一种基于区块链的综合能源管理系统的制作方法

1.本发明涉及用于管理和预测的数据处理系统的技术领域，具体涉及一种基于区块链的综合能源管理系统。


背景技术：

2.在汽车轮胎生产工厂中，工厂设备的能耗高导致工厂碳指标不合格，对于能源造成浪费，对于二氧化碳的排出量无法控制，而节能技术的研发在能够资金有限的情况下为工厂提供更大的产能，电能是一项重要的供给能源，使用节能技术节约电能，降低了产线能耗，使得区域微电网供电侧的供电量富余变大，以便于为更多的工厂供电，但是在现有的能源管理系统中不存在供电侧和用电侧的电价竞争模块，以电价竞争为手段实现能耗的降低，保证碳排放指标的合格，丰富能源管理系统的管理方式和管理内容，因此需要提出一种基于区块链的综合能源管理系统，添加电价竞争模块，激励轮胎厂进行节能改造，有助于区域能耗的降低和碳指标的控制。因此，本发明提出一种基于区块链的综合能源管理系统，在能源管理系统中添加一种电能竞价模块，能够激励轮胎厂进行节能改造，降低轮胎厂能耗水平，减少区域内碳排放量。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的轮胎厂能源管理系统中不存在一种电能竞价模块帮助降低轮胎厂和区域内能耗水平以及减少碳排放量的电价竞价模块的问题，提供了一种基于区块链的综合能源管理系统。
4.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括产能统计模块，和节能改造统计模块，所述产能统计模块和所述节能改造统计模块的输出端均连接有竞价分析模块，所述竞价分析模块的输出端连接有微电网供电模块，所述竞价分析模块将向所述微电网供电模块提交的供电竞价记为，所述供电竞价与生产车间的产能和使用节能设备节约的电功率正相关，与生产轮胎消耗的原料吨数和节能设备的研发成本负相关，所述供电竞价的公式为：式中a、b均为常数，i记为生产车间序号，ri记为序号为i的生产车间生产轮胎的条数，mi记为序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数，j记为生产设备的序号，dj记为序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量，yj记为序号为j的设备上使用的节能设备的数量，n记为生产车间的数目，m记为生产设备的台数，记为序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率，记为序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率，记为节能设备的研发成本。
5.作为本发明进一步的方案，所述产能统计模块和所述节能改造统计模块的输入端
与轮胎厂的生产管理p2p平台相互连接，所述产能统计模块通过所述生产管理p2p平台获取序号为i的生产车间生产轮胎条数ri和序号为i的生产车间消耗的生产原料吨数mi，所述节能改造统计模块所述生产管理p2p平台获取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率和节能设备的研发成本。
6.作为本发明进一步的方案，所述微电网供电模块包括竞价博弈模块，所述竞价博弈模块的输出端连接有竞价成交模块和竞价调整模块，所述竞价成交模块和所述竞价调整模块的输出端均连接有供电模块。
7.作为本发明进一步的方案，所述竞价博弈模块根据参与竞价博弈的工厂的期望节能贡献来选择电价最终定价，轮胎厂的期望节能贡献大于或等于所述竞价博弈模块提前设定的跳跃值时，将供电电价的最终定价通过所述竞价成交模块确定为轮胎厂的所述竞价分析模块提供的供电竞价，轮胎厂的期望节能贡献低于所述竞价博弈模块提前设定的跳跃值时，将供电电价的最终定价通过所述竞价调整模块根据所述竞价分析模块提供的供电竞价结合期望节能贡献的排名g调高为。
8.作为本发明进一步的方案，所述供电模块包括区域火力发电系统、区域热电联产系统、区域光伏发电系统和区域风力发电系统，所述区域火力发电系统和区域热电联产系统的输出端均连接有变压器，所述变压器的输出端连接有第一预付费智能电表，所述区域光伏发电系统和所述风力发电系统的输出端均连接有逆变器，所述逆变器的输出端连接有输电母线，所述输电母线上连接有蓄电池组，所述输电母线的输出端连接有第二预付费智能电表和第三预付费智能电表。
9.作为本发明进一步的方案，所述第一预付费智能电表、所述第二预付费智能电表和所述第三预付费智能电表的输出端均与轮胎厂的供电母线相互连接。
