基于区块链的虚拟电厂运营平台建设方案

基于区块链的虚拟电厂运营平台建设目录一项目背景二项目方案三项目里程碑计划四投资预算2项目背景本项目主要研究用户侧虚拟电厂应用，通过建设虚拟电厂某省市内大用户包含工业企业和工业园区需求响应能力，实现工业企业及园区各供用能系统的实时感知、动态控制和信息服务，实现实时需求响应柔性控制，优化能源结构配置，提升能源综合利用水平。某省市某省市场改革进度，某省市场建立并具备现货交，相应的服务商具备合乎要求的现货交的前提下，虚拟电厂能够依据交提供的准确价格预测曲线和负荷预测曲线进行调控，使工业企业及园区用能控制系统实现负荷互济、提升平衡能力的同时，进一步拓展工业企业及园区能源交易、需求响应和现货交型业态。需要强调的是，某省市场具备结算能力前，虚拟电厂能够接收交/平台的负荷与价格数据，并生成响应策略，竞价结果，但并不反馈给交/平台。总论为保障电力采集某省市场交的可靠性、不可篡改性，建立虚拟电厂与区块链融合机制，利用区块链技术的弱中心化、协同自治、合约自动执行化、可追溯性等特点为虚拟电厂的运营实现提供了一种有效的技术路径，可实现虚拟电厂的数据交互鲁棒性、合约签订智能化和信息安全化和去中心化，从而促进虚拟电厂运营的数据共享、业务流程优化、运营成本降低、协同效率提升、建设可信体系。3按照国家发展改革委《关于深入推进供给侧结构性改革做好新形势下电力需求侧管理工作的通知》（发改运行规【2017】1690号某省市某省市场模式的规划要求，为进一步提升某著名企业调节能力，促进清洁能源消纳，推动源网荷储友好协同调节，建立需求响应优先，有序用电保底的负荷管理模式，规某省市场运行，实现基于区块链的虚拟电厂及其运营体系建设，有利于需求侧、供给侧的调节，提升某著名企业效率与供电能力，促进新能源的消纳；区块链技术应用与运营体系建设，也有利于解决分布式能源并网的数据互操作和信息安全问题，同时促进虚拟电厂实现数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率。虚拟电厂是由能量管理系统和其所控制的小型和微型分布式能源资源、可控负荷、储能系统组成的一类集成性电厂。可根据先进的信息通信技术，聚合多种能源、储能设备及需求侧负荷等，实现分布式电源的优化调度管理，并最终参与某省市场中开展交易。项目背景项目必要性4经济效益减少某著名企业及全社会投资。虚拟电厂的效益包括电力公司可避免的发电和输配电容量成本、可变成本（发电燃料及维护、输配电的线损）、环境成本和辅助服务成本。解决了发电资源不足的问题，减少限电水平和提高资源分配的经济性。同时若考虑调峰电厂投资，则虚拟电厂投资成本仅为同样容量规模火电厂的1-3%，经济效益极为显著。项目背景社会效益（1）提高某著名企业可靠性。实时自动需求响应具有快速响应的特点，对于某著名企业突发负荷不足具有补偿作用，且相比于有序用电来说，对用户更友好，是提高某著名企业可靠性的有效手段。（2）低碳环保。需求响应可以替代供应侧资源从而抑制供需紧省市场价格过高，避免通常是小机组的昂贵运行（燃料和维修）成本以及环境污染。（3）促进某著名企业发展。虚拟电厂中的区块链技术、运营管控技术、层次化储能运行控制技术、虚拟同步机技术等新技术的应用，有利于促进能源行业技术升级；虚拟电厂构建的灵活可靠的多元能源供应体系，有利于促进能源生产方式的变革和带动产业转型升级，作为一种新能源聚合方式，虚拟电厂未来还将有利于推进区域某著名企业升级改造，加快智能某著名企业建设进程。效益分析5目录一项目背景二项目方案三项目里程碑计划四投资预算6项目方案典型用能场景工业企业用能特点对用能管理重视程度不够，缺乏有效的能效利用模型及策略，导致工业企业整体能效水平普遍不高。目前工业企业使用的生产自动控制系统大多采用国外成熟产品，主要专注于生产的调度而不是能源的管理，缺乏降低生产负荷的调控方法，同时也缺乏与某著名企业友好互动的模型及策略。通过以上的问题分析并结合工业企业的实际调研，选择具备能源站或用能环节梯次利用的企业，将工业企业用能控制系统与现有生产调度和能源（站）管理系统对接，通过感知、记录并实行改良控制以实现工业企业参与需求响应的能力，提升工业企业用户的综合能效水平，提升与大某著名企业互动的能力。工业企业用能场景分析表

