[發(fā)明專利]一種農(nóng)村配電網(wǎng)中的分布式光伏電能消納方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110658433.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113343571A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建華;靳開元;張濤;薛文景
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06Q10/06;G06Q50/02;G06Q50/06;G06Q40/04;G06Q20/38;G06F9/50;G06F111/06
• 代理公司: 北京中安信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;徐林

1.一種農(nóng)村配電網(wǎng)中的分布式光伏電能消納方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、建立區(qū)塊鏈系統(tǒng)，具有交易資格的農(nóng)業(yè)用戶和分布式光伏聚合商在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中進(jìn)行注冊(cè)，并將農(nóng)業(yè)用戶的位置信息、分布式光伏聚合商的各分布式光伏接入點(diǎn)的位置信息和裝機(jī)容量上傳至區(qū)塊鏈系統(tǒng)；

所述區(qū)塊鏈系統(tǒng)包括多個(gè)由農(nóng)業(yè)用戶和分布式光伏聚合商在完成光伏電能交易后生成的區(qū)塊；每個(gè)區(qū)塊包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體；

所述區(qū)塊頭中包括前一區(qū)塊的哈希值、時(shí)間戳和默克爾根；其中，所述時(shí)間戳記錄本區(qū)塊的生成時(shí)間；所述前一區(qū)塊的哈希值作為識(shí)別碼，使得每個(gè)區(qū)塊具有可追溯性，形成一條完整的交易鏈條；所述默克爾根為區(qū)塊體的根節(jié)點(diǎn)；

所述區(qū)塊體采用默克爾樹的結(jié)構(gòu)，根節(jié)點(diǎn)在區(qū)塊頭中，包括分布式光伏子節(jié)點(diǎn)、農(nóng)業(yè)用戶子節(jié)點(diǎn)和光伏消納信息節(jié)點(diǎn)；所述分布式光伏子節(jié)點(diǎn)包括光伏預(yù)測(cè)出力哈希值和光伏實(shí)際出力哈希值；所述農(nóng)業(yè)用戶子節(jié)點(diǎn)包括農(nóng)業(yè)負(fù)荷預(yù)測(cè)哈希值和農(nóng)業(yè)負(fù)荷實(shí)際哈希值；所述光伏消納信息節(jié)點(diǎn)包括光伏消納電量哈希值和大電網(wǎng)平衡電量哈希值；

所述區(qū)塊鏈系統(tǒng)允許分布式光伏聚合商和農(nóng)業(yè)用戶作為節(jié)點(diǎn)加入，所述分布式光伏聚合商包含一個(gè)或多個(gè)分布式光伏子節(jié)點(diǎn)，一個(gè)農(nóng)業(yè)用戶作為一個(gè)農(nóng)業(yè)用戶子節(jié)點(diǎn)；大電網(wǎng)作為光伏消納信息節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)傳輸電能、監(jiān)管光伏電能交易、平衡偏差電量；

S2、交易前一定時(shí)間，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的分布式光伏聚合商根據(jù)步驟S1的分布式光伏聚合商的裝機(jī)容量獲得光伏峰值功率，再根據(jù)光伏峰值功率獲得交易時(shí)段的預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率；農(nóng)業(yè)用戶發(fā)布購電請(qǐng)求；

S3、區(qū)塊鏈系統(tǒng)分別建立農(nóng)業(yè)用戶的效益函數(shù)和分布式光伏聚合商的效益函數(shù)，并通過主從博弈方法計(jì)算主從博弈模型的均衡解，即獲得最優(yōu)內(nèi)部交易電價(jià)p_s*和每個(gè)農(nóng)業(yè)用戶的最優(yōu)用電策略x_i*；

