一种虚拟电厂系统、方法及其区块链网络结构

技术领域

本发明涉及虚拟电厂技术领域，具体涉及一种虚拟电厂系统及其区块链网络结构。

背景技术

虚拟电厂技术的发展对推动国家智能电网的建设和完善电力市场体制具有重要的促进作用和指导意义。

虚拟电厂技术不改变每个分布式电源并网的方式，而是通过先进的控制、计量、通信等技术聚合分布式电源、储能系统、可控负荷等不同类型的分布式能源，实现多个分布式能源的协调优化运行，更有利于资源的合理优化配置及利用，提高分布式能源的利用率，实现配电网的主动管理，并通过集成更多的分布式电源、有效减少集中式发电厂数量，从而优化配电网和输电网的投资成本。

由于虚拟电厂基于互联实现，因此交易的安全性和可信性是尤其重要的环节，为此，中国发明专利CN 111062773 A公开了一种虚拟电厂交易管理系统，包括内部电价确定阶段、用户交易匹配阶段、合约确定阶段、交易执行阶段、交易结算阶段，所述交易管理系统采用区块链分布式系统分别经过所述内部电价确定阶段、所述用户交易匹配阶段、所述合约确定阶段、所述交易执行阶段、所述交易结算阶段完成所述虚拟电厂内部交易和与电网交易。该方案解决的是分布式新能源发电参与电力市场的问题，通过优先使用新能源而提高虚拟电厂内部用户的用电效益和产能价值。然而，该方案并没有对能源消费者的用电行为进行优化，例如：基于动态电价的激励、能源消费者自身电力贡献等。并且，区块链结构庞大，效率较低。

有鉴于此，急需对现有的虚拟电厂技术进行改进，在确保交易安全性和可信性的基础上，简化区块链网络结构，优化管理和交易，提高电力供应的效率并减少成本。

发明内容

针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种区块链跨链交易的方法和系统，以解决现有技术，区块链网络结构复杂、电力供应的效率和经济性有待进一步提高的问题。

为此，本发明提供了一种用于虚拟电厂系统的区块链网络结构，包括区块链主记账节点、轻节点和外部记账节点；

所述轻节点，用于记账能源消费者、能源生产者和能源供应商各自相关的交易数据，并将所述交易数据发送给所述区块链主记账节点进行记账；

所述外部记账节点，用于第三方机构记账能源消费者、能源生产者和能源供应商的交易数据，并将所述交易数据发送给所述区块链主记账节点进行记账；

所述交易数据包括交易信息和电力调度信息。

在上述区块链网络结构中，能源消费者、能源生产者和能源供应商的交易数据可选择通过轻节点或外部记账节点记账。

本发明还提供了一种基于区块链的虚拟电厂系统，包括通过上述区块链网络结构对交易信息进行记账的电厂、能源消费者、能源生产者和能源供应商，

所述电厂具有电力调度平台和电力交易平台，能源消费者、能源生产者和能源供应商向所述电力交易平台发送电力交易请求，所述电力请求包括电量和报价，所述电力调度平台作为实际电能的输送和分配者，用于调度能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力供应；所述电力交易平台采用智能合约进行能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力交易的撮合、生成交易，并将初步生成的交易交由电力调度平台校核；所述电力调度平台和电力交易平台通过区块链主记账节点记账；能源消费者、能源生产者和能源供应商通过轻节点记账与自身相关的交易信息，或者通过外部记账节点记账与自身相关的交易信息；

所述能源供应商为储能设备，所述储能设备利用低谷电储能，并与能源消费者达成在峰谷电阶段供电的电力交易智能合约；所述电力调度平台根据距离和损耗进行电力调度。

在上述系统中，所述能源供应商根据所述能源消费者和能源生产者的位置，将预设距离范围内的能源消费者和能源生产者聚合在一起，形成交易子中心，并通过电力调度平台优先在交易子中心调度电力供应，并生成电力交易。

在上述系统中，通过电力交易平台校核的电力交易方可执行。

在上述系统中，所述电力交易平台以台区为边界条件输入智能合约，当边界条件被触发时，自动判断交易能否进行。

本发明还提供了一种虚拟电厂运营方法，通过上述的区块链网络结构对交易信息进行记账，具体包括以下步骤：

能源消费者、能源生产者和能源供应商通过电力交易平台，采用智能合约完成电力交易的撮合、生成交易，并将初步生成的交易交由电力调度平台校核；

通过电力调度平台调度能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力供应；

所述电力调度平台和电力交易平台通过区块链主记账节点记账；

能源消费者、能源生产者和能源供应商通过轻节点记账与自身相关的交易信息，或者通过外部记账节点记账与自身相关的交易信息。

在上述方法中，所述能源供应商为储能设备，所述储能设备利用低谷电储能，并与能源消费者达成在峰谷电阶段供电的电力交易智能合约；所述电力调度平台根据距离和损耗进行电力调度。