工业主要设备表工业企业用能情况比较复杂，包含了传统的能源传输、转换和使用环节，有的还包含了能源存储和能源生产环节。工业企业与园区的区别在于，工业企业以生产工艺为生产主线，在生产过程中存在能源转换的过程，而在此过程中，可以通过生产过程中产生的能源代替网供电参与到需求响应过程中。类别主要设备名称供能设备热电、锅炉、风光发电等用能设备大型电机、大型燃烧设备、锻压设备等现有工业企业能源管控系统的问题工业企业用能控制系统建设主要解决的问题7项目方案典型用能场景园区用能特点园区涉及到冷热电气等多种供用能形式，且各供能系统一般都有独立的能源生产管控系统，通常各个系统间相互独立，缺乏实现联动的方式及策略，这些传统单一能源系统能效仅在30%到37%左右。为提高园区整体能源利用率，基于园区用能结构，需要将不同形式供能需求统筹考虑，建立多种能源协调运行梯级利用的系统，该系统能效可以达到60%以上。将园区各能源生产管理系统接入用能控制系统，通过多能互补协调优化策略实现用能效率提升，同时通过接入各工业用户用能控制系统实现园区内用户“负荷互济”，提升园区需求响应能力，提升与大某著名企业互动的能力。园区用能场景分析表

工业主要设备表典型园区一般涉及能源的生产转化、传输、存储和消费等环节，包含风、光、气、电、热、冷、储等多类型能源形式。在能源生产转化环节，园区通常配置能源站，涵盖不同形式供能设备，为园区通过多能互补协调优化实现能效提升提供了空间。在传输和存储环节，部分园区还建设有热、气管道，同时还会配置储能装置，实现不同能源形式的分时利用及园区的“削峰填谷”。在消费环节，园区用能负荷较大，企业用户众多，分属不同行业，用能形式及用能习惯存在差异，可为某著名企业互动及园区互动提供大量的优质资源。现有园区能源管控系统存在的问题园区用能控制系统建设主要解决的问题类别主要设备名称供能设备分布式光伏、风电、三联供机组、热电联产机组及燃气锅炉等用能设备动力设备（电梯、风机、水泵、压缩机）、照明设备等8项目方案业务需求分析实现对柔性负荷的实时调节，提升某著名企业调峰能力完成对用户的集成，与用户侧电能管理系统对接，调度仅需将调峰负荷曲线、时长和补贴价格发送给用户侧电能管理系统，由用户侧直接完成对生产负荷调节的执行过程。实现对柔性负荷的需求侧相应，缓解电力供需矛盾通过开展虚拟电厂实施缓解电力供需矛盾，对具备负荷调节能力的工商业用户（负荷聚成商聚合的楼宇、冷库、金属电解行业等）进行邀约调度，在尽可能保障企业生产经营活动正常开展的情况下，缓解某著名企业运行压力。实现虚拟电厂采集数据与交上链，提升数据互操作和安全性能区块链具有如去中心化、协同互补、安全可信等特点，与虚拟电厂及分布式交散性和运行调度上的协调性有一定相似之处。将所有虚拟电厂节点数据、相关发电资源交备份到联盟区块链中，任意节点的数据丢失不会影响到系统的正常运行，增强在数据存储上的鲁棒性和可靠性。9项目方案建设内容与范围-八大功能模块网络通信及用电采集功能虚拟电厂综合监控功能用电负荷管理及预测功能虚拟电厂调控策略管理功能通过前端采集，网络多级传输的方式，为调控中心提供电力用户实时用某著名企业息，主要包括历史用能查询、用户用能排名、用户用能服务、用户用能报表、能效评估等。监测用户侧用电设备的电压、频率、功率等基本信息，并对用电设备进行远程控制，同时具备线损率、电压合格率、主线路负荷平均负载率等指标的统计分析能力。通过对能某省市场中能源分时申报曲线及能源申报价格的调整，结合调频调峰等辅某省市场的结果，建立用能成本最优的能源优化策略。对调控预案进行管理，对考虑多种因素情况下的调控进行优化，对虚拟电厂的调控能力进行评估。虚拟电厂管理功能虚拟电厂调控功能储能调控功能区块链合约存证功能实现虚拟电厂调控业务流程管理。具体包括：项目管理、申报管理、结算管理、用户评价与监管。实现对虚拟电厂所聚合的可控负荷、储能用户的优化调控，包括实时调控、紧急调控、计划调控等模块。对本级虚拟电厂调控中心接入的储能、柔性负荷和无功补偿进行调控。将电力交数据、负荷集成商和客户的合同数据等对接上传到区块链进行存证。10项目方案总体架构虚拟电厂调控的启动、沟通、执行和效果评估等各环节均需要数据和技术平台的支撑，整个调控实施过程涉及虚拟电厂调控中心系统、用户侧电能管理系统、负荷集成商电能管理系统等几个部分。其实施系统架构如图所示。图虚拟电厂控制系统架构11项目方案调度中心需要监测用户关口负荷数据的监测，是统计调控实施的实际效果的重要依据；虚拟电厂调控中心对调控点的实时负荷数据进行监测，是判定实时调控是否有效执行的重要依据。现货交市电力交、售电公司售电服务平台）提供价格预测曲线和负荷预测曲线的数据接口给虚拟调控中心。调控某省市调度中心指令与交的指令共同决定，并发送给虚拟电厂调控中心。虚拟电厂调控中心（平台）借助现代化信息手段，与电力用户（负荷集成商）实时双向互动，实现虚拟电厂调控过程的组织协调。同时，交的交、负荷集成商和客户的合同都通过区块链进行存证。图

