信息来源：互联网   发布时间：2025-01-18

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祝贺《电力信息与通信技术》入选中国科技核心期刊！引文信息许志成, 彭志超, 杨怡, 等. 基于边缘计算+区块链技术的源网荷储系统架构[J]. 电力信息与通信技术, 2020,18(9): 25-30.XU Zhicheng,PENG Zhichao,YANG Yi,et al. Generation-Network-Load-Storage System Architecture Based on Edge Computing and Blockchain Technology[J].Electric Power Information and Communication Technology,2020,18(9):25-30.

01研究背景针对源网荷储用户侧物联终端产生的海量数据在云端（调度端）分析汇总和边缘端实时计算的需求，以及用户侧物联网终端交互时去中心化需求，提出一种基于边缘计算和区块链协同的源网荷储架构该架构可更好地反映需求侧实时信息，更有利于源网荷储的稳定调度，也提高了电力系统的数据安全性和存储安全性。

02主要创新点1.基于边缘计算+区块链技术的源网荷储架构在配置边缘计算节点的基础上，可以建立基于“边缘计算+区块链”技术的源网荷储架构，如图1所示，该架构设计了三层两网的体系，实现了调度端和边缘节点端兼容协同的工作理念。

图1  基于边缘计算+区块链技术的源网荷储架构架构最底层是终端设备层，在这一层各种光伏发电、风力发电、储能电站、智能大厦空调、智能家居家电、汽车充电桩设备，经由各自独立的接口协议与边缘节点进行数据通信，并将采集到的数据传输至边缘计算节点。

中间层是边缘计算层，各边缘计算节点中包含数据库应用，用于存储复合数据、边缘节点通用信息、节点内的物联网终端属性信息等边缘节点内的控制单元、网关服务器调用数据预处理、数据计算分析等应用服务对终端设备层上传的实时数据进行处理，其中数据采集和转换工作由控制单元完成，而边缘计算网关服务器负责对转换后的数据进行计算和分析，且控制单元为网关服务器提供有效的复合数据。

架构的最顶层为调度计算层，在该层配置了高性能的服务器和数据库设备，实现源网荷储海量数据的计算分析和功能处理，为边缘节点提供补充完善的功能支持该架构的两网指的是内网（电力传输网）和外网（区块链加密网）内网（电力传输网）是边缘计算层和调度计算层的桥梁，也是源网荷储云边协同工作的基础，具体有网络安全防护模块、网络传输模块、接口模块。

网络安全防护模块直接对边缘计算层和调度计算层之间传输的数据进行加密，使两层应用功能安全可靠开展网络传输模块是通过路由器和交换机等网络设备，应用不同规则形成底层数据链路链接接口模块起到各设备之间通过建立接口协议转发数据的作用。

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(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA)对数据进行加密，并由全网所有节点共同认证这种架构可以为源网荷储内网、外网数据传输的信息安全提供保障。

2.边缘计算节点配置边缘计算节点（Edge Computing Node）是指在源网荷储中处于网络边缘的物联网终端侧、将分布式物联网设备聚合在一个节点且具备对该节点内数据进行计算和处理的能力根据电网系统中变电站分布广泛、临近分布式电源和物联网设备终端的特性，可以将其作为边缘计算节点部署，如图2所示。

图2  边缘计算节点配置在用户侧的各种分布式电源和物联网终端，如光伏发电、风力发电、储能电站、智能大厦空调、智能家居家电、汽车充电桩等设备通过光纤通信接口上联到控制单元（Controller Unit，CU），通过控制单元采集各类终端的实时数据并上传至边缘计算网关服务器，在该服务器内通过一系列应用服务对终端侧实时数据进行处理，处理后的数据可以经由电力传输网上传到云端（调度端），还可以在边缘节点的数据库内就地存储，便于以后再次使用。

同时，边缘计算网关服务器处理后的数据可以为边缘计算或调度端计算控制指令提供决策依据3.边缘计算层和调度计算层协同业务功能规划根据源网荷储的业务功能设计要求，可知源网荷储系统业务中包含分布式电源、储能、物联网终端的协调调度优化、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功能，合理的重新规划，根据业务需求对源网荷储边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3所示。

图3  源网荷储协同业务功能规划4.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块链的区块时，可以根据下面的步骤操作：。

1）所有供电终端向边缘计算节点内全网持续广播供电信息数据，并附上发送者的ID；2）所有的终端独立监听边缘计算节点内全网数据并记录；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、是否为可再生能源、发电稳定程度等信息；

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。

03解决问题及意义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点辅助计算能力，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

作者介绍

许志成（1985），男，高级工程师，研究方向为电力监控系统网络安全防护，x_zhch@126.com；彭志超（1987），男，高级工程师，研究方向为电力调度数据网和网络安全；杨怡（1988），女，工程师，研究方向为继电保护；

于天一（1990），男，工程师，研究方向为电力系统自动化；刘星（1989），女，工程师，研究方向为电力系统自动化；潘娜（1990），女，工程师，研究方向为电力系统自动化；王慎杰（1988），男，工程师，研究方向为电力系统自动化；

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