[发明专利]一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法

说明书

本发明公开一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法，包括以下步骤：建立综合能源系统区块链网络、各能源子系统节点采集量测值、构建综合考虑能源耦合关系的综合能源系统模型、建立综合能源系统状态估计模型、实现分布式状态估计和实现对综合能源系统的实时控制和优化运行；本发明基于区块链的分布式架构打破综合能源系统中各能源系统行业壁垒，在保证信息可信的前提下，结合分布式求解方法，不需要将每个子系统中大量量测数据传至调度中心，减少了节点间信息传输量，提高状态估计速度和效率，与此同时也保护了各能源子系统的信息隐私，针对电、热、气各系统选取不同时间尺度的量测采样值进行状态估计，提高了状态估计的准确性。

技术领域

本发明涉及综合能源系统状态估计技术领域，尤其涉及一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法。

背景技术

在能源形势严峻的背景下，能源整体使用效率不高，对于异质能源系统互联融合、互补集成的需求日益急迫，作为能源变革的新形式，综合能源系统可通过能源梯级利用和协调优化提高能源利用效率、促进可再生能源消纳，与此同时增强能源利用灵活性，在综合能源系统中利用能源耦合设备才能使不同子系统中多种异质能源关联起来，准确可靠的状态估计才能为综合能源系统稳定运行提高保障。

当前电力系统、热力系统、天然气系统状态估计都已有一定成果，但单一能域下的方法不能直接应用于面向多能域的综合能源系统，电、热、气各系统遵循的物理学定律相差较大，在状态估计中涉及的物理量也不尽相同，与此同时，各能源子系统相对独立，存在信任问题，集中式状态估计存在困难，而区块链去中心化、防篡改等特点可以提供分布式可信架构，可以很好的契合上述场景。

区块链解决了综合能源系统中异构能源系统壁垒之间的信任问题，为综合能源系统状态估计提供了可信环境，但现有技术中的常见求解方法不适用于分布式场景，寻找合适的分布式求解方式便成为关键。

目前，对于综合能源系统状态估计的研究多采用集中式方法，由于各能源子系统之间管理主体的不同，造成信息不能实时交互，需要建立数据集中中心，成本高，并且存在信息泄露、篡改的安全风险，且集中式估计不适用于大规模综合能源系统，估计的准确度和效率都较低，另外，综合能源系统中电、热、气等多种能源时间尺度特性各有不同，其中电力系统运行时间尺度为分钟级，天然气系统则为小时级，热力系统则为数小时级，但现有估计方法缺少对于多时间尺度的考虑，从而导致估计的准确性受到影响，因此，本发明提出一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法，该方法基于区块链可信安全的特点能较好的契合综合能源系统状态估计场景并解决了现有集中式方法成本高和安全性低的问题，基于区块链构建的可信架构利用智能合约实现分布式估计，保证准确的同时提高效率，在分布式估计中针对不同子系统采用不同的时间尺度，提高了状态估计的准确性。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于区块链的综合能源系统分布式状态估计方法，包括以下步骤：

步骤一：先通过综合能源系统的能源管理中心为各能源子系统中节点、线路和能源耦合设备设置编号并进行广播，然后通过能源管理中心在各能源子系统调度中心获取综合能源系统完整拓扑信息并写在区块中，建立综合能源系统区块链网络；

步骤二：通过各能源子系统节点分别采集相对应的能源网络状态估计所需量测值，量测步长结合不同能源时间特性进行设定，达到周期以后生成区块，之后通过能源子系统调度中心调用量测信息进行各能源子系统的状态量估计，得到电、热、气系统运行特点；

步骤三：先结合电、热、气系统运行特点建立各能源子系统模型，再对各能源系统运行状态进行描述，接着针对电、热、气之间的耦合关系，建立耦合设备模型，接着依照各能源子系统特点，构建综合考虑能源耦合关系的综合能源系统模型；