重点讨论了分布式发电的独立计量方式,梳理了分布式发电并网引起的谐波、电压暂降、短时中断与闪变等电能质量问题对计量误差产生的影响,总结了智能电表通讯接口、协议、精确计量算法的现状和发展趋势以及智能电表在未来智能电网中的地位与作用,并提出了双向计量的模式和未来发展的方向。     

智能电网条件下微电网接入的配电网综合效益研究

在智能电网的发展过程中,配电网需要从被动式的网络向主动式的网络转变,这种网络利于分布式发电的参与,能更有效地连接发电侧和用户侧,使得双方都能实时地参与电力系统的优化运行。而微电网这种新型的网络结构恰是实现主动式配电网的一种有效的方式,开发和延伸微电网的概念能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入,使传统电网向智能网络过渡。微电网先进的控制系统和灵活的运行方式恰好满足了智能电网的要求,并且整合了高比重的可再生能源发电,提高了系统的整体效率和灵活性。     

基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法

随着国家对电力市场改革的不断推进和售电市场的开放,以分布式电源为主体的电能产消者进入市场。传统的集中式电能交易不利于提高电能产消者的交易积极性,同时存在交易效率低、目标大易受攻击、数据丢失找回难度大、交易信息不透明等问题。基于上述问题,提出基于区块链技术和改进型拍卖算法的微电网交易方法。首先,提出利用双链结构完成微电网电能安全交易,利用信息链完成交易双方的认证及准入,利用交易链完成交易双方代币及电能的交换,交易双方通过签署智能合约完成无第三方信任机构的交易结算,避免坏账的产生;然后,提出利用改进型拍卖算法完成电能消费订单与产消者之间的匹配,以距离、时间及经济等因素共同影响最终的匹配结果,保障电能合理分配。算例结果表明,基于区块链和改进型拍卖算法的微电网电能交易方法可以完成微电网内部的直接交易,订单与产消者得到了合理的匹配,保障了微电网电能交易的公平性、高效性、安全性。     

基于区块链技术的微网自适应定价策略及经济调度方法

单个微网应对各类分布式电源出力不确定性的能力有限,区域内多微网进行功率交互是提高可再生能源就地消纳率的有效手段。然而传统集中式交易平台存在平台运维成本高、资金结转不及时、交易信息不透明等问题。在此情况下,以区块链的分布式数据存储和点对点交易技术为基础,设计了多微网电能交易智能合约辅助微网决策。在多微网交易市场能量协调体系下,微网首先采用可调鲁棒优化制定考虑可再生能源出力不确定性的调度方案;其次调用多微网交易市场判定智能合约判定市场交易模式;然后基于智能电表完成自适应定价并调用分布式交易智能合约完成交易匹配;最后把交易匹配结果作为单微网可调鲁棒优化的输入循环探索可行解。最终选出了经济性较好的解作为微网在最恶劣分布式电源出力场景下的微网日前经济调度方案。通过算例验证了所提区块链辅助决策下微网日前鲁棒经济调度方法的有效性。     

基于区块链的园区微网分布式电力交易实现机制综述

在开放的电力市场环境下,分布式电源发展迅速。分布式电力交易迎来了前所未有的发展机遇,可有效支撑园区微网运营商实现多能源互补和协同优化,促进园区微网数字化、经济化、低碳化运营。在此背景下,首先对区块链技术和分布式电力市场的契合度进行了分析,并基于分布式电力交易和区块链的特性构建了基于区块链的园区微网分布式交易框架模型。其次,对基于区块链的多元分布式电力交易的实现机制（包括智能合约、共识机制以及跨链技术）进行了分析,最后给出了不同实现机制所面临的风险挑战。     

适用于微电网区块链的信用共识机制

相对于传统电力市场,微电网准入门槛低、用户个体趋利性强、分布式电能设备产能不稳定等问题可能使得微电网交易陷入信任危机。为此,文中提出了适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制。首先,分析常用的共识机制及其在微电网应用场景中的缺陷。同时,设计了微电网电能交易区块链账户节点属性,改进了基于区块链的微电网电能交易流程。然后,建立微电网节点信用值评定机制,完成了节点信用值的公开、公平评定。最后,提出了基于信用证明的共识机制(PoCS),实现信用值影响共识过程,经济因素激励用户节点维护信用值。仿真结果证明,所提出的适用于微电网电能交易区块链的信用共识机制及微电网电能交易的智能合约能够以经济收益激励信用高的节点,抑制微电网内的节点失信现象。     

