一种基于虚拟电厂的电力交易系统及方法与流程

：
1.本发明涉及虚拟电厂技术领域，尤其一种基于虚拟电厂的电力交易系统及方法。


背景技术：

2.随着计算机信息技术的飞速发展，虚拟电厂基于先进的信息管理技术和强大的系统集成，具有很强的电力调控能力。同时，作为一个特殊电厂，实现分散式能源、储能系统、可控负荷和电动汽车等分散式资源的聚合和协调优化，参与电力市场和电网运行调控和电力交易。
3.虚拟电厂作为新兴主体参与市场，其内部的资源具有很高的灵活性，因此，对于基于虚拟电厂的电能供应、需求、价格等方面的可变因素进行稳定控制，以提升虚拟电厂决策的准确性，以及建立良好的虚拟电厂交易过程的信任度、安全性、可靠性，是亟待完善的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于虚拟电厂的电力交易系统及方法，以解决现有技术的不足。
5.本发明由如下技术方案实施：一种基于虚拟电厂的电力交易系统，包括：交易模型生成模块、交易模型优化模块、交易决策模块、交易执行模块、交易监测模块；
6.所述交易模型生成模块包括信息采集模块、信息接收模块、信息处理储存模块和模型构建模块，用于根据采集的分布式用户信息和虚拟电厂信息，构建发电侧收益和用户收益模型；
7.所述交易模型优化模块包括偏差成本优化模块、电力供应优化模块，用于对所述发电侧收益和用户收益模型进行优化；
8.所述交易决策模块包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围；
9.所述交易执行模块包括交易中心处理模块、交易信息管理模块、交易结算管理模块，用于根据所述电力交易价格范围进行电力交易；
10.所述交易监测模块包括密匙管理模块、签名管理模块、验证比较模块，用于对电力交易过程的安全性进行监管。
11.本发明还提供一种基于虚拟电厂的电力交易方法，包括以下步骤：
12.采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件；同时，采集的用户侧的用电费用、电能质量和服务水平满意度信息，构建用户收益模型；
13.对所述发电侧收益函数和用户收益模型进行模型优化，所述优化模型包括偏差成本优化、电力供应优化；其中，电力供应优化模块包括电力市场价格采集子模块、发电侧响应子模块、用户侧响应子模块、发电侧电力供应判断子模块、用户侧电力供应判断子模块、
出力控制子模块、用电控制子模块；
14.基于优化后的发电侧收益函数和用户收益模型，通过博弈模型确定用户侧与发电侧的交易价格方案；
15.搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照所述交易价格方案进行出价和应价交易；
16.判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效。
17.进一步的，所述采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件，具体为：
18.发电侧收益函数表达式为：
[0019][0020]
式中：p
零售
为虚拟电厂对用户的拟定零售电价，p
负荷
为虚拟电厂进行需求响应后的负荷量，i为能量交互收益，c为虚拟电厂支付给用户参与需求响应时的成本，e(c
t
)为发电装置偏差成本期望，cn为发电装置运行成本，m为发电装置运行时段上限，n为发电装置数量；
[0021]
所述发电侧收益函数约束条件包括发电机组出力上下限约束、储能装置出力约束、需求侧响应约束，其中：
[0022]
(1)发电机组出力上下限约束
[0023]
p
l
≤p≤ph，其中p
l
、ph分别为机组出力最小、最大值；
[0024]
(2)储能装置出力约束
[0025][0026][0027]
式中，c
0,j
为储能装置初始功率，p
c,j,t
为t小时后的功率，s、s`分别为每小时最大充放电功率，分别为储能系统在t时段的最小和最大容量；
[0028]
(3)需求侧响应约束
[0029]
μ1＜l
t
＜(1+μ2)l
t,0
[0030]
其中，l
t
＝αe
βp
，l
t
为负荷量，α为常系数，β为弹性因子，p为电价，l
t,0
为初始负荷量，μ1、μ2分别为参与需求响应时负荷的变化参数。
[0031]
进一步的，所述用户收益模型为：
[0032]
假设每个用电周期由k个时段组成，用户n用电功率可以表示为用户n根据电价以及地理位置选择供电方，用户的用电单价由下式确定
[0033]
[0034]
其中，ln表示用户与供电方的距离范围，l0表示电网公司的供电集合，lm表示其他新能源发电的供电集合，表示电网公司向用户拟定的价格，表示新能源发电向用户拟定的价格；