S3.1、區(qū)塊鏈系統(tǒng)建立的農(nóng)業(yè)用戶的效益函數(shù)如式1所示：

式1中，A_i為農(nóng)業(yè)用戶i的效益，單位為元；k_i為農(nóng)業(yè)用戶i的效益參數(shù)；為農(nóng)業(yè)用戶i在一段時(shí)間T內(nèi)的用電量，單位為kWh；p_s為內(nèi)部交易電價(jià)，單位為元；p_s不低于上網(wǎng)電價(jià)，且不高于電網(wǎng)的售電電價(jià)；所述上網(wǎng)電價(jià)為大電網(wǎng)向分布式光伏聚合商購電的電價(jià)，所述售電電價(jià)為大電網(wǎng)向農(nóng)業(yè)用戶出售電能的電價(jià)；

區(qū)塊鏈系統(tǒng)建立的分布式光伏聚合商的效益函數(shù)如式2所示：

式2中，A_s為分布式光伏聚合商的效益，單位為元；表示時(shí)段T內(nèi)區(qū)塊鏈中光伏聚合商的總發(fā)電量，單位為kWh；表示時(shí)段T內(nèi)區(qū)塊鏈中農(nóng)業(yè)用戶的總用電量,單位為kWh；p_s為內(nèi)部交易電價(jià)，單位為元；p_gs表示當(dāng)前電壓等級(jí)下光伏的上網(wǎng)電價(jià)，單位為元；p_gb表示當(dāng)前電壓等級(jí)下電網(wǎng)的售電電價(jià)，單位為元；σ為一個(gè)常數(shù)值，設(shè)定為0.01；

S3.2、構(gòu)建主從博弈模型G，如式3所示：

式3中，區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)的分布式光伏聚合商集合N_S作為領(lǐng)導(dǎo)者，區(qū)塊鏈內(nèi)的農(nóng)業(yè)用戶集合N_B作為跟隨者；為農(nóng)業(yè)用戶i的時(shí)間T內(nèi)用電量的選擇集合；P為區(qū)塊鏈的內(nèi)部交易電價(jià)p_s的策略集合；A_i為農(nóng)業(yè)用戶i的效益；A_s為分布式光伏聚合商的效益；

要在主從博弈模型G中達(dá)到納什均衡，所有參與者均需取得條件下的最優(yōu)值，即分布式光伏聚合商的效益最大，且農(nóng)業(yè)用戶群效益最大，分別通過式4和式5計(jì)算獲得主從博弈模型的均衡解，即分布式光伏聚合商找到最優(yōu)內(nèi)部交易電價(jià)p_s*使其效益A_s最大，每個(gè)農(nóng)業(yè)用戶找到最優(yōu)用電策略x_i*從而取得最大收益；

式4和式5中，N為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)用戶的數(shù)量；p_gs表示該電壓等級(jí)下光伏的上網(wǎng)電價(jià)，單位為元；k_i為農(nóng)業(yè)用戶i的效益參數(shù)；p_s*為最優(yōu)內(nèi)部交易電價(jià)，單位為元；x_i*為每個(gè)農(nóng)業(yè)用戶的最優(yōu)用電策略；

S4、區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的智能合約模塊根據(jù)步驟S1中農(nóng)業(yè)用戶發(fā)布的購電請(qǐng)求、步驟S2中分布式光伏聚合商的預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率以及步驟S3中獲得的農(nóng)業(yè)用戶的最優(yōu)用電策略x_i*自動(dòng)生成交易合同；其中，所述預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率即為光伏預(yù)測(cè)出力哈希值；所述最優(yōu)用電策略x_i*即為農(nóng)業(yè)負(fù)荷預(yù)測(cè)哈希值；若預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率不能滿足最優(yōu)用電策略x_i*時(shí)，大電網(wǎng)輸送的預(yù)測(cè)額外功率進(jìn)行平衡；

