技术领域
[0001] 本
发明涉及
蓄电池应用领域，尤其涉及一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统。
背景技术
[0002] 近年来，随着人民生活
水平的提高和
电力负荷的快速增长，
电网负荷峰谷差逐步增大，与此同时，随机性、
波动性、不可调度性的
可再生能源大规模并网，导致电网的调峰问题更加突出，也给电力调度造成一系列的困难。电力系统中电源及输配电设备均按照电网高峰负荷规划建设，但电网高峰负荷持续时间较短，导致为满足高峰负荷需求而规划建设的电力设备资产利用率较低。研究解决电网调峰问题、提高资产利用率是现阶段电网建设面临的一个重要课题。
[0003] 中国的电源结构以火电为主，大多数常规火
电机组能够灵活调节出力的能力不足额定容量的50％，当负荷峰谷差低于火电机组的调整范围时，需要部分小容量机组启停调峰或压火调峰，甚至需投资建设更多的机组并改进火电机组的运行方式来满足调峰需求，从而大幅增加了系统的运行成本。据统计，近年来中国电网负荷的峰谷差为38％～48％，以辽宁电网为例，2011年辽宁电网峰值负荷为22362MW，低谷负荷为12708MW，峰谷差为43.2％。调峰问题是电网运行中的基本问题。启停迅速、运行方式灵活的调峰技术符合电网调峰技术的应用需求。在电力系统常规调峰技术中，相比于火电机组，
水电机组启停迅速、运行方式灵活，且调峰深度接近100％，但水电机组的建设受地理条件的限制，不能进行大规模的推广应用。
[0004] 大规模电池储能系统因其快速响应特性，具有优越的调峰性能，可在用电低谷期作为负荷存储
电能，在用电高峰期作为电源释放电能，实现发电和用电间解耦及负荷调节，削减负荷峰谷差，且其建设不受地理条件限制。以
锂离子电池、全
钒氧化还原液流电池、钠硫电池为代表的电池储能系统，可有效延缓甚至减少电源和电网建设，提高能源利用效率和电网整体资产利用水平，改变现有电力系统的建设模式。
[0005] 影响储能技术在电力领域规模化应用的主要因素主要包括储能系统规模、技术水平、安全性及经济性。当储能系统的容量达到MW/MWh级规模能力、满足MW/MWh级下的安全性、
循环寿命达到5000次及以上、充放电效率达到80％及以上时，储能系统的高成本成为限制其大规模应用的关键因素。
[0006] 2009年
比特币的出现带来了一种颠覆性的成果--区块链技术，区块链是一个安全的帐簿类
数据库，由一个个数据区块组成，使用者可以在这个不断更新升级的平台查找数据，对于金融机构来说，区块链能加快交易处理过程、降低成本、减少中间人、提高市场洞察力，增加业务透明度。
[0007] 区块链作为
加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区块链技术可以用于打击欺诈和非法交易，目前很多行业都开始使用区块链技术，尤其是采用区块链作为工具实现真正的能源互联网技术。区块链可以起到的作用是：第一，基于区块链的数据公正确保信任，公私钥结合的
访问权限保护隐私，真正做到私密性，可信计量；第二，区块链防篡改，主体间采用一定的方式配合信任或者强制信任，实现强制信任下泛在交互；第三，区块链和
大数据以及
人工智能融合构成可信任预言机，签署外部数据，实现虚实交互的自律控制；第四，基于区块链部署的设备间点对点交互式决策，不需要将信任托付于中心化平台代为决策，去中心化从而实现设备民主与分布决策；第五，各主体间基于明确的互动规则进行随机博弈，系统呈现中性良性演化，符合市场化规律和竞争演化的协调性和可进化性。
[0008] 区块链的作用不仅仅是去中介化。区块链可能颠覆市场及现有价值链，区块链还可能通过释放此前尚未开发的供应创造出新的市场。能源互联网将极大地推动未来分布式能源的发展。在电源侧，随着大量
可再生能源装机，电源的随机性波动将对系统造成重大挑战，在负荷侧，由于电力消费结构的变化，以及电动
汽车的快速发展，负荷侧的随机性和刚性将不断加剧。
[0009]
专利申请号201510615651.6的中国发明专利公开了一种基于统一电力市场含蓄电池的虚拟电厂优化调度方法，属于配电网
能量优化研究领域。它仅从
算法上分析了蓄电池和
发电厂运行与电力市场的动态关系，而且仅关注了实体蓄电池技术的应用，并没有考虑其真
正交易机制和如何参与电力市场特别是辅助服务市场的解决办法。
[0010] 而本发明的虚拟蓄电池与区块链技术的结合，将使得利用
智能合约实现自动的充放电管理，自动执行智能合约控制的最佳电力交易和调峰调频等辅助服务收益成为可能。
发明内容
[0011] 本发明提供一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统，能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制。特别是虚拟蓄电池区块链控制
云平台的参与和大型耗电设施的虚拟蓄电池效应，可以实现几乎无限次的充放电过程和最低的充放电成本，未来必将成为
削峰填谷的一种重要技术措施。