[0035]
则用户n在时间k拟支付的费用是
[0036]
假设用户n在单位时间k内需求的功率的期望范围为的期望范围为定义为用户的效用，则有其中f(n是用户需求功率的函数，在功率期望范围内取值1，期望范围外取值0；
[0037]
用户收益函数最终表达式为：其中表示用户收益，λ为电能质量和服务水平满意度系数。
[0038]
进一步的，所述偏差成本优化基于神经网络函数进行优化，具体采用下式：
[0039][0040]
式中：v
ij
为第i个输入神经元与第j个隐层神经元的连接权重；f
w,t
为风机的实际出力；βj为隐层节点j的阈值；αj为隐层神经元与输出层神经元的连接权重；f()为隐层节点的s型激活函数；其中，ow为神经网络中的输出层变量，f
w,t
为神经网络中的输入层变量。
[0041]
进一步的，所述电力供应优化基于发电侧响应和用户侧响应，其中：
[0042]
发电侧响应在电力供应紧张时满负荷生产；发电侧在电力供应不紧张时成本低于价格时增加出力，反之减少出力；
[0043]
用户侧响应在电力供应紧张时按用电效益优化分配；用户侧在电力供应不紧张时高价时少用电，反之多用电。
[0044]
进一步的，所述交易决策模块包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围，具体为：发电侧的新能源发电装置博弈策略是其售电电价，发电侧的电网公司的博弈策略是对向用户输送电能的同时所收取的电价和吸收新增实体多余电能时收取的服务费用，用户侧的博弈策略是电网公司收取其的电价。
[0045]
进一步的，所述搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照所述交易价格方案进行出价和应价交易，采取有序聚合签名算法实现，所述有序聚合签名算法包括系统建立算法、密钥生从成算法，具体实现方法为：
[0046]
搭建运行环境，完成区块链参数设置，选取多个交易服务器并在交易服务器之间运行区块链协议；
[0047]
调用系统建立算法生成公共参数串,对于任意希望加入系统的交易实体,首先调用密钥生成算法生成的签名公钥和私钥,然后向系统提供身份信息及签名公钥pk,审核通过后才予以准入；所述身份信息包括但不限于发电侧企业的工商和营业账号、税号和对公银行账号和用户侧个人的身份证号、电话；
[0048]
交易的发起者利用自己的私钥对前一笔交易的哈希值、交易接收者的公钥和交易金额生成签名，其中前一笔交易的交易接收者为当前发起者。
[0049]
进一步的，所述判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效，具体为：交易接收者及验证者利用前一笔交易中规定的交易接收者的公
钥对该签名进行验证，如果验证通过且两笔交易的交易金额满足所述交易价格方案的限制条件，则新交易有效。
[0050]
进一步的，所述博弈策略采用纳什均衡模型或者动态博弈。
[0051]
本发明的优点：
[0052]
1、本发明通过建立发电侧收益函数和用户收益模型，为发电侧和用电侧提供了成本量化模型，为后面博弈和用电交易提供基准。同时，对发电侧收益函数和用户收益模型进行模型优化，主要对不确定性因素偏差成本和电力供应进行优化，根据电能量市场的供需关系与价格信号进行资源的合理配置，促进新能源消纳，提高虚拟电厂的收益。考虑新能源的不确定性以及市场价格的相关性，能提高虚拟电厂决策的准确性。
[0053]
2、本发明基于用户侧和发电侧均建立收益函数，然后基于相关博弈模型实现电力交易方案，提出来一种更加全局、平衡的合约机制，使得交易方的交易结果更具有稳定性。
[0054]
3、本发明基于区块链技术对交易进行结算和监测，保证了交易过程的安全性、可靠性。
附图说明：
[0055]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0056]
图1为本发明实施例的一种基于虚拟电厂的电力交易系统的原理框图；
[0057]
图2为本发明实施例的一种基于虚拟电厂的电力交易方法的流程图；
[0058]
图3为本发明实施例的一种基于虚拟电厂的电力交易系统的电力供应优化模块原理框图；
[0059]
图4为本发明实施例的一种基于虚拟电厂的电力交易系统的虚拟电厂与交易市场的框架图；
[0060]
图5为本发明实施例的电力交易流程原理图。
具体实施方式：
[0061]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0062]
