原创 由区块链辅助电网与众包结合的优点

2019-11-19 18:01 184 0 2 分类: 物联网 文集: 人工智能

本文的主要贡献:

1)分析了电网与众包结合的优点。

2)建立一个框架,指导众包交易的指数增长。

3)提出了一种激励机制

论文摘要:

众包依赖于众包工人的贡献来满足产品或系统级目标。基于众包的方法已在各种网络物理系统和实时市场中实施。本文探讨了一个众包能源系统(CES)的框架,其中小规模的能源生产和能源交易被分发给分布式能源系统,电动汽车和可成型负载等来完成。本文讨论了能源众包的优点/支柱。然后,本文提出了一种适用于多种分布式网络中CES的运行模型。该模型讲述了传统类型、分布式型发电机和负载设定点之间市场均衡。根据这些设定点,众包激励措施旨在引导众包体系达到均衡。随着众包和能源交易数量的增加,需要一个安全的能源交易平台。为此,本文提出的框架与轻量级区块链实施和智能合同相结合的方法。本文还提供了数值测试以展示整体实施。

方案背景:

众包是各行各业的主要推动力,已被用于各种学科,如医学,网络物理系统和工程系统设计。众包的核心主题是利用人群的力量来实现产品级或系统级目标。

为了理解众包如何应用于能源系统,作者提供了来自互联网最受欢迎的众包市场——亚马逊的 Mechanical Turk(MTurk)的例子。 MTurk使人们能够发布限时完成的赏金任务。 CES中的任务可以是插入电动车辆对电池充电/放电(以一定速率),以及通过太阳能电池板向电力网络提供可再生能源以满足需求短缺的目的。这些任务可以通过智能逆变器,插头和仪表自动完成,同时与电力设施连接。人力资源通过众包(CES运营商或公用事业公司)与众包(能源生产商)之间的互动来体现。如同日前市场一样其中一些任务有紧急的到期截止日期,而其他任务则提前预定。拥有能源的人可以接受或拒绝交易。该公用事业公司的目标是保证任何涉及计算的与实时的市场均衡足够强大,以便大部分人群减少交易 - 同时保证电网的暂态稳定性和运行限制以及满足环境法规。在未来,随着公用事业角色的转变,这些交易可以通过区块链技术通过智能合约进行加密。

智能电网与众包结合的优点:

首先,发电正在从依赖燃料的集中式向分布式的小规模的可再生能源相关的方向转变。当公用事业无法满足需求或可再生渗透的最小百分比时,公用事业可以将来自消费者和负载的时间关键能源众包出去。后者因此使人们能够更加积极主动地解决能源系统问题,从而提高人们对能源系统调整的认识

其次,众包机制从本质上探讨了引导人们或用户履行某些职责的激励设计,同时扩展了分布式发电贡献的集合。这可以采用电力系统中的需求响应形式,通过动态感知的分布式定价方案确保电网的稳定性,同时最大限度地降低成本。

第三,区块链和加密货币的增长可以通过促进安全的点对点能量交易来加速消除能源系统中所谓的中间人。但是,如果没有确保智能电网可靠性的计算框架,这些交易就无法扩大规模。

模型介绍:

本文通过图

由区块链辅助的众包能源系统

对分布式网络建模。树T的根是连接到传输网络的变电站总线。馈线将变电站连接到该分配区域。定义分区

由区块链辅助的众包能源系统

其中G用发电机收集总线; C = {1 ,...,nc}收集包含nc代理的公共汽车,这些公共汽车与注册了众包时间表的DERs有关; L = {1,...,nl}收集nl负载总线。这里的众包商是公用事业公司或任何其他系统运营商。我们区分C中的两种类型的DER,都称为众包。第一种类型在日前市场承诺系统操作员请求的众包任务。第二种类型的众包提供近实时的基于实时通知和公用事业决策的调整或决策。需要区分这两类用户,因为它类似于预计的市场设置。我们将这两种类型定义为CT1和CT2。

接下来,用 i 表示分配系统的总线索引,t表示时间段。在本文中,我们考虑传统同步发电机的大规模且可调度发电,太阳能电池板的可再生能源发电,完全可控的固定电池,不可控制的负载和可成形的负载。

由区块链辅助的众包能源系统

由区块链辅助的众包能源系统

通过解耦变量和约束可以将CES-OPF分解为小的优化子问题 - 然后可以通过分散的ADMM算法解决整体问题。另一种方法是以集中方式简单地解决CES-OPF。对于中型或小型分布式网络,在请求用户的偏好(以X-时间表示)之后,以集中方式解决CES-OPF似乎是合理的,作为实现分散式ADMM算法的替代方案。

激励措施:

我们通过优化实现区块链和智能合约,如下图所示。它由许多相互通信的节点组成,运行称为链码的智能合约,保存状态和分类账数据。显示的客户是分布式网络中的最终用户,可以执行能源交易。允许数以千计的客户端通过最少的培训连接到Fabric网络。注册后图结合区块链和智能合约的架构。

由区块链辅助的众包能源系统

在网络中通过Fabric-CA,通过sdk注册所需的证书,客户端可以通过fabric-sdk-node与对等方通信,将其偏好更新为区块链并将其存储在World State数据库。对等体用于提交事务并维护世界状态和分类帐的副本(由块组成)。 Hyperledger Fabric中的链代码也部署到对等节点,并在用户满足其承诺时执行。然后,订购服务,类似于比特币挖掘,在Fabric中生成新块。每个对等体将从订购服务以块的形式接收有序状态更新。通过这种方式,为所有对等体维护和同步块的顺序和数量,即区块链的形式。

算法1说明了如何使用区块链和智能合约实现开发的优化例程。首先,众包人员将他们的偏好X与公用事业公司或系统运营商进行通信。鉴于这些偏好,CES-OPF(1)被解决了市场均衡。然后为用户建立智能合约i∈GCT1,并根据他们与公用事业公司的长期合同协议给予奖励。对于在实时市场中运营的2型众包,解决CES-ID(2)以获得与用户通信的金钱激励。如果客户i接受货币激励,则交易最终确定。但是,如果客户拒绝激励,则激励会增加到某个预算。这可以发生到某个阈值,其中操作者可以替代地补充来自传统来源的世代。包括众包者i的参数ηi和ζi以模拟他们的偏好以及接受或拒绝激励的意愿。

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文章评论 2条评论)

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curton 2019-11-29 21:26

学习了

FPFA兔兔爸 2019-11-20 16:11

这个 超级账本 Huperledger ,还是 1.0 版本吧, 仅有 peer ,还没有区分 comitter 个 endorser ,这个版本太古早,peer 角色之间没有分工,职责重叠严重,运行效率太低,早已经被取代了。
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