一种基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法与流程

本发明涉及智能电网能源管理，特别是一种基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法。

背景技术：

1、随着分布式能源技术的发展，越来越多的分布式能源资源被开发出来并接入电网，例如太阳能、风能、生物质能等。这些分布式能源资源系统的接入可以缓解传统电网对大型电厂的依赖，同时也可以以分散的方式提供电力资源，从而提高供电的可靠性和灵活性。分布式能源管理系统，即分布式能源和智能电网的结合，是一种基于智能电网技术的能源管理系统，它能够对分布式能源系统进行统一管理和调度，提高分布式能源的利用效率，实现能源的清洁、高效、安全和可持续发展。

2、为了以分布式方式实现最优经济调度，代理商需要在一个相对开放的网络中与其相邻节点进行通信，这不可避免地会导致隐私泄露。一些恶意攻击者或窃听者可能利用敏感信息扰乱电力市场，甚至破坏微电网的可靠性和稳定性，造成严重的安全威胁。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有的分布式微电网能源管理方法中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明所要解决的问题在于基于全同态加密，保证长远支持分布式微电网能源管理的隐私性。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其包括，

5、获取微电网系统的信息，建立微电网模型；

6、以总体运行成本最小为优化目标，建立能源调度问题优化模型；

7、将微电网模型的迭代更新规则，带入所述能源调度问题优化模型进行迭代计算，求解出全局最优的分布式能源管理的方案集；

8、在一致性变量迭代过程中，采用基于全同态加密理论的算法对微电网系统的信息进行隐私安全保护。

9、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述微电网系统的信息包括分布式发电机性能、储能装置性能和参与者的发电隐私信息。

10、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述微电网模型包括风力发电机模型、光伏发电机模型、蓄电池储能模型和柴油发电机模型。

11、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述能源调度问题优化模型包括，

12、成本函数：其中，；；；、、均为发电机成本系数；为发电机运行的总成本；为发电机输出功率；为发电机拟合成本系数；构建拉格朗日对偶函数：

13、其中，为微电网模型中发电机输出功率的总和；为需求功率总和；为拉格朗日乘子；

14、定义拉格朗日函数中的拉格朗日乘子为发电机的边际成本，即每个发电机的边际成本：。

15、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述微电网模型的迭代更新规则，具体如下：其中，为发电机增量成本最小值，即；为发电机增量成本最大值，即；为发电机在时刻的增量成本；为发电机在时刻的增量成本；为增益系数；为发电机在时刻的输出功率；为发电机在时刻的输出功率；为发电机输出功率的下限；为发电机输出功率的上限；为发电机在时刻需求与供给之间的局部功率估计误差；为发电机在时刻需求与供给之间的局部功率估计误差；为发电机在时刻需求与供给之间的局部功率估计误差；为发电机个数；

16、、的选择方法：其中，、为链接权值；为发电机除了自身之外的邻居个数；为发电机除了自身之外的邻居个数。

17、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：发电机的初始状态：

18、其中，为发电机在时刻的输出功率；为第个负载单元的需求功率；为发电机在时刻的增量成本；为发电机在时刻需求与供给之间的局部功率估计误差；

19、最优增量成本与最优功率进一步表示为：

20、其中，为微电网模型中全部发电机在时刻输出功率的总和；为微电网模型中全部发电机在时刻需求与供给之间的局部功率估计误差；为微电网模型中全部发电机成本系数的总和；为需求功率总和；为微电网模型中发电机成本系数的总和。

21、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述基于全同态加密理论的算法是根据singlemod加密系统设置的私钥安全计算算法。

22、作为本发明所述基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法的一种优选方案，其中：所述私钥安全计算算法包括，每个发动机具有一个包含一组发动机的网络和一个系统操作者so；每个发动机有一个状态和梯度多项式；

23、其中，为的第项，为的可行集，为实数集；

24、其中，，，表示第步的更新；

25、系统操作者so和所有发电机确定精度等级，将实数转换为整数；

26、其中，为精度等级，，对于任意实数，将小数位数为的实数转换为整数，转换公式：；

27、所有发动机节点同意一个大的奇正整数，并对系统操作者so保密;

28、每个发动机选择任意；

29、每个发动机加密状态，密文的计算公式：，发送给系统操作者so；

30、系统操作者so形成：；

31、对于每一个且，系统操作者so将更新后的梯度发送给发动机，其中的形成计算如下：

32、其中，为梯度多项式的每个单项式；为多项式的最高阶次；为的单项式个数；

33、对于每一个且，发动机对进行解密，并做出整数到实数的转换，解密转换后的梯度如下：函数为。

34、本发明有益效果为建立微电网模型，集成多种能源形式，如风力发电和光伏发电等，能够更好地应对能源的波动性，通过整合可再生能源，减少对传统能源的依赖，实现最大程度且可持续的电力生产，引入储能技术可以帮助平衡能源供应和需求之间的差异，提高电网的稳定性和可靠性，加入柴油发电作为备用能源，可以在紧急情况下提供额外的电力支持，确保系统的连续运行，多元化的电力生成和储能系统相互协调。

35、提供一种安全且能够分布式计算具有私有输入函数的方法，解决微电网的分布式隐私保护问题；利用singlemod加密，将数据划分为多个部分，并对每个部分进行加密和计算，将加密后的数据合并以形成最终的结果；利用独特的整数和实数之间的转换机制，以克服当前同态加密方案局限于二进制或非负整数的问题；在整个过程中，通过使用全同态加密的一致性方案，既保证处理数据的灵活性，又保证数据的隐私性和计算效率。

技术特征：

1.一种基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述微电网系统的信息包括分布式发电机性能、储能装置性能和参与者的发电隐私信息。

3.如权利要求1或2所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述微电网模型包括风力发电机模型、光伏发电机模型、蓄电池储能模型和柴油发电机模型。

4.如权利要求3所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述能源调度问题优化模型包括，

5.如权利要求1、2或4任一所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述微电网模型的迭代更新规则，具体如下：

6.如权利要求5所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：发电机的初始状态：

7.如权利要求1、2、4或6任一所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述基于全同态加密理论的算法是根据singlemod加密系统设置的私钥安全计算算法。

8.如权利要求 7 所述的基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，其特征在于：所述

技术总结本发明公开了一种基于全同态加密的分布式微电网能源管理方法，包括获取微电网系统的信息，建立微电网模型；建立能源调度问题优化模型；将微电网模型的迭代更新规则，带入优化模型进行迭代计算，求解出全局最优的分布式能源管理的方案集；采用基于全同态加密理论的算法对微电网的信息进行隐私安全保护。本发明属于智能电网能源管理技术领域。本发明提供一种安全且能分布式计算具有私有输入函数的方法，解决微电网的隐私保护问题。技术研发人员：张彦军,宋明曙,马晓磊,刘冉,杨延栋,段鹏飞,汪凯威,黄辉,於湘涛,沈小勇,徐琳受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25