含分布式电源和储能装置的微电网控制技术

大多数分布式发电系统存在发电功率及负荷随机性强、波动性大的特点,造成了分布式电源的应用难题。而配置了合理储能环节的微网,作为分布式电源的主要载体,为分布式电源并入传统电网提供了可能。研究了含分布式电源的微网控制技术,采用了基于改进下垂特性的控制技术来实现分布式电源的功率平衡,有效地保证了微网运行的可靠性。同时采用相应的控制技术对微网的储能装置进行改造,提高了能量缓冲的功能,保证了系统的安全性。     

智能微网运行的低碳综合效益分析

从用电侧的能源条件和负荷需求入手,设计规划了智能微网主要发电单元的装机容量,并从经济性和低碳化两个方面分析了智能微网运行的效益形成机理,进而利用低碳经济要素将两方面效益统一,提出了低碳综合效益的概念.结合智能微网的建设成本,建立了智能微网运行的低碳综合效益分析模型,阐述了以低碳综合成本最低为目标的智能微网日前调度原则,并依据典型的智能微网设计方案所提出的模型对智能微网的投资收益情况进行了分析.结果表明:智能微网的运行方式与传统电网相比,有着很大的低碳综合效益优势;参与到电网互动的智能微网,能够发挥其成本调节作用和灵活运行能力;未来通过降低分布式能源的发电成本,优化电力市场电价系统,加快低碳经济的开展,可达成智能微网运行的经济性与低碳性的高度统一     

分布式新能源接入电网的电能质量问题

分布式电源的接入给电网的系统规划、电能质量、继电保护等方面带来诸多问题。从电能质量的角度,分析了风电、太阳能光伏发电和微型燃气轮机三种常见的分布式电源并网产生的电能质量问题及目前常用的改善方法,阐述了微电网技术在多种分布式电源混合接入电网中的作用。探讨了在智能电网框架下,分布式电源微电网的电能质量的研究方向。     

Multi-agent approach to modeling and simulation of microgrid operation with vehicle-to-grid system

This study presents the modeling and simulation of a vehicle-to-grid (V2G) system within a microgrid considering the requirements of various components of the microgrid system such as distributed renewable energy resources (DERs), plug-in electric vehicles (PEVs) and non-PEV loads. The system modeling is carried out using an agent-based methodology where components of the microgrid are modeled as agents. The use of PEV car batteries collectively as a virtual power plant (VPP) enables PEVs to not only act as loads but as energy sources alongside DERs such as wind and solar power generation. The smart control and scheduling of the charging and discharging of the PEVs by the charging station can be used to achieve sustainable integration of a high number of PEVs in the microgrid power system. In addition to simulating a microgrid operation, results of this study show how agents’ behavior change based on factors such as penetration of renewable energy, penetration of PEVs, travel pattern of PEV drivers and price of energy generation.     

基于区块链动态合作博弈的多微网共治交易模式

随着前沿信息技术在智慧能源系统中的广泛应用,能源互联网下的多能源交易市场面临着诸多新的挑战。基于区块链技术构建微网群中聚合商与多个微网2类交易主体间的共治交易环境,设计区块链聚合商–微网群联盟交易架构及区块数据结构,针对包含冷热电联供系统的微网及聚合商2类区块链节点,以多能互补为基本原则建立考虑碳配额机制及环境标识因数的节点模型;基于聚合商及微网节点间的能源交易新模式,设计动态合作博弈的环境标识因数激励机制及多目标进化算法支撑的智能合约,并提出共治系数用以评估所提微网群运营策略的有效性;最后,经算例仿真验证表明,区块链共治交易模式在保证各交易节点效用的基础上,可为多能源协调优化互补提供有力支撑,促进可再生能源发电就地消纳,有助于微网群的低碳可持续发展。     

Optimal Energy Management for Smart Grid System Considering Battery Characteristics

This paper discusses optimal energy management considering battery characteristics for smart grid and microgrid systems. Energy storage systems are very important for energy peak shifting and peak load cutting in microgrid and smart grid systems, but optimal battery formulation and energy management in the use of expensive energy storage system and methods of taking account of battery characteristics are still in the developmental stage. First, the optimal battery placement for a smart grid system with lithium‐ion batteries is considered as a means of lifetime extension. The battery choice index for this optimal battery utilization problem of optimal energy management is discussed. Second, a smart grid system with a distributed battery system for grid frequency control with consideration of distributed control and battery characteristics is discussed. Optimal controllers for distributed battery systems to reduce the battery load and to expend the battery lifetime are designed. Simulations are used to demonstrate the effectiveness of the proposed method in comparison with conventional methods.