如图1所示，本发明提出一种基于虚拟电厂的电力交易系统，包括：交易模型生成模块、交易模型优化模块、交易决策模块、交易执行模块、交易监测模块；
[0063]
交易模型生成模块101包括信息采集模块、信息接收模块、信息处理储存模块和模型构建模块，用于根据采集的分布式用户信息和虚拟电厂信息，构建发电侧收益和用户收益模型；
[0064]
交易模型优化模块102包括偏差成本优化模块、电力供应优化模块，用于对发电侧收益和用户收益模型进行优化；其中，电力供应优化模块包括电力市场价格采集子模块、发
电侧响应子模块、用户侧响应子模块、发电侧电力供应判断子模块、用户侧电力供应判断子模块、出力控制子模块、用电控制子模块。
[0065]
交易决策模块103包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围；
[0066]
交易执行模块104包括交易中心处理模块、交易信息管理模块、交易结算管理模块，用于根据电力交易价格范围进行电力交易；
[0067]
交易监测模块105包括密匙管理模块、签名管理模块、验证比较模块，用于对电力交易过程的安全性进行监管。
[0068]
如图2所示，基于上述虚拟电厂的电力交易系统的交易方法，包括以下步骤：
[0069]
s1、信息采集模块采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件；同时，采集的用户侧的用电费用、电能质量和服务水平满意度信息，信息接收模块、信息处理储存模块分别对采集的信息进行接收和存储，模型构建模块构建用户收益模型；
[0070]
s2、对发电侧收益函数和用户收益模型进行模型优化，偏差成本优化模块、电力供应优化模块分别进行偏差成本优化、电力供应优化；
[0071]
s3、基于优化后的发电侧收益函数和用户收益模型，发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块通过博弈模型确定发电侧与用户侧的交易价格方案；
[0072]
s4、上述交易中心处理模块为交易服务器，搭建交易系统；然后，交易信息管理模块生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体通过交易结算管理模块按照交易价格方案进行出价和应价交易；
[0073]
s5、最后，通过基于密匙管理模块、签名管理模块、验证比较模块的区块链交易管理，判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效。
[0074]
本实施例中，采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件，具体为：
[0075]
发电侧收益函数表达式为：
[0076][0077]
式中：p
零售
为虚拟电厂对用户的拟定零售电价，p
负荷
为虚拟电厂进行需求响应后的负荷量，i为能量交互收益，c为虚拟电厂支付给用户参与需求响应时的成本，e(c
t
)为发电装置偏差成本期望，cn为发电装置运行成本，m为发电装置运行时段上限，n为发电装置数量。发电侧收益函数约束条件包括发电机组出力上下限约束、储能装置出力约束、需求侧响应约束，其中：
[0078]
(1)发电机组出力上下限约束
[0079]
p
l
≤p≤ph，其中p
l
、ph分别为机组出力最小、最大值。
[0080]
(2)储能装置出力约束
[0081]
[0082][0083]
式中，c
0,j
为储能装置初始功率，p
c,j,t
为t小时后的功率，s、s、分别为每小时最大充放电功率，分别为储能系统在t时段的最小和最大容量。
[0084]
(3)需求侧响应约束
[0085]
μ1＜l
t
＜(1+μ2)l
t,0
[0086]
其中，l
t
＝αe
βp
，l
t
为负荷量，α为常系数，β为弹性因子，p为电价，l
t,0
为初始负荷量，μ1、μ2分别为参与需求响应时负荷的变化参数。
[0087]
本实施例中，用户收益模型为：
[0088]
假设每个用电周期由k个时段组成，用户n用电功率可以表示为用户n根据电价以及地理位置选择供电方，用户的用电单价由下式确定
[0089][0090]
其中，ln表示用户与供电方的距离范围，l0表示电网公司的供电集合，lm表示其他新能源发电的供电集合，表示电网公司向用户拟定的价格，表示新能源发电向用户拟定的价格；
[0091]
则用户n在时间k拟支付的费用是
[0092]
假设用户n在单位时间k内需求的功率的期望范围为的期望范围为定义为用户的效用，则有其中f(n是用户需求功率的函数，在功率期望范围内取值1，期望范围外取值0；
[0093]
用户收益函数最终表达式为：其中表示用户收益，λ为电能质量和服务水平满意度系数。
