基于边缘计算+区块链技术的源网荷储系统架构

wW基于边缘计算+区块链技术的(1.国网天津市电力公司滨海供电分公司，天津300450;2.国网天津市电力公司，天津300010;XUZhicheng¹,PENGZhichao²,YANGYi³,YUTianyi¹,LIUXing¹,PANNa¹,WANGShenjie¹(1.BinhaiPowerSupplyBranch,StateGridTianjinElectricPowerCompany,Tianjin300450,China;2.StateGridTianjinElectricPowerCompany,300010Tianjin,China;3.MaintenanceCompany,StateGridTianjinElectricPowerCompany,Tianjin300250,China)网网络安全Abstract:AimingattheneedsofanalyzingandsummarizingthemassivedatageneratedbyalargenumberoftheInternetofthings(IoT)terminalsontheusersideofthesource-grid-load-storageinthecloudside(schedulingside)andreal-timecalculationattheedgeside,andthedecentralizedrequirementsoftheuser-sideinteractionprocess,asource-grid-load-storageIoTarchitecturebasedonedgecomputingandblockchaincollaboration,aswellasedgenodeandblockchainapplicationserviceconfigurationmethodsarUnderthisarchitecture,thefunctionssuchasschedulingcontrolanddataprocessingofthesource-grid-load-storagesystemarecompletedbyedgecomputingnodesneartheterminalsideoftheIoT.Consideringthehighrequirementsofthesource-grid-load-storagesystemforreal-time,scalabilityandsecurity,thelogicalperspectiveoftheblockchainisfurtherintroduced,andthekeytechnologyofthesource-grid-load-storageusing"edgecomputingandblockchain"isdescribedandasource-grid-load-thistechnologyisbuilt.Thearchitecturecanbetterreflectthereal-timeinformationonthedwhichismoreconducivetothestableschedulingofsource-grid-load-storage,andalsoimprovesthedasecurityandstoragesecurityofthepowersystem.北京信达综合防护工控安全9000用户北京信达综合防护工控安全9000用户...ELECTRICPOWERICT网络安全网络安全一项热点工作。文献[2-3]中，从技术和交易2个云端(调度端)云端(调度端)电力系统2)交互能力多样性提升。边缘计算模型与传统blockchainandsource-grid-load-stor边缘计算特性源网荷储特性区块链特性三者兼容性分组计算，可处理数据体量更大自动控制、广域协调去中心化边缘计算的分组化特点适用于源网荷储广域协调的体系，在此基础上进一步引入去中心化加密计算的区块链技术，在加强系统计算能力的基础上提高其安全性数据处理过程、方式多样化多终端泛在交互信息互联边缘计算节点可以针对不同的接入终端且在区块链广泛信息互联的基础上，源网荷储可实现友好扩展的多终端泛在交互数据存储边缘化安全精确的存储传输不可篡改、可追溯性源网荷储需要对终端用户进行控制操作，所以对安全可靠性要求非常高。边缘计块链的不可篡改和可追溯性加强了互联网传输过程中安全防护强度2基于边缘计算+区块链技术的源网荷储架构云端(调度端)云端(调度端)<二转发服务器居民用电设备网网络安全网络安全网络安全议转发数据的作用。外网(区块链加密网)是基于密码学中的椭圆曲线数字签名算法(EllipticCurve外网内网Merkle根图3基于边缘计算+区块链技术的源网荷储架构北京信达综合防护工控安全9000用户WWW.S-的协调调度优化、厂内调度优化等业务。其中分布式电源业务、储能业务和物联网终端业务要求整体接入源网荷储系统的资源具备分析预测和控制的功能，为源网荷储协调调度优化业务和厂内调度优化业务提供支撑和反馈。本文提出了边缘计算节点的概念后，需要把原有全部部署于调度计算层的业务缘计算层和调度计算层协同业务功能进行分配，具体的业务功能规划如图4所示。基础数据业务K权限管理业务通用告警业务协调决策分析业务接入业务资源分析业务边缘计算节点内调度业务终端设备层图4源网荷储协同业务功能规划functionplan3.1.1边缘计算层功能及其作用边缘计算层的业务功能有3个方面。首先是电网运行数据接入，对参与边缘计算节点内源网荷储的电网运行状况进行分析；其次是边缘计算节点内对具备可调资源进行调度实现节点内的协同优化。