[0012] 本发明解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统，包括：区域电网；虚拟蓄电池区块链控制云平台，通过区块链电表或区块链路由器与所述区域电网互相连接；所述虚拟蓄电池区块链控制云平台的控制系统基于所述区块链电表或区块链路由器中的区块链模块实现控制，并通过无线或有线通讯连接到所述虚拟蓄电池区块链控制云平台；虚拟充放电系统，与所述虚拟蓄电池区块链控制云平台连接；所述虚拟蓄电池区块链控制云平台和区块链电表或区块链路由器中的区块链模块根据智能合约进行自动的电力交易和电网调峰调频辅助服务，用于将所述虚拟充放电系统的充放电量信息、交易信息和服务信息分布式地保存于区块链网络的各个
节点，保证数据的不可篡改性。
[0013] 进一步，所述虚拟充放电系统可以是电储能系统、虚拟蓄电系统和分布式充电系统中的一种或几种组合。
[0014] 进一步，所述区域电网包括高压输配电网、低压输配电网、直流电网中的一种或几种。
[0015] 进一步，所述区块链电表是具有双向计量功能的内置有区块链模块芯片的智能电表，也可以是双向计量的智能电表的
存储器软件内置区块链模块。
[0016] 进一步，所述区块链电表包括可以是带有区块链模块的智能双向电表，也可以是传统两块单向电量计量表加带有区块链模块的路由器的结合，也可以是双向电量计量表加带有区块链模块的路由器的结合。
[0017] 进一步，所述区块链模块中的区块链数据层的基本构成元素包括0/1购售电标识位、数据区块、时间戳、哈希散列、Merkle(默克尔)树根数据、点对点网络、密钥管理、公钥和私钥、非对称加密和验证机制中的任意一种或多种组合。
[0018] 进一步，所述0/1购售电标识位指的是区块链数据层中有某一位特殊定义的二进制数位；所述二进制数位以0代表当前节点为售电方；1代表当前节点为购电方；或者所述二进制数位以0代表当前节点为购电方，1代表当前节点为售电方；其中，所述当前节点有可能某一时刻为售电方，下一时刻又变为购电方。
[0019] 进一步，所述的虚拟蓄电池区块链控制云平台包括区块链电表、区块链电网路由智能电
开关、
传感器、区域电网调度
信号系统、电池
控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等中的一种或几种。
[0020] 进一步，所述区块链电表的区块链模块给予每个电表一个唯一的ID，也就形成区块链网络中的一个唯一ID的节点。
[0021] 进一步，所述的区块链可以是私有链或联盟链，所述私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。
[0022] 进一步，所述电储能系统包括蓄电装置、物理蓄电储能装置、和/或
抽水蓄能电站。
[0023] 进一步，所述蓄电装置包括蓄电池站、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。
[0024] 进一步，所述物理蓄电储能装置可以是
飞轮动能蓄电装置、压缩空气蓄电装置、重力蓄电储能装置、液态空气蓄电储能装置中的一种。
[0025] 进一步，所述虚拟蓄电系统包括高耗电的
电解铝厂和炼
钢厂、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动
压榨机、大型电力
机车、电蓄热装置、电蓄冷装置中的一种或几种。
[0026] 进一步，所述虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备量耗电的过程，所述虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备停止运行或减小耗电量的过程。
[0027] 进一步，所述分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙或充电桩，与
路灯杆结合的充电装置，与工业园区结合的充电装置，与公建商业综合体结合的充电装置，和/或与现有用电设施结合的充电墙。
[0028] 进一步，所述蓄电池站和充电装置的电池类型包括电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅
碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，还包括动能储能的飞轮电池。
[0029] 本发明的基于区块链技术的虚拟充放电系统具有下列优点
[0030] 1.能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制，利用虚拟蓄电池区块链控制云平台智能化地最高收益方式来管理虚拟充放电系统的充放电策略。
[0031] 2.区块链模块的智能合约能够实现虚拟蓄电设施在最低电价充电，而在最高电价放电。
[0032] 3.虚拟蓄电池区块链控制云平台能够联合众多的多种类的虚拟蓄电设施，为电网提供最优化的调峰调频辅助服务，而且辅助服务的交易和补偿收益均通过区块链网络在不同虚拟蓄电设施内部进行分摊，使得每一个参与辅助服务的虚拟蓄电池业主获得调峰调频辅助服务收益。
[0033] 4.由于所有充放电电量和电力交易数据被不可篡改和分布式地存储在区块链电表中，可以保证数据安全和交易的公平性。
