一种光伏并网发电动态组网的数据共享方法、装置及系统与流程

本发明涉及光伏并网发电，尤其涉及一种光伏并网发电动态组网的数据共享方法、装置及系统。

背景技术：

1、为实现碳达峰、碳中和的目标，我国开始大规模推进光伏并网发电，用于为电网负荷提供清洁环保的电力供应。在并网发电环境下，光伏微电网和微电网能量管理系统需要动态组网，以完成不同的配电任务。同时，在不同的供电阶段，光伏微电网还可能参与不同的配电组，或退出当前配电组。

2、这些新需求使得光伏并网发电中的动态组网问题尤为突出，数据共享安全是光伏并网发电系统动态组网中的关键问题，为此急需一种光伏并网发电动态组网中的数据共享安全机制来解决相关问题。

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。在本部分以及本技术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、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明提供了一种光伏并网发电动态组网的数据共享方法，用来解决背景技术中提出的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、一方面，本发明提供了一种光伏并网发电动态组网的数据共享方法，包括：

5、获取微电网能量管理系统中的密钥生成数据，基于initial算法生成微电网能量管理系统的公钥和私钥，基于genuserkey算法为微电网能量管理系统中的每个光伏微电网生成公钥和私钥；

6、利用光伏微电网中参与的节点信息、以及生成的公钥材料和私钥材料，得到每个光伏微电网在时隙内的会话更新信息，并根据所述会话更新信息，计算会话密钥；

7、通过所述会话密钥，构造签名和加密算法以及对应的签名验证和解密算法，对所述微电网能量管理系统中的密钥生成数据，实施数据完整性和私密性保护。

8、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享方法的一种优选方案，其中：基于initial算法生成微电网能量管理系统的公钥和私钥，包括：

9、所述微电网能量管理系统表示为：

10、pkgw＝{pks,g,g,p}

11、生成的微电网能量管理系统私钥表示为：

12、skgw＝{sks}

13、生成的微电网能量管理系统公钥表示为：

14、

15、其中，skgw是微电网能量管理系统的私钥，表示为一个小于p的随机数，p是素数，表示为循环群g的阶；pks是微电网能量管理系统的公钥，由私钥sks得到；g为循环群g的生成元。

16、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享方法的一种优选方案，其中：基于genuserkey算法为微电网能量管理系统中的每个光伏微电网生成公钥和私钥，包括：

17、光伏微电网生成的私钥表示为：

18、skui∈zp

19、光伏微电网生成的公钥表示为：

20、

21、其中，skui∈zp是第i个光伏微电网的私钥，表示为一个小于p的随机数；

22、是第i个光伏微电网的私钥，由私钥skui得到；ui为第i个光伏微电网的标识。

23、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享方法的一种优选方案，其中：利用光伏微电网中参与的节点信息、以及生成的公钥材料和私钥材料，得到每个光伏微电网在时隙内的会话更新信息，并根据所述会话更新信息，计算会话密钥，包括：

24、选择参与时隙t内的光伏微电网，将会话更新信息表示为：

25、sessioninfo＝{a0,a1,...,al,u,s0}

26、kt＝h1(s0si)

27、h1(.):g→zp

28、u∈g

29、

30、

31、其中，sessioninfo是时隙t内的会话信息；a0＜a1＜a2＜...＜al是l+1个两两互质的数；l是时隙t内参与会话的节点数；u为循环群g上的随机元素；s0为循环群g上的固定元素，表示计算时隙t内会话密钥的材料，由b0、a0和k0得到；b0、a0和k0表示为微电网能量管理系统的秘密分片；si为循环群g上的固定元素，表示计算时隙t内会话密钥的材料，由ai、bi和ktui得到；ai、bi和ktui表示为光伏微电网的秘密分片；kt是保护后续数据共享的时隙t内的会话密钥，表示为kt＝{ktjs,ktq,ktjr,ktqv}；h表示为哈希函数；

32、得到sessioninfo和kt后，将不参与时隙t内的光伏微电网从kt中剔除。

33、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享方法的一种优选方案，其中：通过所述会话密钥，构造签名和加密算法以及对应的签名验证和解密算法，对所述微电网能量管理系统中的密钥生成数据，实施数据完整性和私密性保护，包括：