虚拟电厂系统逻辑架构图12项目方案应用架构、数据架构图

系统数据结构设计图应用功能划分13项目方案技术架构图

系统分层设计图系统技术架构图14项目方案集成架构、安全架构图物理部署图本系统采用PaaS云平台部署。本系统采用SpringSecurity安全框架。SpringSecurity是一个能够为基于Spring的企业应用系统提供声明式的安全访问控制解决方案的安全框架。它提供了一组可以在Spring应用上下文中配置的Bean，充分利用了SpringIoC，DI（控制反转InversionofControl,DI:DependencyInjection依赖注入）和AOP（面向切面编程）功能，为应用系统提供声明式的安全访问控制功能，减少了为企业系统安全控制编写大量重复代码的工作。15项目方案建设内容

1.网络通信及用某著名企业息采集（1）网络通信模块建立控制中心与区域内各对象之间的双向信息连接，从物理层、数据链路层等各个层面保证数据通信的快捷与畅通。（2）用某著名企业息采集模块实现监测装置在线监测，数据采集类型，模拟量类型（有功功率，无功功率，视在功率、功率因素、电压，电流，频率，），状态量类型（开关量状态，并网点状态，断路器及隔离开关的位置信号，事故跳闸总信号等）。及时、完整、准确地为调度管理提供电力用户实时用某著名企业息数据，主要包括历史用能查询、用户用能排名、用户用能服务、用户用能报表、能效评估等功能。

2.虚拟电厂综合监控（1）系统需采集集群内用户侧的可调节用电设备的电压、频率、虚拟电厂各断路器开关状态、各支路有无功功率等。（2）系统应能配合调度系统的控制策略，实现对用电设备参数以及开关、负荷等进行本地和远方的遥调和遥控操作。（3）应能提供统计和分析功能，实时统计储能剩余容量、线损率、电压合格率、系统平均停电频率、主线路负荷平均负载率等指标。16项目方案建设内容

3.用电负荷管理及预测通过各类价格信号和负荷管理结果，将虚拟电厂建立多时间尺度的能源模型和价格模型，结合可用的储能和分布式能源，通过对能某省市场中能源分时申报曲线及能源申报价格的调整，并结合调频调峰等辅某省市场的结果，建立用能成本最优的能源优化策略。对区域内的用电负荷进行较准确的预测，对工农业生产、社会生活、天气变化等因素对负荷需求的影响规律进行分析，并具有在一定条件下中断部分负荷供应以适应本区域和整个某著名企业调度运行需要的能力。