[0034] 5.各种充放电装置通过与各
电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种虚拟蓄电池放电来满足。
附图说明
[0035] 图1为本发明
实施例一提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图；
[0036] 图2为本发明实施例一提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的区块链模块的多层结构示意图；
[0037] 图3为本发明实施例二提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图；
[0038] 图4为本发明实施例三提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图；
[0039] 图5为本发明实施例四提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图；
[0040] 图6为本发明实施例五提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图；
[0041] 图7为本发明实施例六提供的一种区块链虚拟蓄电池充放电管理系统的示意图。
[0042] 图示说明：
[0043] 1、区域电网，2、虚拟蓄电池区块链控制云平台，3、蓄电池站，4、与路灯杆结合的充电装置，5、商业建筑，6、居民建筑，7、工业园区，8、公建商业综合体，9、工业厂房，10、酒店或办公楼，11、充电墙，12、现有用电设施，13、物理蓄电储能装置，14、电蓄热装置或电蓄冷装置，15、电解铝厂和炼钢厂，16、蓄电装置，17、抽水蓄能电站。
具体实施方式
[0044] 为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的
基础上作出的非实质性
修改，都应属于本发明保护的范围。
[0045] 实施例一
[0046] 请参照图1，本发明实施例一提供的一种大型区块链虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网1和虚拟蓄电池区块链控制云平台2和虚拟充放电系统。
[0047] 虚拟蓄电池区块链控制云平台2，通过区块链电表或区块链路由器与区域电网1互相连接；虚拟蓄电池区块链控制云平台2的控制系统基于区块链电表或区块链路由器中的区块链模块实现控制，并通过无线或有线通讯连接到虚拟蓄电池区块链控制云平台2。
[0048] 虚拟充放电系统与虚拟蓄电池区块链控制云平台2连接。
[0049] 虚拟蓄电池区块链控制云平台2和区块链电表或区块链路由器中的区块链模块根据智能合约进行自动的电力交易和电网调峰调频辅助服务，用于将虚拟充放电系统的充放电量信息、交易信息和服务信息分布式地保存于区块链网络的各个节点，保证数据的不可篡改性。
[0050] 在本实施例中，虚拟充放电系统可以是电储能系统、虚拟蓄电系统和分布式充电系统中的一种或几种组合，其中虚拟蓄电系统为大型虚拟蓄电系统，电储能系统为大型电储能系统。
[0051] 在本实施例中，区域电网1包括高压输配电网、低压输配电网、直流电网中的一种或几种。
[0052] 在本实施例中，分户区块链电表是具有双向计量功能的内置有区块链模块芯片的智能电表，也可以是双向计量的智能电表的存储器软件内置区块链模块。
[0053] 在本实施例中，区块链电表可以是带有区块链模块的智能双向电表，也可以是传统两块单向电量计量表加带有区块链模块的路由器的结合，也可以是双向电量计量表加带有区块链模块的路由器的结合。
[0054] 在本实施例中，区块链模块中的区块链数据层的基本构成元素包括0/1购售电标识位、数据区块、时间戳、哈希散列、Merkle(默克尔)树根数据、点对点网络、密钥管理、公钥和私钥、非对称加密和验证机制中的任意一种或多种组合。
[0055] 在本实施例中，0/1购售电标识位指的是区块链数据层中有某一位特殊定义的二进制数位；
[0056] 二进制数位以0代表当前节点为售电方；1代表当前节点为购电方；或者二进制数位以0代表当前节点为购电方，1代表当前节点为售电方；其中，当前节点有可能某一时刻为售电方，下一时刻又变为购电方。
[0057] 在本实施例中，虚拟蓄电池区块链控制云平台2包括区块链电表、区块链电网路由智能电开关、传感器、区域电网调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等中的任意一种或几种组合。
[0058] 在本实施例中，区块链电表的区块链模块给予每个电表一个唯一的ID，也就形成区块链网络中的一个唯一ID的节点。
[0059] 在本实施例中，区块链可以是私有链或联盟链，私有链或联盟链的全部或部分节点拥有比较复杂的读写、记账的权限。
[0060] 在本实施例中，电储能系统包括蓄电装置16、物理蓄电储能装置，和/或抽水蓄能电站17。
[0061] 在本实施例中，蓄电装置16为电磁储能、超导和超级电容储能，包括蓄电池站3、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种，其中蓄电池站3为大型蓄电池站。
