一种基于区块链的智慧园区能源调控和节能效果监测方法与流程

本发明涉及能源管理，具体是一种基于区块链的智慧园区能源调控和节能效果监测方法。

背景技术：

1、目前园区能源管理通常根据采集的发电侧输出数据、储能运行状态以及负荷侧用能数据，对园区内部能源供需关系进行调节，以实现新能源消纳和负荷供电平衡。

2、然而由于新能源发电具有随机性和波动性，储能设备存在荷电状态、充放电能力等运行约束，同时负荷侧用能需求也会随时间发生变化，园区内的能源供需关系并非固定状态，那么若还基于传统的单一能源状态，或者是基于历史运行数据的调节方式，难以准确反映当前新能源发电与储能承载以及负荷调节之间的动态匹配关系，容易造成新能源利用不足或能源调节效果不理想。

3、此外，现有园区能源调控过程中，对于调控前后的能源状态变化、能源分配结果以及节能效果等数据通常采用集中式方式进行存储，相关数据容易受到人为修改影响，且难以保证调控过程与节能结果之间的对应关系。因此，需要对能源调控过程中产生的关键数据进行可信记录，以保证节能监测结果的真实性和可追溯性。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、本发明提供了一种基于区块链的智慧园区能源调控和节能效果监测方法，能够使新能源消纳和能源调节根据园区实际运行状态进行动态匹配，并利用区块链对能源调控过程及监测结果进行可信记录。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于区块链的智慧园区能源调控和节能效果监测方法，包括以下执行步骤：

5、获取新能源发电侧、储能侧和各类负荷侧的运行数据，根据统一的调度周期进行时间对齐，获取对应调度周期内的能源状态数据；

6、根据所述能源状态数据，计算新能源输出能量与所述负荷侧可消纳容量，以及与所述储能侧可吸收容量之间的匹配关系，并依据预设的新能源消纳优先级确定消纳分配结果；

7、根据所述消纳分配结果，确定发电侧未消纳新能源量以及负荷侧需求缺口，并结合储能侧的可充放电容量、最大充放电功率以及负荷侧可调节容量，对剩余新能源量和需求缺口进行调节计算，确定储能侧和负荷侧对应的调节能量分配结果；

8、将所述调节能量分配结果中储能侧和负荷侧对应的调节能量，按照调度周期进行时间切分，转换为时间窗口内的功率序列；其中，将储能侧调节能量转换为充放电功率序列，并根据荷电状态和最大充放电功率进行约束校验；将负荷侧调节能量转换为负荷调整功率序列，并根据负荷可调节范围进行约束校验；

9、提取各项所述功率序列调控执行前后的能源状态，确定新能源实际消纳量、储能侧实际充放电量以及电网侧购电量变化，并依据新能源替代电量对应的排放因子计算碳减排量；

10、将新能源消纳分配结果、调节能量分配结果及碳减排量封装为调控记录单元，按照时间顺序关联写入区块链，形成园区能源调控过程的可信链式记录。

11、在一些可行实施例中，在统一的调度周期内，获取所述新能源发电侧的输出功率序列和各个所述负荷侧的需求功率序列，同步获取储能侧的荷电状态及充放电功率约束；

12、以统一的所述调度周期为时间基准，对各源数据执行切片映射处理，将连续时间序列拆分为离散时间片，使每个时间片内形成对应的新能源输出功率序列片段、负荷需求功率序列片段，及储能荷电状态及功率约束片段。

13、在一些可行实施例中，在划分的每个所述时间片内，将对应的所述新能源输出功率序列片段作为输入源，与对应时间片的所述负荷需求功率序列片段进行逐项映射；

14、在映射的过程中，以负荷需求功率序列作为约束边界，对新能源输出功率序列进行逐项扣减更新，形成负荷侧匹配后的已匹配负荷功率序列、未匹配负荷功率序列以及剩余新能源输出功率序列。

15、在一些可行实施例中，将负荷侧映射后得到的所述剩余新能源输出功率序列作为输入，映射至同一时间片内储能侧的荷电状态及充放电功率约束片段；

16、依据荷电状态及充放电功率约束更新储能吸收序列，并同步更新剩余新能源输出功率序列，形成储能侧匹配后的储能吸收功率序列、荷电状态变化序列和剩余未吸收新能源输出序列。

17、在一些可行实施例中，在每个所述时间片内，获取对应的储能侧荷电状态及充放电功率约束片段、负荷侧可移峰负荷容量及可延迟负荷容量片段，以及电网接口可补充功率范围数据；其中，储能侧数据用于确定剩余未吸收新能源输出功率序列的可再次充电上限；负荷侧数据用于确定剩余未吸收新能源输出功率序列的可转移消纳范围；电网接口数据用于确定剩余未匹配功率的外部交换边界；

