一种基于区块链的虚拟电厂系统及其使用方法

摘要

本发明公开了一种基于区块链的虚拟电厂系统，虚拟电厂系统由用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统和用发电能源调度管理平台组成，用电端系统为与电网连接的用电负载，发电端系统用于对用电端的用电负载进行供电，维持用电负载的运行，区块链系统用于对虚拟电厂系统提供开放、独立、安全的各区块节点支撑，电网用于虚拟电厂系统输供电连接，储能系统用于对发电端系统进行电能存储，本发明的有益效果是：实现与用户互动的负荷管理，达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷和提高供电可靠性的目的，开放、独立、安全，对发电端系统状态估计、安全分析，虚拟电厂系统更完善。

说明书

技术领域

本发明涉及电厂系统技术领域，具体为一种基于区块链的虚拟电厂系统及其使用方法。

背景技术

随着世界能源紧缺、环境污染等问题的日益突出，分布式电源以其可靠、经济、灵活、环保的特点而被越来越多的国家所采用，虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂概念的核心可以总结为“通信”和“聚合”。虚拟电厂的关键技术主要包括协调控制技术、智能计量技术以及信息通信技术。虚拟电厂最具吸引力的功能在于能够聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。“虚拟电厂”的解决思路在我国有着非常大的市场潜力，对于面临“电力紧张和能效偏低矛盾”的中国来说，无疑是一种好的选择。

目前电厂系统中，由于对用电量和发电量之间调度管理存在较大的差值，造成用电高峰期用电紧张、或用电低峰期发电量损耗较大，造成电厂系统能耗大，尤其是以火力发电对环境污染严重，管理不便，实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链的虚拟电厂系统及其使用方法，以解决上述背景技术中提出目前电厂系统中，由于对用电量和发电量之间调度管理存在较大的差值，造成用电高峰期用电紧张、或用电低峰期发电量损耗较大，造成电厂系统能耗大，尤其是以火力发电对环境污染严重，管理不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于区块链的虚拟电厂系统，所述虚拟电厂系统由用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统和用发电能源调度管理平台组成，所述用电端系统为与电网连接的用电负载，所述发电端系统用于对用电端的用电负载进行供电，维持用电负载的运行，所述区块链系统用于对虚拟电厂系统提供开放、独立、安全的各区块节点支撑，所述电网用于虚拟电厂系统输供电连接，所述储能系统用于对发电端系统进行电能存储，并在用电高峰期时对用电端系统的用电负载供电，所述电力收费系统用于虚拟电厂系统电力收费，所述用发电能源调度管理平台用于对虚拟电厂系统进行数据采集和监控，并对用发电进行调度控制，以及对发电端系统状态估计、安全分析，所述用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统与用发电能源调度管理平台之间电性连接。

优选的，所述用发电能源调度管理平台包括数据采集模块、数据处理模块、用发电调度模块和数据储存模块，所述数据采集模块用于采集用电端系统中用电负载所需电量、发电端系统发电量的数据，所述数据处理模块用于对采集的数据处理，所述用发电调度模块用于对用电端系统、发电端系统用电调度分配管理，所述数据储存模块用于储存虚拟电厂系统的数据。

优选的，所述用电端系统包括民用用电、商业用电和工业用电，民用用电、商业用电和工业用电根据用电量进行划分用电档数。

优选的，所述发电端系统包括一级发电系统和二级发电系统，所述一级发电系统的供电优先于二级发电系统的供电，所述一级发电系统由若干的分散式光伏发电点组成。

优选的，所述二级发电系统包括清洁能源发电系统和火力发电系统，所述清洁能源发电系统包括光伏发电站、水力发电站、风力发电站、地热发电站，所述清洁能源发电系统优先于火力发电系统。

优选的，所述区块链系统包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层，所述数据层用于建立虚拟电厂系统的最底层分布式数据结构的数据库，所述网络层用于虚拟电厂系统的节点分布储存，所述共识层用于虚拟电厂系统提供共识算法，所述激励层用于建立虚拟电厂系统的激励机制和分配制度，所述合约层用于建立虚拟电厂系统的代码交易合约，所述应用层为虚拟电厂系统运行提供应用。