在上述方法中，以台区为边界条件输入智能合约，当边界条件被触发时，自动判断交易能否进行。

在上述方法中，通过电力调度平台校核的电力交易方可执行。

由上述技术方案可知，本发明提供的虚拟电厂系统、方法及其区块链网络结构，解决了现有技术区块链网络结构复杂、电力供应的效率和经济性有待进一步提高的问题。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

首先，分散的能源消费者、能源生产者和能源供应商作为轻节点存储并处理各自相关的交易数据，减轻了参与方运维区块链记账节点的负担，提高了系统运行效率；通过能源供应商参与，提高了电力运用的经济性。

其次，所述能源供应商为储能设备，所述储能设备利用低谷电储能，并与能源消费者达成在峰谷电阶段供电的电力交易智能合约，提高了电力运用的经济性。

第三，在优选的方案中，以台区为边界条件输入智能合约，当边界条件被触发时，自动判断交易能否进行。通过智能合约实现调度的自动校核，自动撮合交易并确定交易出清方式，简化了电力调度的边界校核条件，能够更方便、快捷地完成交易和管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于虚拟电厂系统的区块链网络结构示意图；

图2为本发明提供的基于区块链的虚拟电厂系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例，仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实现原理是：

用于虚拟电厂系统的区块链网络结构，由区块链主记账节点、轻节点和外部记账节点组成，通过所述轻节点记账能源消费者、能源生产者和能源供应商各自相关的交易数据，并将所述交易数据发送给所述区块链主记账节点进行记账。减轻了区块链的负担，提高了区块链的运行效率。

基于区块链的虚拟电厂系统，所述电力调度平台用于调度能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力供应，所述电力交易平台用于进行能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力交易，所述电力调度平台和电力交易平台通过区块链主记账节点记账；能源消费者、能源生产者和能源供应商通过轻节点记账与自身相关的交易信息，或者通过外部记账节点记账与自身相关的交易信息。提高了电力交易的效率和经济性。

为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。

需要说明的是，本文中“内、外”、“前、后”及“左、右”等方位词是以产品使用状态为基准对象进行的表述，显然，相应方位词的使用对本方案的保护范围并非构成限制。

请参见图1，图1为本发明提供的一种用于虚拟电厂系统的区块链网络结构示意图。

如图1所示，本发明提供的一种用于虚拟电厂系统的区块链网络结构，包括区块链主记账节点110、轻节点120和外部记账节点130。

轻节点110用于记账能源消费者111、能源生产者112和能源供应商113各自的与其相关的交易数据，并将交易数据发送给区块链主记账节点120进行记账。

外部记账节点120用于第三方机构记账能源消费者111、能源生产者112和能源供应商113的交易数据，并将交易数据发送给区块链主记账节点120进行记账。

其中，交易数据包括交易信息和电力调度信息。

本发明方案，轻节点只记账能源消费者、能源生产者和能源供应商各自相关的交易数据，这样，对于能源消费者、能源生产者和能源供应商，可以通过各自的记账节点获取交易信息，而不需要通过区块链主记账节点，解决了现有技术中区块链过于复杂，效率低的问题，简化了区块链网络结构，提高了区块链的效率。

并且，区块链主记账节点120是区块链的主要记账节点，会记账全部的交易信息，保证了数据的完整性。

其中，能源消费者111、能源生产者112和能源供应商113的交易数据也可以选择通过外部记账节点130记账。

基于上述区块链网络结构，本发明还提供了一种基于区块链的虚拟电厂系统，如图2所示，包括通过区块链网络结构对交易信息进行记账的电厂114、能源消费者111、能源生产者112和能源供应商113。

电厂114具有电力调度平台115和电力交易平台116。

能源消费者111、能源生产者112和能源供应商113分别向电力交易平台116发送电力交易请求，由电力交易平台116进行电力交易的撮合、生成交易，并将初步生成的交易交由电力调度平台校核，通过电力交易平台校核的电力交易方可由电力调度平台执行调度。电力请求包括电量需求和报价或者可供电量和报价。具体地，能源消费者111和能源生产者112通过电量需求和报价或者可供电量和报价匹配达成电力交易合约。

电力调度平台115作为实际电能的输送和分配者，用于调度能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力供应。当调度能源消费者与能源生产者达成电力交易合约后，电力调度平台115根据电力交易合约进行电力调度。