[0094]
本实施例中，偏差成本优化基于神经网络函数进行优化，具体采用下式：
[0095][0096]
式中：v
ij
为第i个输入神经元与第j个隐层神经元的连接权重；f
w,t
为风机的实际出力；βj为隐层节点j的阈值；αj为隐层神经元与输出层神经元的连接权重；f()为隐层节点的s型激活函数；其中，ow为神经网络中的输出层变量，f
w,t
为神经网络中的输入层变量。由于风光等再生能源的出力存在偏差，为了满足市场上用能平衡，因此需要预计比如出现弃风、弃光的偏差成本情形。
[0097]
如图3所示，本实施例中，电力供应优化基于发电侧响应和用户侧响应，其中：发电侧响应在电力供应紧张时满负荷生产；发电侧在电力供应不紧张时成本低于价格时增加出力，反之减少出力。用户侧响应在电力供应紧张时按用电效益优化分配；用户侧在电力供应不紧张时高价时少用电，反之多用电。
[0098]
图3显示了电力供应优化配置的路径。电力市场分时段价格变化会导致发电企业
生产行为的相应变化，在生产能力相对过剩情况下，市场价格变化必然会导致部分低效率发电机组减少生产甚至退出，由此产生高效率机组对低效率机组的电量替代。另一方面，电力市场价格信号也会引导用户优化用电，在高电价或负荷高峰时减少用电，把高峰用电转移到低谷，甚至在低电价或低谷时增加用电，用户优化用电不仅会直接降低用户电费，所产生的“削峰填谷”效应还会减少发电和电网投资，提高系统设施利用率，改善系统运行安全可靠性。因此，通过对模型进行优化使得价格能根据实际合理变化，就会引导发电企业和用户的积极响应，并产生显著的资源配置效益。
[0099]
本实施例中，交易决策模块包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围，具体为：发电侧的新能源发电装置博弈策略是其售电电价，发电侧的电网公司的博弈策略是对向用户输送电能的同时所收取的电价和吸收新增实体多余电能时收取的服务费用，用户侧的博弈策略是电网公司收取其的电价。其中，博弈策略采用纳什均衡模型或者动态博弈，模型具体结构和原理不再赘述。
[0100]
本实施例中，搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照交易价格方案进行出价和应价交易，采取有序聚合签名算法实现，有序聚合签名算法包括系统建立算法、密钥生从成算法，具体实现方法为：
[0101]
(1)搭建运行环境，完成区块链参数设置，选取多个交易服务器并在交易服务器之间运行区块链协议；
[0102]
(2)调用系统建立算法生成公共参数串,对于任意希望加入系统的交易实体,首先调用密钥生成算法生成的签名公钥和私钥,然后向系统提供身份信息及签名公钥pk,审核通过后才予以准入；身份信息包括但不限于发电侧企业的工商和营业账号、税号和对公银行账号和用户侧个人的身份证号、电话；
[0103]
(3)交易的发起者利用自己的私钥对前一笔交易的哈希值、交易接收者的公钥和交易金额生成签名，其中前一笔交易的交易接收者为当前发起者。
[0104]
最后，判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效，具体为：交易接收者及验证者利用前一笔交易中规定的交易接收者的公钥对该签名进行验证，如果验证通过且两笔交易的交易金额满足交易价格方案的限制条件，则新交易有效。
[0105]
如图4所示，为本实施例的虚拟电厂与交易市场的框架图，图中箭头的实线表示能量流，虚线表示信息流，比如出力调度、竞价信息。其中，虚拟电厂由聚合分布式电源(风、光、水、生物质能等可再生能源发电)、可控负荷、储能系统以及电动汽车等资源组成，同时与外部电网交易市场、调峰市场、用户通过虚拟电厂运营服务器进行能量与信息交互。虚拟电厂既可以进行电量交易，同时也可以进行调峰交易。
[0106]
虚拟电厂联合常规发电机组和新能源发电机组向运营服务器提交工作信息、交易信息，运营服务器以发电侧利益最大化为目标建立收益函数模型。同时，运营服务器同时整合用户侧信息，建立用户收益函数。发电侧包括需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本等信息，在建立发电侧收益函数同时设置约束条件；同时，采集的用户侧的用电费用、电能质量和服务水平满意度等信息，构建用户收益模型。通过建立发电侧收益函数和用户收益模型，为发电侧(比如包括电网、风力发电站、水力发电站、光伏电站)和用电侧提供了成本量化模型，为后面博弈和用电交易提供基准。
[0107]