[0062] 在本实施例中，物理蓄电储能装置13可以是飞轮动能蓄电装置、压缩空气蓄电装置、重力蓄电储能装置、液态空气蓄电储能装置中的一种。
[0063] 在本实施例中，虚拟蓄电系统包括高耗电的电解铝厂和炼钢厂15、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动压榨机、大型
电力机车、电蓄热装置、电蓄冷装置14中的一种或几种。
[0064] 在本实施例中，虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备耗电的过程，虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备停止运行或减小耗电量的过程。
[0065] 在本实施例中，分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙9或充电桩、与路灯杆结合的充电装置4、与工业园区5结合的充电装置、与公建商业综合体6结合的充电装置、和/或与现有用电设施10结合的充电墙，其中公建商业综合体6为大型公建商业综合体。
[0066] 在本实施例中，蓄电池站3和充电装置的电池类型包括电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，还包括动能储能的飞轮电池。
[0067] 本发明的基于区块链技术的虚拟蓄电池系统具有下列优点
[0068] 1.能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制，利用区块链云平台智能化地最高收益方式来管理虚拟蓄电池系统的充放电策略。
[0069] 2.区块链模块的智能合约能够实现虚拟蓄电设施在最低电价充电，而在最高电价放电。
[0070] 3.区块链云平台能够联合众多的多种类的虚拟蓄电设施，为电网提供最优化的调峰调频辅助服务，而且辅助服务的交易和补偿收益均通过区块链网络在不同虚拟蓄电设施内部进行分摊，使得每一个参与辅助服务的虚拟蓄电池业主获得调峰调频辅助服务收益。
[0071] 4.由于所有充放电电量和电力交易数据被不可篡改和分布式地存储在区块链电表中，可以保证数据安全和交易的公平性。
[0072] 5.各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种虚拟蓄电池放电来满足。
[0073] 实施例二
[0074] 请参考图3，系统及平台构成元素与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中的虚拟充放电系统为分布式充电系统，分布式充电系统包括实体形式的充电墙或带蓄电池的路灯杆或充电桩，充电墙包括外挂在建筑墙体表面的充电蓄电池，也包括与建筑形成一体化的墙体内部布置的蓄电池；充电桩和充电汽车联合实现蓄电池充放电的功能。
[0075] 实施例三
[0076] 请参考图4，系统及平台构成元素与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中的虚拟充放电系统为充电墙或物理蓄电储能装置13中的任意一种，充电墙可以是外挂在建筑墙体表面的充电蓄电池，也可以是与建筑形成一体化的墙体内部布置的蓄电池；物理蓄电储能装置13可以是飞轮动能蓄电装置、压缩空气蓄电装置、重力蓄电储能装置或液态空气蓄电储能装置中的任意一种。
[0077] 实施例四
[0078] 请参考图5，系统及平台构成元素与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中的虚拟充放电系统为虚拟蓄电系统，虚拟蓄电系统包括充电墙或电转热或冷的蓄热蓄冷虚拟蓄电池中的任意一种；电蓄热蓄冷系统可以是电蓄热
锅炉、电压缩制冷蓄冷中的一种。
[0079] 实施例五
[0080] 请参考图6，系统及平台构成元素与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中的虚拟充放电系统为虚拟蓄电系统，虚拟蓄电系统包括充电墙或大型电解铝或炼钢厂等高耗电虚拟蓄电池中的任意一种；电解铝和炼钢厂作为耗电大户，可以通过增加耗电量和减小其耗电量变向作为虚拟蓄电池参与电力交易和调峰调频电网辅助服务市场。
[0081] 实施例六
[0082] 请参考图7，系统及平台构成元素与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中的虚拟充放电系统为电储能系统，电储能系统包括充电墙或蓄电装置16中的任意一种；蓄电装置16包括蓄电池站3、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。
[0083] 尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附
权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。