电厂是传统的发电厂，是电力供应的主力，能源生产者可以是新能源生产者，例如太阳能、风能等，能源生产者还包括储能设备。能源消费者是电力使用者，包括写字楼、住宅小区、工厂、充电桩等。能源生产者可根据市场行情动态选择不同的能源供应商，或者参与虚拟电厂系统。能源消费者PU可根据电价、线损、服务等多种因素，自由选择不同的能源供应商/能源生产者，通过签订智能合约的方式进行电能交易。

在本发明提供的虚拟电厂中，同等条件下，新能源生产者的电力报价应低于电厂报价，能源消费者首选新能源生产者，为了激励新能源消费，在新能源生产者提供的电力不足以供应全部能源消费者的电力需求时，才会使用电厂传统电力。

能源供应商提供储能设备，根据能源消费者和能源生产者的位置，将预设距离范围内的能源消费者和能源生产者聚合在一起，形成交易子中心，并通过电力调度平台优先在交易子中心调度电力供应，并生成电力交易。这样，可以避免电力长距离传统造成的损耗，提高电力利用的效率。为能源生产者提供相对客观的利润，为能源消费者提供相对优质的电能，同时电网多余能源消纳。

电力交易平台用于进行能源消费者、能源生产者和能源供应商之间的撮合、生成交易，并将初步生成的交易交由电力调度平台校核，电力调度平台和电力交易平台的交易信息通过区块链主记账节点记账；能源消费者、能源生产者和能源供应商通过轻节点记账与自身相关的交易信息，或者通过外部记账节点记账与自身相关的交易信息。

现有技术中，电力调度通常是根据各能源消费者的电力需求进行调度，但是，低谷电与峰谷电的应用却始终未能做到更加合理。本发明，将储能设备作为能源供应商参与到虚拟电厂系统中，储能设备利用低谷电储能，并与能源消费者达成在峰谷电阶段供电的电力交易智能合约；电力调度平台根据距离和损耗进行电力调度。从而进一步提高了电力供应的合理性和经济性。

电力调度平台根据各能源消费者的电力消耗预测，调度电力供应，并生成电力交易。

第三方管理端，例如地方政府，采用外部区块链记账节点登记电源和负荷，并与电力调度区块链记账节点、电力交易区块链记账节点链接。

作为本发明进一步的改进方案，本申请中电力交易平台以台区为边界条件输入智能合约，当边界条件被触发时，自动判断电力交易能否进行。进而，在特定区域内(例如统一台区内)，通过智能合约实现调度的自动校核，自动撮合交易并确定交易出清方式。因此，本发明提供的方案，一个(或特定几个的)台区内，电力调度的边界校核条件可以简化，更加适用于智能合约自动校核，并撮合交易，并执行不通的出清方式(及价格)。

其中，台区是指在电力系统中一台变压器的供电范围或区域。交易出清方式可以是统一出清或分散出清。

具体地説，对于智能合约，本申请以台区为边界校核条件，不需要复杂边界校核条件，调度的边界校核条件得以简化。例如：在同一时间，由于不同的能源消费者位于不同的台区，则可能采用不同的出清方式，也可能获得不同的交易价格。

基于上述虚拟电厂系统和区块链网络结构，本发明还提供了一种虚拟电厂运营方法，具体包括以下步骤：

能源消费者、能源生产者和能源供应商通过电力交易平台，采用智能合约完成电力交易的撮合、生成交易，并将初步生成的交易交由电力调度平台校核；

通过电力调度平台调度能源消费者、能源生产者和能源供应商之间电力供应；

电力调度平台和电力交易平台通过区块链主记账节点记账；

能源消费者、能源生产者和能源供应商通过轻节点记账与自身相关的交易信息，或者通过外部记账节点记账与自身相关的交易信息。

综合以上具体实施例的描述，本发明提供的虚拟电厂系统、方法及其区块链网络结构，与现有技术相比，具有如下优点：

首先，通过所述轻节点记账能源消费者、能源生产者和能源供应商各自相关的交易数据，并将所述交易数据发送给所述区块链主记账节点进行记账。减轻了区块链的负担，提高了区块链的运行效率。

其次，所述能源供应商为储能设备，所述储能设备利用低谷电储能，并与能源消费者达成在峰谷电阶段供电的电力交易智能合约；所述电力调度平台根据距离和损耗进行电力调度。提高了电力运用的经济性。

第三，电力交易由各参与方及电力交易中心部署的智能合约撮合及出清，避免了传统交易方式中，电力交易中心必须在线参与的瓶颈。

第四，以台区为边界校核条件，不需要复杂边界校核条件，调度的边界校核条件得以简化。

最后，还需要说明的是，在本文中使用的术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。