然后，对发电侧收益函数和用户收益模型进行模型优化，优化模型包括偏差成本优化、电力供应优化，优化后的模型可以更加稳定精准为用电交易提供参考，模型优化后，用户后面发布电能量需求、调峰需求、价格区间等信息，虚拟电厂根据用户发布的信息以收益最大化提交基准参数。
[0108]
基于优化后的发电侧收益函数和用户收益模型，通过博弈模型实现用户侧和发电侧的电力交易价格平衡调整，确定用户侧与发电侧的交易价格方案，交易价格方案包括比如调峰价格、电量的节点价格。
[0109]
最后，基于数字签名的区块链实现交易，包括搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照交易价格方案进行出价和应价交易。如图5所示，交易通过哈希值链接形成交易链。当前交易的发起者利用自己的私钥对前一笔交易的哈希值、交易接收者的公钥和交易金额生成签名，其中前一笔交易的交易接收者应为当前发起者。交易接收者及验证者只需利用前一笔交易中规定的交易接收者的公钥对该签名进行验证即可，如果验证通过且两笔交易的交易金额满足交易价格方案规定的限制条件，则说明新交易有效。根据数字签名的不可伪造性，只有拥有相应私钥的实体才能生成合法的签名，由此确保该笔交易的真实性。因为所有的交易都被记录在区块链中,所以交易接收者及验证者均可以通过哈希值追溯到与当前交易相关的所有历史交易，进而结合合理的校验机制确保交易的合法性，避免伪造假币及双重支付等恶意行为的发生。
[0110]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于虚拟电厂的电力交易系统，其特征在于，包括：交易模型生成模块、交易模型优化模块、交易决策模块、交易执行模块、交易监测模块；所述交易模型生成模块包括信息采集模块、信息接收模块、信息处理储存模块和模型构建模块，用于根据采集的分布式用户信息和虚拟电厂信息，构建发电侧收益和用户收益模型；所述交易模型优化模块包括偏差成本优化模块、电力供应优化模块，用于对所述发电侧收益和用户收益模型进行优化；其中，电力供应优化模块包括电力市场价格采集子模块、发电侧响应子模块、用户侧响应子模块、发电侧电力供应判断子模块、用户侧电力供应判断子模块、出力控制子模块、用电控制子模块；所述交易决策模块包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围；所述交易执行模块包括交易中心处理模块、交易信息管理模块、交易结算管理模块，用于根据所述电力交易价格范围进行电力交易；所述交易监测模块包括密匙管理模块、签名管理模块、验证比较模块，用于对电力交易过程的安全性进行监管。2.一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，包括以下步骤：采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件；同时，采集的用户侧的用电费用、电能质量和服务水平满意度信息，构建用户收益模型；对所述发电侧收益函数和用户收益模型进行模型优化，所述优化模型包括偏差成本优化、电力供应优化；基于优化后的发电侧收益函数和用户收益模型，通过博弈模型确定用户侧与发电侧的交易价格方案；搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照所述交易价格方案进行出价和应价交易；判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述采集虚拟发电厂中发电侧的需求响应负荷量、虚拟电厂电价、交互收益、偏差成本、运行成本，建立发电侧收益函数同时设置约束条件，具体为：发电侧收益函数表达式为：式中：p
零售
为虚拟电厂对用户的拟定零售电价，p
负荷
为虚拟电厂进行需求响应后的负荷量，i为能量交互收益，c为虚拟电厂支付给用户参与需求响应时的成本，e(c
t
)为发电装置偏差成本期望，c
n
为发电装置运行成本，m为发电装置运行时段上限，n为发电装置数量；所述发电侧收益函数约束条件包括发电机组出力上下限约束、储能装置出力约束、需求侧响应约束，其中：(1)发电机组出力上下限约束
p
l
≤p≤p
h
，其中p
l
、p
h
分别为机组出力最小、最大值；(2)储能装置出力约束(2)储能装置出力约束式中，c
0,j
为储能装置初始功率，p
c,
j
,t
为t小时后的功率，s、s、分别为每小时最大充放电功率，分别为储能系统在t时段的最小和最大容量；(3)需求侧响应约束μ1＜l
t
＜(1+μ2)l
t,0
其中，l
t
＝αe
βp
，l
t
为负荷量，α为常系数，β为弹性因子，p为电价，l
t,0