优选的，所述电力收费系统包括用电量计量模块、计算模块、用户登录模块、支付模块和打印模块，所述用电量计量模块用于计量发电端系统通过电网对用电端系统中用电负载的供电量，所述计算模块用于根据用电量及用电单价计算用电费用，所述用户登录模块用于用户登录电力收费系统进行缴纳电力费用，所述支付模块用于对电费进行支付，所述打印模块用于用户缴费打印凭证。

本发明还提供了一种基于区块链的虚拟电厂系统的使用方法，该虚拟电厂系统的使用方法包括以下步骤：

第一步：基于区块链系统技术建立虚拟电厂系统；

第二步：采集虚拟电厂系统中用电端系统的所需用电量数据、发电端系统的发电量数据；

第三步：根据采集的所需用电量数据，对发电端系统进行发电量调度调节；

第四步：通过电力收费系统上的用电量计量模块对虚拟电厂系统通过电网对用电端系统中用电负载的供电量计量，再通过计算模块根据用电量及用电单价计算用电费用，登录电力收费系统通过支付模块进行缴费。

优选的，步骤三中调度调节，当分散式光伏发电点的发电量大于分散发电用电端的所需用电量时，剩余的电量并入电网进行储存、供电，当分散式光伏发电点的发电量小于分散发电用电端的所需用电量时，电网对该分散发电用电端进行用电差值补充供电；根据采集的所需用电量数据、及发电端系统的发电量数据，清洁能源发电系统优先于火力发电系统，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于区块链技术建立的虚拟电厂系统，虚拟电厂系统由用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统和用发电能源调度管理平台组成，发电端系统中的一级发电系统的供电优先于二级发电系统的供电，一级发电系统由若干的分散式光伏发电点组成，二级发电系统中的清洁能源发电系统优先于火力发电系统，根据采集的所需用电量数据，对发电端系统进行发电量调度调节，分散式光伏发电点对分散发电用电端供电，分散式光伏发电点与电网并网，与电网之间形成互补，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应，可以大大降低用户的用电成本，同时也大大提高了电能的利用效率，并且实现与用户互动的负荷管理，达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷和提高供电可靠性的目的，同时区块链技术为虚拟电厂系统提供开放、独立、安全的各区块节点支撑，用发电能源调度管理平台用于对虚拟电厂系统进行数据采集和监控，并对用发电进行调度控制，以及对发电端系统状态估计、安全分析，使得虚拟电厂系统更完善。

附图说明

图1为本发明虚拟电厂系统图；

图2为本发明的用发电能源调度管理平台图；

图3为本发明的用电端系统图；

图4为本发明的发电端系统图；

图5为本发明的一级发电系统图；

图6为本发明的区块链系统图；

图7为本发明的电力收费系统图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于区块链的虚拟电厂系统，所述虚拟电厂系统由用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统和用发电能源调度管理平台组成，所述用电端系统为与电网连接的用电负载，所述发电端系统用于对用电端的用电负载进行供电，维持用电负载的运行，所述区块链系统用于对虚拟电厂系统提供开放、独立、安全的各区块节点支撑，所述电网用于虚拟电厂系统输供电连接，所述储能系统用于对发电端系统进行电能存储，并在用电高峰期时对用电端系统的用电负载供电，所述电力收费系统用于虚拟电厂系统电力收费，所述用发电能源调度管理平台用于对虚拟电厂系统进行数据采集和监控，并对用发电进行调度控制，以及对发电端系统状态估计、安全分析，所述用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统与用发电能源调度管理平台之间电性连接。

其中，所述用发电能源调度管理平台包括数据采集模块、数据处理模块、用发电调度模块和数据储存模块，所述数据采集模块用于采集用电端系统中用电负载所需电量、发电端系统发电量的数据，所述数据处理模块用于对采集的数据处理，所述用发电调度模块用于对用电端系统、发电端系统用电调度分配管理，所述数据储存模块用于储存虚拟电厂系统的数据。

其中，所述用电端系统包括民用用电、商业用电和工业用电，民用用电、商业用电和工业用电根据用电量进行划分用电档数，在用电高峰期对用电调度提供划分依据。

其中，所述发电端系统包括一级发电系统和二级发电系统，所述一级发电系统的供电优先于二级发电系统的供电，所述一级发电系统由若干的分散式光伏发电点组成，实现与用户互动的负荷管理。