S5、根據(jù)交易合同，分布式光伏聚合商將光伏發(fā)電功率以內(nèi)部交易電價(jià)p_s出售給區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)附近的農(nóng)業(yè)用戶，農(nóng)業(yè)用戶按照最優(yōu)用電策略x_i*使用電量；過程中，當(dāng)光伏發(fā)電功率過剩無法在當(dāng)前電壓等級(jí)消納時(shí)，多余的光伏發(fā)電功率以上網(wǎng)電價(jià)p_gs賣給大電網(wǎng)；當(dāng)光伏發(fā)電功率無法滿足農(nóng)業(yè)用戶用電需求，即負(fù)荷凈功率大于零時(shí)，大電網(wǎng)輸送實(shí)際額外功率給區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)的農(nóng)業(yè)用戶；所述負(fù)荷凈功率即為光伏消納電量哈希值，等于農(nóng)業(yè)負(fù)荷實(shí)際哈希值與光伏實(shí)際出力哈希值的差值；大電網(wǎng)輸送的實(shí)際額外功率與大電網(wǎng)輸送的預(yù)測(cè)額外功率的差值即為大電網(wǎng)平衡電量哈希值；履行完交易合同后，分布式光伏聚合商的分布式光伏子節(jié)點(diǎn)和農(nóng)業(yè)用戶子節(jié)點(diǎn)共同生成的區(qū)塊；

S6、交易時(shí)段結(jié)束后，各個(gè)農(nóng)業(yè)用戶的智能計(jì)量裝置作為邊緣計(jì)算單元向區(qū)塊鏈系統(tǒng)反饋實(shí)際的用電情況，并由智能合約完成交易資金的轉(zhuǎn)移，區(qū)塊鏈系統(tǒng)根據(jù)交易情況，計(jì)算分布式光伏聚合商的信譽(yù)值和農(nóng)業(yè)用戶的就地消納評(píng)分；

所述步驟S6中，分布式光伏聚合商的信譽(yù)值包含兩個(gè)部分：光伏電量偏差率和光伏就地或就近消納率，如式6和式7所示：

式中，表示分布式光伏聚合商在時(shí)間T內(nèi)發(fā)出的實(shí)際總電量，即光伏實(shí)際出力哈希值，單位為kWh；表示分布式光伏聚合商在時(shí)間T內(nèi)的發(fā)出的預(yù)測(cè)總電量,即光伏預(yù)測(cè)出力哈希值，單位為kWh，表示時(shí)段T內(nèi)區(qū)塊鏈中光伏聚合商的總發(fā)電量,單位為kWh；表示所有農(nóng)業(yè)用戶在時(shí)間T內(nèi)的耗電量,單位為kWh；為分布式光伏聚合商在交易時(shí)段T內(nèi)光伏交易電量偏差率；為分布式光伏聚合商在交易時(shí)段T中的光伏就地或就近消納率；從側(cè)面反映了農(nóng)業(yè)用戶用電的積極性，越小則表明用戶在該時(shí)段消耗能較多，在光伏功率過剩時(shí)能夠促進(jìn)光伏就地或就近消納；

分布式光伏聚合商的信譽(yù)值R如式8所示；

式中，n為一天之內(nèi)的交易時(shí)段的數(shù)量；α₁和β₁為兩個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，分別代表節(jié)點(diǎn)的光伏電量偏差率與光伏接地或就近消納率的重要程度，本發(fā)明將α₁設(shè)置為0.3，β₁設(shè)置為0.7；為分布式光伏聚合商在交易時(shí)段T內(nèi)光伏交易電量偏差率；為分布式光伏聚合商在交易時(shí)段T中的光伏就地或就近消納率；

步驟S6中，農(nóng)業(yè)用戶i就地消納評(píng)分r_i的表達(dá)式如式9所示；

式中，L_i為農(nóng)業(yè)負(fù)荷i和最近分布式光伏接入點(diǎn)之間的距離，單位為km，根據(jù)步驟S1中農(nóng)業(yè)用戶位置信息、分布式光伏聚合商的各分布式光伏接入點(diǎn)的位置信息獲得；n為一天之內(nèi)的交易時(shí)段的數(shù)量；為農(nóng)業(yè)用戶i在一段時(shí)間T內(nèi)的實(shí)際用電量，即農(nóng)業(yè)負(fù)荷實(shí)際哈希值，單位為kWh；就地消納評(píng)分與農(nóng)業(yè)負(fù)荷用電量成正比，越靠近分布式光伏接入點(diǎn)，其評(píng)價(jià)越高。