為提高虛擬電廠（VPP）的調(diào)度運(yùn)行效率和信息安全水平，新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院的劉雨佳、樊艷芳、白雪巖、宋雨露，在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并將其運(yùn)用到虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度過(guò)程中。他們的分析表明，優(yōu)化計(jì)算型區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠較好地適應(yīng)虛擬電廠運(yùn)行環(huán)境，可以有效提高虛擬電廠調(diào)度效率，同時(shí)基于該系統(tǒng)建立的虛擬電廠模型和提出的調(diào)度策略，在降低系統(tǒng)運(yùn)行成本、提高風(fēng)/光消納水平、減少二氧化碳排放量等方面相比傳統(tǒng)虛擬電廠具有顯著優(yōu)勢(shì)。

近年來(lái)，以風(fēng)電、光伏、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能裝置、可控負(fù)荷為代表的分布式能源數(shù)量增長(zhǎng)迅速，由于此類分布式能源具有單機(jī)容量小、設(shè)備數(shù)量大、分布范圍廣等問(wèn)題，其大規(guī)模接入將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。虛擬電廠（VPP）技術(shù)通過(guò)先進(jìn)的計(jì)量、通信、控制技術(shù)，將多個(gè)不同利益群體整合成一個(gè)可控虛擬實(shí)體，參與電網(wǎng)調(diào)度和電力市場(chǎng)交易，并為系統(tǒng)提供容量和調(diào)峰、填谷服務(wù)，降低了分布式能源的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和管理難度，促進(jìn)了可再生能源消納，提升了電網(wǎng)穩(wěn)定性。

但虛擬電廠具有的分布式特性也導(dǎo)致其存在一些問(wèn)題：

1）現(xiàn)有的集中式、集中-分散式和完全分散式虛擬電廠控制方式無(wú)法在靈活性、兼容性、擴(kuò)展性上達(dá)成一致最優(yōu)，影響虛擬電廠整體運(yùn)行效果。

2）由于虛擬電廠內(nèi)部之間依靠網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向通信，各發(fā)電、負(fù)荷單元之間的出力、需求信息數(shù)據(jù)容易遭到外部惡意攻擊篡改，造成虛擬電廠調(diào)度運(yùn)行出錯(cuò)，導(dǎo)致成本增加或設(shè)備故障。

3）風(fēng)、光等可再生能源出力具有不確定性和隨機(jī)性，當(dāng)其出現(xiàn)急劇變動(dòng)時(shí)，如果虛擬電廠不能及時(shí)進(jìn)行快速調(diào)整，將導(dǎo)致其懲罰成本上升，影響系統(tǒng)整體效益。

4）虛擬電廠的分布式特性導(dǎo)致其內(nèi)部各單元之間整合難度大，調(diào)度協(xié)調(diào)困難。在現(xiàn)有的研究中通常使用智能優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，但此類算法沒(méi)有針對(duì)分布式特性進(jìn)行適配，在計(jì)算時(shí)間和準(zhǔn)確性上仍存在諸多問(wèn)題，導(dǎo)致交易成本的上升和效率的下降。

為解決上述問(wèn)題，部分研究將區(qū)塊鏈應(yīng)用于虛擬電廠，建立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的虛擬電廠架構(gòu)和交易模式。以上研究將區(qū)塊鏈與虛擬電廠結(jié)合，提出基于區(qū)塊鏈的虛擬電廠架構(gòu)模型，但并未針對(duì)虛擬電廠運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)優(yōu)化算法和區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制做出相應(yīng)的改進(jìn)，未將區(qū)塊鏈技術(shù)與虛擬電廠的調(diào)度優(yōu)化進(jìn)一步結(jié)合，也未考慮可再生能源出力波動(dòng)對(duì)區(qū)塊鏈虛擬電廠調(diào)度速度、經(jīng)濟(jì)性的影響，仍有一定的改進(jìn)空間。

新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究者在分析區(qū)塊鏈基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用于虛擬電廠可行性的基礎(chǔ)上，提出適用于虛擬電廠運(yùn)行環(huán)境的區(qū)塊鏈-分布式粒子群優(yōu)化算法（BD-PSO），以及優(yōu)化計(jì)算工作量證明（POCW）共識(shí)算法，并結(jié)合上述算法提出優(yōu)化計(jì)算型區(qū)塊鏈（OCB）系統(tǒng)提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，最終建立基于OCB的虛擬電廠（OCB-VPP）結(jié)構(gòu)模型與調(diào)度策略。

圖1 區(qū)塊鏈-分布式粒子群優(yōu)化算法結(jié)構(gòu)

圖2 優(yōu)化計(jì)算型區(qū)塊鏈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

他們通過(guò)某區(qū)域?qū)嶋H數(shù)據(jù)，對(duì)比分析了OCB-VPP與傳統(tǒng)虛擬電廠在應(yīng)對(duì)可再生能源出力波動(dòng)、提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益與降低碳排放水平方面的差異，分析了區(qū)塊鏈-分布式粒子群優(yōu)化算法在計(jì)算速度和計(jì)算精度上的優(yōu)勢(shì)，驗(yàn)證了所提模型的有效性和經(jīng)濟(jì)性。

圖3 OCB-VPP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

研究者指出，改進(jìn)的區(qū)塊鏈-分布式粒子群優(yōu)化算法對(duì)比Lin-WPSO、WOA、LRO算法在計(jì)算速度和計(jì)算精度上均具有顯著優(yōu)勢(shì)。該算法在Lin-WPSO算法的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了更多的計(jì)算結(jié)果，在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行了比較，優(yōu)化了原算法易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，在計(jì)算速度和計(jì)算精度上分別提高了53.06%、15.12%。

圖4 系統(tǒng)調(diào)度流程

此外，OCB-VPP系統(tǒng)對(duì)比傳統(tǒng)虛擬電廠系統(tǒng)，得益于系統(tǒng)架構(gòu)和算法性能帶來(lái)的提升，在調(diào)度的效率和精確性上具有優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)的運(yùn)行成本顯著降低。各季節(jié)典型日成本總計(jì)減少13.29%，碳排放量總計(jì)降低14.55%，系統(tǒng)風(fēng)/光消納量總計(jì)提高9.95%，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和能源利用率得到了明顯提升。

研究者最后表示，本分析僅考慮了OCB-VPP在電網(wǎng)調(diào)度背景下的運(yùn)行情況，但其如何加入電力市場(chǎng)，提供現(xiàn)貨、期貨以及調(diào)峰、調(diào)頻等輔助方面的服務(wù)，還需要對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)，并提出相應(yīng)的調(diào)度策略；同時(shí)在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景下，如何建立對(duì)應(yīng)的區(qū)塊鏈平臺(tái)，并與用戶設(shè)備對(duì)接，有待今后進(jìn)一步研究。

本工作成果發(fā)表在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“基于優(yōu)化計(jì)算型區(qū)塊鏈系統(tǒng)的虛擬電廠模型與調(diào)度策略”。本課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金、新疆維吾爾自治區(qū)研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃和天山英才培養(yǎng)計(jì)劃的支持。