其中，所述二级发电系统包括清洁能源发电系统和火力发电系统，所述清洁能源发电系统包括光伏发电站、水力发电站、风力发电站、地热发电站，所述清洁能源发电系统优先于火力发电系统，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应，降低火力发电站的使用量，提高虚拟电厂系统中清洁能源发电量，达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷和提高供电可靠性的目的。

其中，所述区块链系统包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层，所述数据层用于建立虚拟电厂系统的最底层分布式数据结构的数据库，所述网络层用于虚拟电厂系统的节点分布储存，所述共识层用于虚拟电厂系统提供共识算法，所述激励层用于建立虚拟电厂系统的激励机制和分配制度，所述合约层用于建立虚拟电厂系统的代码交易合约，所述应用层为虚拟电厂系统运行提供应用，保证虚拟电厂系统的安全性。

其中，所述电力收费系统包括用电量计量模块、计算模块、用户登录模块、支付模块和打印模块，所述用电量计量模块用于计量发电端系统通过电网对用电端系统中用电负载的供电量，所述计算模块用于根据用电量及用电单价计算用电费用，所述用户登录模块用于用户登录电力收费系统进行缴纳电力费用，所述支付模块用于对电费进行支付，所述打印模块用于用户缴费打印凭证，便于虚拟电厂系统电力缴费管理。

本发明还提供了一种基于区块链的虚拟电厂系统的使用方法，该虚拟电厂系统的使用方法包括以下步骤：

第一步：基于区块链系统技术建立虚拟电厂系统；

第二步：采集虚拟电厂系统中用电端系统的所需用电量数据、发电端系统的发电量数据；

第三步：根据采集的所需用电量数据，对发电端系统进行发电量调度调节；

第四步：通过电力收费系统上的用电量计量模块对虚拟电厂系统通过电网对用电端系统中用电负载的供电量计量，再通过计算模块根据用电量及用电单价计算用电费用，登录电力收费系统通过支付模块进行缴费。

其中，步骤三中调度调节，当分散式光伏发电点的发电量大于分散发电用电端的所需用电量时，剩余的电量并入电网进行储存、供电，当分散式光伏发电点的发电量小于分散发电用电端的所需用电量时，电网对该分散发电用电端进行用电差值补充供电；根据采集的所需用电量数据、及发电端系统的发电量数据，清洁能源发电系统优先于火力发电系统，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应。

具体的，使用本发明时，基于区块链系统技术建立虚拟电厂系统，采集虚拟电厂系统中用电端系统的所需用电量数据、发电端系统的发电量数据，根据采集的所需用电量数据，对发电端系统进行发电量调度调节，当分散式光伏发电点的发电量大于分散发电用电端的所需用电量时，剩余的电量并入电网进行储存、供电，当分散式光伏发电点的发电量小于分散发电用电端的所需用电量时，电网对该分散发电用电端进行用电差值补充供电；根据采集的所需用电量数据、及发电端系统的发电量数据，清洁能源发电系统优先于火力发电系统，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应，通过电力收费系统上的用电量计量模块对虚拟电厂系统通过电网对用电端系统中用电负载的供电量计量，再通过计算模块根据用电量及用电单价计算用电费用，登录电力收费系统通过支付模块进行缴费，基于区块链技术建立的虚拟电厂系统，虚拟电厂系统由用电端系统、发电端系统、区块链系统、电网、储能系统、电力收费系统和用发电能源调度管理平台组成，发电端系统中的一级发电系统的供电优先于二级发电系统的供电，一级发电系统由若干的分散式光伏发电点组成，二级发电系统中的清洁能源发电系统优先于火力发电系统，根据采集的所需用电量数据，对发电端系统进行发电量调度调节，分散式光伏发电点对分散发电用电端供电，分散式光伏发电点与电网并网，与电网之间形成互补，清洁能源发电系统的发电量与所需用电量之间的差值通过火力发电系统发电补充供应，可以大大降低用户的用电成本，同时也大大提高了电能的利用效率，并且实现与用户互动的负荷管理，达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷和提高供电可靠性的目的，同时区块链技术为虚拟电厂系统提供开放、独立、安全的各区块节点支撑，用发电能源调度管理平台用于对虚拟电厂系统进行数据采集和监控，并对用发电进行调度控制，以及对发电端系统状态估计、安全分析，使得虚拟电厂系统更完善，便于管理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。