18、将所述剩余未吸收新能源输出功率序列，与负荷侧可移峰负荷容量及可延迟负荷容量进行逐项匹配，将能够转移至负荷侧的功率部分映射至负荷侧功率调整序列，并更新剩余未吸收新能源输出功率序列；

19、在完成负荷侧映射后，将更新后的所述剩余未吸收新能源输出功率序列，与所述电网接口可补充功率范围进行逐项匹配，将对应功率部分映射为电网交互功率序列，并更新剩余未吸收新能源输出功率序列。

20、在一些可行实施例中，将所述未匹配负荷功率序列作为输入源，与储能侧荷电状态及充放电功率约束进行逐项匹配，将能够由储能侧放电覆盖的负荷功率部分，映射至储能放电功率序列，并更新储能侧荷电状态变化序列；

21、在储能侧的放电能力达到约束边界后，将剩余未匹配负荷功率序列，与电网接口可补充功率范围进行逐项匹配，将对应功率部分映射为电网补偿功率序列，并更新剩余未匹配负荷功率序列；

22、在同一时间片内的各项所述分配结果包括储能放电功率序列、负荷侧功率调整序列以及电网交互功率序列。

23、在一些可行实施例中，将所述储能侧的调节能量拆分为连续时间段功率分量，并依次与对应时间段的荷电状态变化边界，以及充放电功率上限进行逐段匹配，使每一时间段内的储能调节能量转化为对应的充放电功率序列；同步更新储能荷电状态变化序列和各时间段内充放电功率序列；

24、将所述负荷侧的调节能量拆分为多个时间段，并与负荷侧可移峰负荷容量及可延迟负荷容量逐段匹配，输出启停时间点序列和功率偏移序列；同步更新负荷侧的功率需求序列；

25、将剩余调节能量直接映射为对应时间段的功率交换量，并转换为连续时间序列下的实时功率交换指令；同步更新电网接口的功率交互序列。

26、在一些可行实施例中，在调控执行后的每个时间片内，以新能源输出功率序列为基准，按照功率流向拆分为进入负荷侧功率偏移序列对应的实际消纳路径，以及进入储能侧充放电功率序列对应的吸收路径；将拆分的两个所述路径对应的功率分量，执行逐时间片累加，形成新能源实际消纳量序列；

27、将所述新能源实际消纳量转化为新能源利用增量序列，基于各时间片内电能消耗量与排放因子对应关系，逐时间片转化为碳排放变化序列。

28、在一些可行实施例中，以负荷侧需求功率序列为基准，对比调控执行前后的电网交互功率变化量和负荷侧需求功率结构变化量，分别转化为外部电网依赖量变化序列与负荷侧用电结构变化序列。

29、在一些可行实施例中，将所述新能源实际消纳量序列、碳排放变化序列、外部电网依赖量变化序列，与负荷侧用电结构变化序列，按照时序拆分为独立事件单元；对每个所述事件单元分别提取以下字段：

30、基于储能侧、负荷侧及电网接口功率序列提取的归属关系的资源标识；

31、基于新能源消纳路径与电网交互路径的能量流向关系；

32、从调控前后能源状态序列差值及碳排放换算结果的状态变化量；

33、将各个事件单元按照时间戳顺序进行排列，并将当前事件单元与前一时间片事件单元建立顺序关联关系，组织输出基于所述资源标识的调节分配事件链、基于所述能量流向关系的供需事件关系事件链，以及基于所述状态变化量的节能评估结果事件链。

34、（三）有益效果：

35、与现有技术相比，该发明具备如下有益效果：

36、本发明首先获取新能源发电侧、储能侧以及负荷侧的运行数据，并基于统一调度周期进行时间对齐处理，使不同能源侧运行状态能够在统一时间基准下进行关联分析。之后通过对新能源输出能量与负荷侧消纳能力、储能侧承载能力进行匹配计算，并结合发电侧未消纳能量、负荷侧需求缺口，以及储能侧和负荷侧的各自对应的调节约束确定调节能量分配结果，使新能源能够根据园区能源供需关系进行分配，提高新能源消纳能力。

37、利用区块链，通过将能源调控过程中的相关数据以及节能效果数据按照时间顺序关联，并写入区块链进行存储，使园区能源调控过程和节能监测结果具备可追溯性和防篡改能力，提高能源数据管理的可信程度。