10.作为本发明进一步的方案，轮胎厂内设置有用于记录和存储生产以及节能改造数据的第一电脑，所述第一电脑通过区块链技术连接有多个用于记录和存储生产以及节能改造数据的第二电脑，所述a和所述b均由所述第一电脑和所述第二电脑通过区域链技术记录的历史供电竞价与序号为i的生产车间生产轮胎的条数ri、序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数mi、序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产车间的数目n、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率、节能设备的研发成本形成的二元方程两两一组构成的方程组求解出a和b的值，再分别求a和b的平均数得到，将记作所述供电竞价公式中a和b的取值。
11.所述基于区块链的综合能源管理系统的具体实施步骤如下：步骤一：通过产能统计模块向轮胎厂统计获取序号为i的生产车间生产轮胎的条数ri和序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数mi，通过节能改造统计模块向轮胎厂统计获取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产车间的数目n、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率以及节能设备的研发成本；
步骤二：将产能统计模块和节能改造统计模块获取的信息传输给竞价分析模块，计算供电竞价；步骤三：竞价分析模块将计算出的供电竞价结果传输给微电网供电模块进行判断分析，大于或等于微电网供电模块提前设定的节能贡献，则选择保持供电竞价进行供电，小于微电网供电模块提前设定的节能贡献，则根据节能贡献调高供电竞价进行供电。
12.本发明相比现有技术具有以下优点：该基于区块链的综合能源管理系统，通过产能统计模块和节能改造统计模块的设置能够将轮胎厂的产能信息和节能改造信息进行统计并传输给竞价分析模块计算出科学的供电竞价，解决了轮胎厂节的能源系统中不存在一种用于科学竞实现电价竞争的模块，导致轮胎厂能改造积极性不高导致轮胎厂能耗较高、二氧化碳排放量高不足，能够利用多厂的节能竞争调动轮胎厂进行资源优化分配和研发节能技术的积极性，帮助轮胎厂和其他厂提高产能同时降低轮胎厂和区域的能耗水平，减少二氧化碳的排放量。
附图说明
13.图1是本发明的整体结构图。
具体实施方式
14.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
15.如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于区块链的综合能源管理系统，包括产能统计模块，和节能改造统计模块，所述产能统计模块和所述节能改造统计模块的输出端均连接有竞价分析模块，所述竞价分析模块的输出端连接有微电网供电模块，所述竞价分析模块将向所述微电网供电模块提交的供电竞价记为，所述供电竞价与生产车间的产能和使用节能设备节约的电功率正相关，与生产轮胎消耗的原料吨数和节能设备的研发成本负相关，所述供电竞价的公式为：式中a、b均为常数，i记为生产车间序号，ri记为序号为i的生产车间生产轮胎的条数，mi记为序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数，j记为生产设备的序号，dj记为序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量，yj记为序号为j的设备上使用的节能设备的数量，n记为生产车间的数目，m记为生产设备的台数，记为序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率，记为序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率，记为节能设备的研发成本。
16.通过产能统计模块和节能改造统计模块的设置能够将轮胎厂的产能信息和节能改造信息进行统计并传输给竞价分析模块计算出科学的供电竞价，解决了轮胎厂节的能源系统中不存在一种用于科学竞实现电价竞争的模块，导致轮胎厂能改造积极性不高导致轮胎厂能耗较高、二氧化碳排放量高不足，能够利用多厂的节能竞争调动轮胎厂进行资源优
化分配和研发节能技术的积极性，帮助轮胎厂和其他厂提高产能同时降低轮胎厂和区域的能耗水平，减少二氧化碳的排放量。
17.所述产能统计模块和所述节能改造统计模块的输入端与轮胎厂的生产管理p2p平台相互连接，所述产能统计模块通过所述生产管理p2p平台获取序号为i的生产车间生产轮胎条数ri和序号为i的生产车间消耗的生产原料吨数mi，所述节能改造统计模块所述生产管理p2p平台获取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率和节能设备的研发成本。
