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

能源互聯網是實現我國能源革命的關鍵平臺，理想的能源互聯網是一個包含集中式與分布式能源供應、多元智能輸送網絡、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決策、自治系統，可以實現系統的自調度與生態化運行。 區塊鏈作為一種公開透明的、去中心化的數據庫，技術特征與能源互聯網理念相吻合，其分散決策技術為能源互聯網群決策問題提供了解決之道，可以通過多模塊協同運行實現能源互聯網的系統自治，未來有望成為推動能源互聯網發展的關鍵支撐技術。

2 論文所解決的問題及意義

本文就區塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式開展研究，首先從思維和技術角度分析區塊鏈與能源互聯網的兼容性；提出以區塊鏈技術為支撐的能源互聯網系統結構框架；在此基礎上，提出基于區塊鏈技術的能源互聯網多模塊協同自治模式及其控制流程；最后分析區塊鏈支撐能源互聯網多模塊協同自治的關鍵技術體系。以期用區塊鏈技術解決能源互聯網復雜系統的決策運行問題，實現系統的分散式模塊化協同自治。

3 論文重點內容

（1）以區塊鏈為支撐的能源互聯網基本框架

在能源互聯網中，每個時段將該時段能源互聯網系統內集中式能源供應、分布式能源供應、多元智能輸送網絡、儲能、用戶等多個模塊的數據信息匯總形成能源區塊，具體包括用能數據、設備運行數據、調度數據、交易記錄等數據，并為保證區塊鏈的可追溯性與數據的不可篡改性，加蓋時間戳，以不可逆的時間維度與前一時段的能源區塊相連形成能源區塊鏈，完整記錄能源互聯網在各個時間段內的系統運行情況。

圖1 以能源區塊鏈為支撐的能源互聯網基本框架

（2）能源互聯網多模塊協同自治模式及其控制流程

基于區塊鏈中的PoW（Proof of work）共識機制，能源互聯網中的各主體可根據區塊鏈中共享的用能數據、設備參數、運行數據等信息，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送至能源互聯網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的運行策略將成為下一時段能源互聯網系統的運行策略，同時提出此運行策略的主體也將根據系統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 能源利用模塊最優運行策略確定過程

基于區塊鏈的能源互聯網多模塊協同自治模式呈現“鏈式優化”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化，在優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絡的多能流最優潮流分布，以此來實現多模塊之間的協同。

圖3 能源互聯網多模塊控制運營流程

4 結論

本文將區塊鏈技術引入能源互聯網，提出一種區塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式：從思維和技術角度論證了區塊鏈與能源互聯網的兼容性；改進現有的能源互聯網結構理念，構建了以區塊鏈為支撐的能源互聯網框架；基于區塊鏈系統的分布式運行決策機制，提出了能源互聯網多模塊協同自治模式及其控制流程；分別從區塊鏈和能源互聯網角度探討了促進區塊鏈與能源互聯網融合的關鍵技術。本文所提模式有望為能源互聯網分散決策、協同自治的實現提供一種可行的技術選擇。

引文信息

曾鳴, 程俊, 王雨晴, 等. 區塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式初探[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網研究中心整合華北電力大學校內外能源領域的優勢科研力量，形成由經濟管理、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、跨專業組成的科研團隊。華北電力大學能源互聯網研究中心主任曾鳴教授及其科研團隊已經在科學研究、產業化和人才培養方面取得豐富成果，對能源互聯網未來發揮重要的支撐作用。

新能源電力系統國家重點實驗室是以華北電力大學“電力系統保護與動態安全監控”教育部重點實驗室為基礎，整合學校其他優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。實驗室面向我國規模化新能源開發、利用的重大需求，聚焦新能源電力系統的重大科技問題，以多學科交叉為基礎，開展創新性研究，主攻新能源電力系統安全、經濟運行的基礎和應用基礎理論，深入研究規模化風能、太陽能等新能源電力接入后對電力系統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分析、控制理論與方法的科學研究體系，為我國能源可持續發展以及新能源戰略性新興產業發展提供科技支撐。

聲明

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（來源：中國電機工程學報）