34、将参与时隙t内的光伏微电网，使用signenc算法对需要发送的m进行签名和加密，并将所述m的密文τ和签名σ广播给域内的其它光伏微电网；

35、当收到密文τ和签名σ之后，其它参与时隙t内会话的光伏微电网使用verdec算法对收到的密文τ进行解密，通过所述解密算法验证签名σ的正确性。

36、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享方法的一种优选方案，还包括：

37、所述对m进行签名和加密，加密算法表示为：

38、

39、对m的签名算法表示为：

40、h2(.):{0,1}n→zp

41、σ＝h2(m,ktq)

42、所述对收到的密文τ进行解密，解密算法表示为：

43、

44、验证解密算法的签名算法表示为：

45、h2(.):{0,1}n→zp

46、σ'＝h2(m',ktqv)

47、其中，m表示时隙内t待广播的明文数据；τ是对m加密后得到的密文，加密密钥为ktjs；σ是对m的数字签名，签名密钥为ktq；m'是对密文解密得到的明文，解密密钥为ktjr；σ'是对数据m'的数字签名，签名密钥为ktqv；

48、如果σ＝σ'，则签名验证无误，m＝m'且c＝1，所有参与时隙t内会话的光伏微电网得到光伏微电网发送出的正确明文；否则，则签名验证有误，c＝0，m被篡改。

49、第二方面，本发明提供了一种光伏并网发电动态组网的数据共享装置，包括：

50、密钥分发模块，用于获取微电网能量管理系统中的密钥生成数据，基于initial算法生成微电网能量管理系统的公钥和私钥，基于genuserkey算法为微电网能量管理系统中的每个光伏微电网生成公钥和私钥；

51、会话控制模块，用于利用光伏微电网中参与的节点信息、以及生成的公钥材料和私钥材料，得到每个光伏微电网在时隙内的会话更新信息，并根据所述会话更新信息，计算会话密钥；

52、数据传输模块，用于通过所述会话密钥，构造签名和加密算法以及对应的签名验证和解密算法，对所述微电网能量管理系统中的密钥生成数据，实施数据完整性和私密性保护。

53、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享装置的一种优选方案，还包括：

54、所述密钥分发模块，获取生成微电网能量管理系统、每个光伏微电网的公钥和私钥对的传输过程；

55、所述会话控制模块，根据密钥分发模块，获取光伏微电网会话更新信息至计算会话密钥时的传输过程；

56、所述数据传输模块，根据会话控制模块，获取光伏微电网待广播中明文数据在密文、签名以及解密和验证的传输过程。

57、第三方面，本发明还提供了一种光伏并网发电动态组网的数据共享系统，包括：

58、数据共享装置、微电网能量管理系统以及若干个光伏微电网。

59、作为本发明所述的光伏并网发电动态组网的数据共享系统的一种优选方案，还包括：

60、所述微电网能量管理系统，用于生成私钥和公钥，基于私钥和公钥生成光伏微电网的私钥和公钥，将所述光伏微电网的私钥和公钥发送至每个光伏微电网，以及在每个时隙t内生成的会话更新信息，并将所述会话更新信息广播给参与时隙t内的光伏微电网；

61、所述若干个光伏微电网，用于将微电网能量管理系统中广播的会话更新信息和自身私钥计算时隙t内的会话密钥，使用时隙t内的会话密钥，对待共享的数据进行完整性和私密性保护，得到数据的密文和数字签名，同时将所述密文和数字签名广播给其它光伏微电网以及微电网能量管理系统。

62、与现有技术相比，发明有益效果为：本发明通过initial算法生成微电网能量管理系统的公钥和私钥，基于genuserkey算法为微电网能量管理系统中的每个光伏微电网生成公钥和私钥；利用光伏微电网中参与的节点信息、以及生成的公钥材料和私钥材料，得到每个光伏微电网在时隙内的会话更新信息，并根据会话更新信息，计算会话密钥；通过会话密钥，构造签名和加密算法以及对应的签名验证和解密算法，对微电网能量管理系统中的密钥生成数据，实施数据完整性和私密性保护；即本发明实现了光伏并网发电中多个光伏微电网动态组网时密钥管理的功能，同时还满足了动态组网过程中数据完整性和私密性保护的要求；且本发明方案还具有低计算开销和耗时低的特点。