18.通过产能统计模块和节能改造统计模块均与轮胎厂的生产管理p2p平台相互连接获取轮胎厂的产能信息和节能改造信息，并将产能信息量化成序号为i的生产车间生产轮胎条数ri和序号为i的生产车间消耗的生产原料吨数mi，将节能改造信息量化成取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率和节能设备的研发成本，进而将产能信息和节能改造信息高效准确地传输给竞价分析模块。
19.所述微电网供电模块包括竞价博弈模块，所述竞价博弈模块的输出端连接有竞价成交模块和竞价调整模块，所述竞价成交模块和所述竞价调整模块的输出端均连接有供电模块。
20.通过竞价博弈模块的设置能够利用区域内各个工厂的节能贡献实现供电电价的竞价调整，进而便于激励各个工厂进行节能改造的积极性，通过竞价成交模块的设置在轮胎厂达到节能贡献设定的跳跃值时能够以竞价分析模块计算得出的供电竞价作为实际的供电电价对轮胎厂进行供电，如果轮胎厂没有达到节能贡献设定的跳跃值时将根据节能贡献的值结合供电竞价来调高轮胎厂的供电电价。
21.所述竞价博弈模块根据参与竞价博弈的工厂的期望节能贡献来选择电价最终定价，轮胎厂的期望节能贡献大于或等于所述竞价博弈模块提前设定的跳跃值时，将供电电价的最终定价通过所述竞价成交模块确定为轮胎厂的所述竞价分析模块提供的供电竞价，轮胎厂的期望节能贡献低于所述竞价博弈模块提前设定的跳跃值时，将供电电价的最终定价通过所述竞价调整模块根据所述竞价分析模块提供的供电竞价结合期望节能贡献的排名g调高为。
22.将x个参与节能改造的工厂集合记为w={1，2，
…
，x}，若对w的任何子集l
⊆
w都有一个实数k(l)与之对应，且满足下列条件：（1）（2）对任意两个不相交子集和均存在，，都有：，则称k(l)为定义在w上的一个特征函数，代表的含义就是每个合作节能改造获得的节能贡献，而第（2）个条件表明任何情况下合作至少总比单干或者小团体的合作来得有利，合作既能的对策就是需要确定每个人获得的节能贡献，或者对全体成员来讲就是向量，合理地分配需要满足
，并且该式在k=w时等号成立；根据对应策略满足的对称性公理、有效性公理、冗员公理和可加性公理，得到唯一的，且的公式为，其中是w中包含成员x的所有子集形成的集合，是集合l元素的个数，是加权因子且有：进而得出轮胎厂和其他工厂共同参与节能改造时的节能期望贡献值，再设定跳跃值f，当≥f时，使用供电竞价作为供电电价向轮胎厂供电，当《f时，结合供电竞价和的排名调高供电电价。
23.所述供电模块包括区域火力发电系统、区域热电联产系统、区域光伏发电系统和区域风力发电系统，所述区域火力发电系统和区域热电联产系统的输出端均连接有变压器，所述变压器的输出端连接有第一预付费智能电表，所述区域光伏发电系统和所述风力发电系统的输出端均连接有逆变器，所述逆变器的输出端连接有输电母线，所述输电母线上连接有蓄电池组，所述输电母线的输出端连接有第二预付费智能电表和第三预付费智能电表。
24.通过区域火力发电系统、区域热电联产系统的设置能够为轮胎厂提供持续稳定的供电模式，通过区域光伏发电系统和区域风力发电系统的加入实现了新能源的充分利用，减少生产电能时的碳排放，通过蓄电池组的设置能够在用电低峰期将光伏发电系统和风力发电系统的发电储存在蓄电池组中以便于在光伏发电系统和风力发电系统发生供电不稳定时弥补供电缺额，提高供电的可靠性和供电质量，有助于轮胎厂的生产保持稳定，通过第一预付费智能电表的设置能够在第一预付费智能电表上刷入火力发电系统和热电联产系统以激励电价购得的电费，进而便于实现火力发电系统和热电联产系统购电量的控制和激励电价的阶段调整，通过第二预付费智能电表的设置能够在第二预付费智能电表上刷入风力发电系统和光伏发电系统以激励电价购得的电费，通过第三预付费智能电表上刷入蓄电池组补充供电的电费，二者协调运作能够保持新能源发电的供电的稳定性，提高供电质量。
25.所述第一预付费智能电表、所述第二预付费智能电表和所述第三预付费智能电表的输出端均与轮胎厂的供电母线相互连接。
26.通过将第一预付费智能电表、第二预付费智能电表和第三预付费智能电表的输出端均与轮胎厂的供电母线相互连接，能够对轮胎厂实现供电。
27.轮胎厂内设置有用于记录和存储生产以及节能改造数据的第一电脑，所述第一电脑通过区块链技术连接有多个用于记录和存储生产以及节能改造数据的第二电脑，所述a和所述b均由所述第一电脑和所述第二电脑通过区域链技术记录的历史供电竞价与序号为i的生产车间生产轮胎的条数ri、序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数mi、序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产车间的数目n、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率、节能设备的研发成本形成的二元方程两两一组构成的方程组求解出a和b的值，再分别求a和b的平均数得到和，将和记作所述供电竞价公式中a和b的取值。