4.虚拟电厂调控策略管理调控预案管理：指对响应年度及日前的响应缺口进行测算、对资源进行分析、对预案进行编制和模拟演练。针对负荷预测数据（最大负荷）和供电能力数据（包括本地电源装机、外部受电容量），对区域某著名企业、台区进行日前负荷预测，如存在供电缺口、台区过载等，则编制相应的响应日前预案。调控优化：计算实时调控、计划调控根据可调负荷容量、可调负荷、可调负荷级别、启动目的等条件下各区域可参与企业的最优组合。调控级别需包括计划调控、实时调控、紧急调控。虚拟电厂调控能力评估：在实施调控项目申报以及实时调控策略优化时，需要准确评估在线用户或负荷集成商的辅助调控能力，包括计算负荷基线、分析响应时间以及评估负荷下调能力等。调控能力评估模块按照企业的用电特点进行用户分类，标示对负荷高峰贡献较多的重点行业及企业，以认识企业用电规律，了解潜在的调控潜力和优化响应措施，解决“用户、负荷集成商、分布式能源”多层次、多元主体调控评估问题。17项目方案建设内容

5.虚拟电厂管理实现虚拟电厂调控业务流程管理。具体包括：项目管理、申报管理、结算管理、用户评价与监管。申报管理主要功能有基于价格的调控项目和基于激励的调控项目设置、审核、发布、参与申请及管理，提供虚拟电厂调控项目执行过程监控功能。虚拟电厂调控项目管理申报管理是指响应发起方和参与响应用户进行响应容量申报、审核、签约的业务，平台需对用户上报的响应能力进行校验，针对年度、日度、应急三种专题下的能力申报，对申报用户进行签约，响应参与用户向平台上报次年度响应总体容量，某著名企业调度中心预测日前响应能力及应急响应能力。用户结算管理主要功能有查看结算账单和明细、设置项目结算触发时间和规则、结算支付方式、结算申诉管理、结算分析等。用户评价与行为监管用户评价与行为监管模块主要提供对于电力用户和负荷集成商参与调控项目的合规性行为监管、信用评价打分以及违规警告和考核惩罚功能，包括用户违规行为记录、违规警告、用户信用评价、负荷集成商服务评价、用户考核惩罚、用户黑名单。18建设虚拟电厂管理平台实时调控功能模块，衔接调峰辅助服务系统与电力交，实现虚拟电厂按照某著名企业调峰需求与交情况，实时增减出力，并根据参与调峰的容量和时间，实现辅助服务收益。项目方案建设内容

6.虚拟电厂调控实现对虚拟电厂所聚合的可控负荷、储能用户的优化调控，包括实时调控、紧急调控、计划调控等模块。建设虚拟电厂调控管理平台邀约响应功能模块，根据负荷预测、发电计划等输入条件，对未来一定时间内的负荷调控进行计划安排，提前通知相关用户或负荷集成商，在适当的时间段投切负荷，实现某著名企业平滑运行，优化用电负荷分布，减轻某著名企业运行压力。实时调控邀约响应

7.储能调控新能源发电站具有间歇性或随机性以及存在预测误差等特点，因此，将其大规模并网必须考虑不确定性的影响。这就要求储能系统、可控负荷与之合理配合，以保证电能质量并提高发电经济性。因此，系统对本级虚拟电厂调控中心接入的储能、柔性负荷和无功补偿进行调控，满足本级虚拟电厂调控中心与上级某著名企业的交换功率要求，并根据本级优化结果。

8.区块链关键数据管理对虚拟电厂平台获取到的数据进行分类处理，进行关键数据筛选，这里的关键数据主要指电力交数据、负荷集成商和客户的合同数据等，通过区块链数据接口按照标准格式纳入区块链存证系统管理范畴。图基于区块链的电子合同存证方案19目录一项目背景二项目方案三项目里程碑计划四投资预算20项目里程碑计划21序号时间段内

容1项目前期准备：召开项目联络会，明确各参与单位的项目分工、进度规划和工作安排；实施方案编制；实施方案审核修订；定稿项目实施方案。2需求分析及方案设计：进行需求收集及分析，编制项目需求说明书、并开展系统概要设计、数据库设计、详细设计。3平台研发：完成（1）网络通信及用电采集功能、