1)实现终端设备运行数据上传到调度计算层；2)实现边缘计算节点内协调控制与经济调度3)分解调度计算层控制指令并下达至终端设备3.1.2调度计算层功能及其作用调度计算层的业务功能有5个方面：①基础数据业务，提供精确的实时数据处理和历史数据存储用告警业务，提供及时的系统告警、设备运行告警、人工操作告警的推送功能；⑤协调决策分析业务，实现各个边缘计算节点之间的双向协调优化与聚合控1)获取边缘计算层各个终端设备运行数据，对区域内可再生能源出力及负荷需求进行预测；2)完成调峰调频及备用容量协调控制与电力交易安全校核，对各个控制对象开展日前及日内协同优3.2区块链加密网功能应用由于区块链数据的防篡改性和可追溯性，用电终端可根据供电索引区块链的最新区块中的信息进行搜索，寻找适合的发电终端。在构造供电索引区1)所有供电终端向边缘计算节点内全网持续广2)所有的终端独立监听边缘计算节点内全网数3)经过一段时间后，各终端均将自己的信息发送到边缘计算节点内全网，其中应包含发电能力、是4)根据终端信息，边缘计算节点可计算出信息权重值，计算过程中可以根据接收到的信息终端数量占终端总数来制定容错能力，在容错能力允许范围内，说明边缘计算节点中所有终端达成共识，然后依照此权重值进行调度；5)最后发布新区块，删除旧的终端信息，并开始新一轮的区块循环。综上，能源与互联网结合的时代背景下，源网荷储架构应能更好的支撑实时性、可扩展性、安全性的要求。将源网荷储基础架构结合边缘计算和区块链技术，利用调度端高性能计算能力和边缘节算能力，加强了源网荷储调度端和终端用户端的交互能力。并结合区块链对边缘节点到用户侧的数据传输进行加密，增加了源网荷储应用过程的安全性。这一新型的、梯次化、扁平式的架构模式，为调度端与物联网终端之间提供了全新的调控组织模式。在后期的研究中，可以对源网荷储系统建模，并考虑更多影响因素，从而制定出更合理的源网荷储架构。网网络安全北京信达综合防护工控安全9000用户北京信达综合防护工控安全9000用户。.。。。....ELECTRICPOWERICT网网络安全ZENGMing,YANGYongqi,LIUDunnan,etal.EnergyInternet“source-network-charge-storage”coordinationandoptimizationoperationmodeandkeytechnologies[J].PowerSystemTechnology,2016,40(1):114-124.[2]卫志农，余爽，孙国强，等.虚拟电厂的概念与发展[J].电力系WEIZhinong,YUShuang,SUNGuoqiang,etal.Conceptanddevelopmentofvirtulapowerplant[J].AutomationofElectricPowerSystems,2013,37(13):1-9.[3]傅中兴，邹蓉蓉，王佳宁，等.商业型与技术型虚拟电厂优化调[4]徐荆州，肖晶，许洪华，等.基于能源路由器的源网荷储优化管XUJingzhou,XIAOJing,XUHonghua,etal.Researchonsource-grid-load-storageoptimizationmanagementbasedonenergyrouter[J].PowerDemandSideManagement,2018,20(6):16-17,21.[5]曾顺奇，汤森增，程浩忠，等.考虑源网荷储协调优化的主动配ZENGShunqi,TANGSenkai,CHENGHaozhong,etal.Frameworkplanningofactivedistributionnetworkconsideringcoordinatedoptimizationofgeneration,network,loadandstorage[J].SouthernPowerSystemTechnology,2018,12(3):35-43.[6]SHIW,CAOJ,ZHANGQ,etal.Edgecomputing:visionandchallenges[J].IEEEInternetofThingsJournal,2016,3(5):637-[7]丁凯，陈东燊，王岩，等.基于云一边协同的智能工厂工业物联网架构与自治生产管控技术[J].计算机集成制造系统，2019,25(12):3127-3138.DINGKai,CHENDongshen,WANGYan,etal.IndustrialComputerIntegratedManufacturingSystems,2019,25(12):3127-3138.[8]YUW,LIANGF,HEX,etal.AsurveyontheedgecomputingfortheInternetofThings[J].IEEEAccess,2018(6):6900-6919[9]LIH,OTAK,DONGM.LearningIoTinedge:deeplearningfortheInternetofthingswithedgecomputing[J].IEEENetwork,2018,32(1):96-101.[10]WANGK,WANGY,SUNY,etal.GreenindustrialInternetofthingsarchitecture:Anenergy-efficientperspective[J].IEEECommunicationsMagazine,2016,54(12):48-54.[11]何奇琳，艾芊.区块链技术在虚拟电厂中的应用前景[J].电器HEQilin,AIQian.Applicationprospectofblockchaintechnologyinvirtulapowerplant[J].Electrical&EnergyManagementTechnology,2017(3):14-18.OUYANGXu,ZHUXiangqian,YELun,etal.TheapplicationofBlockchaintechnologyin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