28.通过第一电脑、第二电脑和区块链技术的使用能够保证轮胎厂生产信息和节能改
造信息的安全和存储，通过a和b的取值方法能够利用区块链技术取得历史数据并结合历史数据给出a和b具有阶段参考性的常数值，便于根据节能改造现状的改变调整a和b的值进而使得供电竞价更加科学和合理的同时具有时效性。
29.所述基于区块链的综合能源管理系统的具体实施步骤如下：步骤一：通过产能统计模块向轮胎厂统计获取序号为i的生产车间生产轮胎的条数ri和序号为i的生产车间生产轮胎消耗的原料吨数mi，通过节能改造统计模块向轮胎厂统计获取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产车间的数目n、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率以及节能设备的研发成本；步骤二：将产能统计模块和节能改造统计模块获取的信息传输给竞价分析模块，计算供电竞价；步骤三：竞价分析模块将计算出的供电竞价结果传输给微电网供电模块进行判断分析，大于或等于微电网供电模块提前设定的节能贡献，则选择保持供电竞价进行供电，小于微电网供电模块提前设定的节能贡献，则根据节能贡献调高供电竞价进行供电。
30.综上所述，本实施例提供的基于区块链的综合能源管理系统还能够通过产能统计模块和节能改造统计模块均与轮胎厂的生产管理p2p平台相互连接获取轮胎厂的产能信息和节能改造信息，并将产能信息量化成序号为i的生产车间生产轮胎条数ri和序号为i的生产车间消耗的生产原料吨数mi，将节能改造信息量化成取序号为j的生产设备上使用的节能设备的耗电量dj、序号为j的设备上使用的节能设备的数量yj、生产设备的台数m、序号为j的生产设备未使用节能设备前的耗电功率、序号为j的生产设备使用节能设备后的耗电功率和节能设备的研发成本，进而将产能信息和节能改造信息高效准确地传输给竞价分析模块。将x个参与节能改造的工厂集合记为w={1，2，
…
，x}，若对w的任何子集l
⊆
w都有一个实数k(l)与之对应，且满足下列条件：（1）（2）对任意两个不相交子集和均存在，都有：，则称k(l)为定义在w上的一个特征函数，代表的含义就是每个合作节能改造获得的节能贡献，而第（2）个条件表明任何情况下合作至少总比单干或者小团体的合作来得有利，合作既能的对策就是需要确定每个人获得的节能贡献，或者对全体成员来讲就是向量，合理地分配需要满足，并且该式在k=w时等号成立；对应策略满足的对称性公理、有效性公理、冗员公理和可加性公理，得到唯一的，且的公式为，其中是w中包含成员x的所有子集形成的集合，是集合l元素的个数，是加权因子且有：
进而得出轮胎厂和其他工厂共同参与节能改造时的节能期望贡献值，再设定跳跃值f，当时，使用供电竞价作为供电电价向轮胎厂供电，当时，结合供电竞价和的排名调高供电电价。通过区域火力发电系统、区域热电联产系统的设置能够为轮胎厂提供持续稳定的供电模式，通过区域光伏发电系统和区域风力发电系统的加入实现了新能源的充分利用，减少生产电能时的碳排放，通过蓄电池组的设置能够在用电低峰期将光伏发电系统和风力发电系统的发电储存在蓄电池组中以便于在光伏发电系统和风力发电系统发生供电不稳定时弥补供电缺额，提高供电的可靠性和供电质量，有助于轮胎厂的生产保持稳定，通过第一预付费智能电表的设置能够在第一预付费智能电表上刷入火力发电系统和热电联产系统以激励电价购得的电费，进而便于实现火力发电系统和热电联产系统购电量的控制和激励电价的阶段调整，通过第二预付费智能电表的设置能够在第二预付费智能电表上刷入风力发电系统和光伏发电系统以激励电价购得的电费，通过第三预付费智能电表上刷入蓄电池组补充供电的电费，二者协调运作能够保持新能源发电的供电的稳定性，提高供电质量。通过将第一预付费智能电表、第二预付费智能电表和第三预付费智能电表的输出端均与轮胎厂的供电母线相互连接，能够对轮胎厂实现供电。通过第一电脑、第二电脑和区块链技术的使用能够保证轮胎厂生产信息和节能改造信息的安全和存储，通过a和b的取值方法能够利用区块链技术取得历史数据并结合历史数据给出a和b具有阶段参考性的常数值，便于根据节能改造现状的改变调整a和b的值进而使得供电竞价更加科学和合理的同时具有时效性。
31.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。