[发明专利]一种基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法

权利要求书

1.一种基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，对热网中的所有热用户进行类别划分，识别出能够配合热网参与供热负荷调度的用户；

步骤S2，参与供热负荷调度的热用户与热力公司安装配备相关硬件设施，构建一个能源通信网络；所述硬件设施包括智能仪表、电调控制阀、区块链通信网络设施以及数据输入、计算及存储设施；

步骤S3，热力公司确定热网在不同总负荷下的单位供热成本，生成热费用计算函数发送至网络中每个热用户的数据计算终端；

步骤S4，热网中的各热用户根据自己的热使用情况，在智能仪表中设置参与热负荷调度的时间段，智能仪表中有默认的每个用热设备的日总耗能设定值，在进行优化时维持每个设备的日总耗能值一定；

步骤S5，在新一代热网中，具备产热的热用户可以将热输入热网，从而获得收益，并按照向热网中输入热量时的单位热价计算收益，同时区块链通信网络设施将输入热量数据加密之后封装到整个热网的交易信息区块链中；

步骤S6，以热网的总能源消耗成本为目标函数，用户用能与费用成正比，依次迭代优化每个热用户未来一定时间尺度内的各小时热负荷，优化过程中各热用户之间的通信使用区块链通信网络设施进行，各热用户优化后的最优解保存在本地中；

步骤S7，各热用户按照最优方案使用电调控制阀对自己的用能负荷进行调整，使得整个热网的运行成本最低；

步骤S8，热力公司生成用于信息加密和解密的公钥和私钥，各热用户将自己的用能负荷数据使用热力公司的公钥加密后发送给热力公司，热力公司使用自己的私钥来进行解密，随后根据各热用户的负荷数据以及成本函数进行收费。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，所述步骤S1中，将热网中属于采暖热负荷、通风热负荷、热水供应热负荷的热用户划分为能够参与供热负荷调度的用户。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，所述的步骤S2中，智能仪表用于计量热用户在小时尺度内的负荷；电调控制阀用于热用户对自己在不同时刻的热负荷大小进行调节；数据输入、计算及存储设备用于接受用户信息的输入以及基于此进行计算和优化，并能将计算和优化的结果存储在本地；区块链通信网络设施用于用户与用户之间，用户与热力公司之间数据通信，同时保护每一个热用户隐私和用能数据安全。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，所述的步骤S3中，单位供热成本函数C(h)随着热负荷增加而增加，且是一个凸函数，即满足如下关系：

h₁与h₂是两个不同的热网总热负荷状态，C(h₁)和C(h₂)分别是二者负荷状态下对应的单位供热成本。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，步骤S4中维持每个设备的日总耗能值一定，具体为：用户n在时段[α,β]内参与负荷调度，α＜β，且α,β取0到24中的整数，代表一天中的某个时间段；在该时段内优化后的总耗能值与优化前相同，优化前的总耗能由热用户所配备的用热器件正常工作时的历史数据得到，则在优化时需要满足：

表示用户n在一天中的第h个小时内的耗能情况。

6.根据权利要求1所述的基于区块链的分布式热负荷优化及群体热结算方法，其特征在于，步骤S5中：

向热网中输入热量的热用户能够获得的收益可按照下式进行计算：

其中，时能产热的热用户n在向热网供热的时段[α,β]内的供热收益，C(h)为整个热网中在第h个小时内的单位供热成本；Q(h)为该热用户在第h个小时内向热网中输入的热量；

热用户的通信装置将输入热量数据加密之后封装到整个热网的交易信息区块链中，具体为，热用户数据采集设备实时采集向热网供热的数据，计算得到各小时的供热数据之后传输到通信装置，通信装置使用区块链加密技术将供热数据加密之后广播到整个热网交易系统中，实现当前交易区块的封装。