为初始负荷量，μ1、μ2分别为参与需求响应时负荷的变化参数。4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述用户收益模型为：假设每个用电周期由k个时段组成，用户n用电功率可以表示为用户n根据电价以及地理位置选择供电方，用户的用电单价由下式确定其中，l
n
表示用户与供电方的距离范围，l0表示电网公司的供电集合，l
m
表示其他新能源发电的供电集合，表示电网公司向用户拟定的价格，表示新能源发电向用户拟定的价格；则用户n在时间k拟支付的费用是假设用户n在单位时间k内需求的功率的期望范围为的期望范围为定义为用户的效用，则有其中f(n是用户需求功率的函数，在功率期望范围内取值1，期望范围外取值0；用户收益函数最终表达式为：其中表示用户收益，λ为电能质量和服务水平满意度系数。5.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述偏差成本优化基于神经网络函数进行优化，具体采用下式：式中：v
ij
为第i个输入神经元与第j个隐层神经元的连接权重；f
w,t
为风机的实际出力；β
j
为隐层节点j的阈值；α
j
为隐层神经元与输出层神经元的连接权重；f()为隐层节点的s型激活函数；其中，o
w
为神经网络中的输出层变量，f
w,t
为神经网络中的输入层变量。6.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述电力供
应优化基于发电侧响应和用户侧响应，其中：发电侧响应在电力供应紧张时满负荷生产；发电侧在电力供应不紧张时成本低于价格时增加出力，反之减少出力；用户侧响应在电力供应紧张时按用电效益优化分配；用户侧在电力供应不紧张时高价时少用电，反之多用电。7.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述交易决策模块包括发电侧博弈策略模块和用户侧博弈策略模块，用于通过博弈确定电力交易价格范围，具体为：发电侧的新能源发电装置博弈策略是其售电电价，发电侧的电网公司的博弈策略是对向用户输送电能的同时所收取的电价和吸收新增实体多余电能时收取的服务费用，用户侧的博弈策略是电网公司收取其的电价。8.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述搭建交易系统，生成公共参数序列，用户侧和发电侧交易实体按照所述交易价格方案进行出价和应价交易，采取有序聚合签名算法实现，所述有序聚合签名算法包括系统建立算法、密钥生从成算法，具体实现方法为：搭建运行环境，完成区块链参数设置，选取多个交易服务器并在交易服务器之间运行区块链协议；调用系统建立算法生成公共参数串,对于任意希望加入系统的交易实体,首先调用密钥生成算法生成的签名公钥和私钥,然后向系统提供身份信息及签名公钥pk,审核通过后才予以准入；所述身份信息包括但不限于发电侧企业的工商和营业账号、税号和对公银行账号和用户侧个人的身份证号、电话；交易的发起者利用自己的私钥对前一笔交易的哈希值、交易接收者的公钥和交易金额生成签名，其中前一笔交易的交易接收者为当前发起者。9.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述判断交易的电量和金额是否满足交易价格方案的限制条件，满足限制条件则有效，具体为：交易接收者及验证者利用前一笔交易中规定的交易接收者的公钥对该签名进行验证，如果验证通过且两笔交易的交易金额满足所述交易价格方案的限制条件，则新交易有效。10.根据权利要求2所述的一种基于虚拟电厂的电力交易方法，其特征在于，所述博弈策略采用纳什均衡模型或者动态博弈。

技术总结
本发明公开了一种基于虚拟电厂的电力交易系统及方法，系统包括：交易模型生成模块、交易模型优化模块、交易决策模块、交易执行模块、交易监测模块；其中，交易模型生成模块，构建发电侧收益和用户收益模型；交易模型优化模块，对发电侧收益和用户收益模型进行优化；交易决策模块，通过博弈确定电力交易价格范围；交易执行模块，根据电力交易价格范围进行电力交易；交易监测模块，对电力交易过程的安全性进行监管。本发明考虑新能源的不确定性以及市场价格的相关性，提高虚拟电厂决策的准确性。用户侧和发电侧均建立收益函数，使得交易方的交易结果更具有稳定性。基于区块链技术对交易进行结算和监测，保证了交易过程的安全性、可靠性。性。性。


技术研发人员：白德龙 郭俊 艾满胜 贾海军 姚强 丰升彬 苗杰 赵博 李永富 宋知谦 霍海鹏
受保护的技术使用者：京能锡林郭勒能源有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/28