Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation

LUAN Wenpeng; LI Peilin; ZHAO Bochao; XU Biao

doi:10.7500/AEPS20240509004

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Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation

Special Session on Virtual Power Plant with Enormous Flexible Resources | 更新时间：2025-06-16

- Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 18, Pages: 158-166(2024)
- 作者机构：
  
  天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB2401203);the Youth Fund of National Natural Science Foundation of China(52307133);the Youth Fund of Tianjin Municipal Natural Science Foundation of China(23JCQNJC01670)
- DOI：10.7500/AEPS20240509004
  CLC：
- Received：09 May 2024，
  
  Revised：2024-07-19，
  
  Published Online：06 August 2024，
  
  Published：25 September 2024
- 稿件说明：
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栾文鹏,李培琳,赵博超等.考虑隐私保护的虚拟电厂内部交易决策优化[J].电力系统自动化,2024,48(18):158-166.

LUAN Wenpeng,LI Peilin,ZHAO Bochao,et al.Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):158-166.
栾文鹏,李培琳,赵博超等.考虑隐私保护的虚拟电厂内部交易决策优化[J].电力系统自动化,2024,48(18):158-166. DOI： 10.7500/AEPS20240509004.

LUAN Wenpeng,LI Peilin,ZHAO Bochao,et al.Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):158-166. DOI： 10.7500/AEPS20240509004.

摘要

虚拟电厂是通过聚合管理各类需求侧资源参与电力市场交易、提供辅助服务和实现点对点交易的有效途径。针对传统虚拟电厂内部进行交易决策优化过程中存在的信息篡改和隐私泄露等问题，提出一种基于主侧区块链结构的虚拟电厂分布式交易决策优化方法。为了激励聚合商参与点对点交易市场，设计了一种结合自适应定价机制的虚拟电厂聚合商点对点交易机制。为防止优化过程中不诚实的聚合商篡改交互信息，基于主侧区块链提出一种改进的实用拜占庭容错共识算法。为进一步防止信息交互导致的隐私泄露，提出一种基于Shamir秘密共享方案的信息加密和解密算法。最后，通过算例分析验证了所提方法在交易决策优化、防篡改和隐私保护方面的优越性。

Abstract

The virtual power plant serves as an effective means of participating in electricity market transactions

providing ancillary services

and enabling peer-to-peer transactions through the aggregation and management of various demand-side resources. Addressing the issues such as information manipulation and privacy leakage during the transaction decision optimization process in the traditional virtual power plant

a distributed transaction decision optimization method based on the main-side blockchain structure is proposed. To incentivize the participation of aggregators in the peer-to-peer trading market

a peer-to-peer trading mechanism for virtual power plant aggregators with an adaptive pricing mechanism is designed. To resist dishonest aggregators from manipulating interaction information during the optimization process

an improved practical Byzantine fault tolerance consensus algorithm based on the main-side blockchain is proposed. Additionally

to further prevent privacy leakage resulting from information interaction

a message encryption and decryption algorithm based on Shamir’s secret sharing scheme is proposed. Finally

the superiority of the proposed method in terms of transaction decision optimization

manipulating resistance

and privacy preservation is verified through numerical analysis.

关键词

Keywords

references

孙国强，袁智，耿天翔，等 . 含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 6 ）： 44 - 50 .

SUN Guoqiang ， YUAN Zhi ， GENG Tianxiang ， et al . Robust stochastic optimal dispatching of virtual power plant containing plug-in electric vehicles ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 6 ）： 44 - 50 .

赵昊天，王彬，潘昭光，等 . 支撑云-群-端协同调度的多能园区虚拟电厂：研发与应用［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 5 ）： 111 - 121 .

ZHAO Haotian ， WANG Bin ， PAN Zhaoguang ， et al . Research and application of park-level multi-energy virtual power plants supporting cloud-cluster-end multi-level synergetic dispatch ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 111 - 121 .

殷爽睿，艾芊，宋平，等 . 虚拟电厂分层互动模式与可信交易框架研究与展望［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 118 - 128 .

YIN Shuangrui ， AI Qian ， SONG Ping ， et al . Research and prospect of hierarchical interaction mode and trusted transaction framework for virtual power plant ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 118 - 128 .

郑重，苗世洪，李超，等 . 面向微型能源互联网接入的交直流配电网协同优化调度策略［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 192 - 207 .

ZHENG Zhong ， MIAO Shihong ， LI Chao ， et al . Coordinated optimal dispatching strategy of AC/DC distribution network for the integration of micro energy Internet ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 192 - 207 .

KUZLE I ， ZDRILIĆ M ， PANDŽIĆ H . Virtual power plant dispatch optimization using linear programming ［C］// 2011 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering ， May 8-11 ， 2011 ， Rome， Italy ： 1 - 4 .

ZDRILIĆ M ， PANDŽIĆ H ， KUZLE I . The mixed-integer linear optimization model of virtual power plant operation ［C］// 2011 8th International Conference on the European Energy Market （EEM）， May 25-27 ， 2011 ， Zagreb， Croatia ： 467 - 471 .

YANG H M ， YI D X ， ZHAO J H ， et al . Distributed optimal dispatch of virtual power plant via limited communication ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 3511 - 3512 .

张涛，王成，王凌云，等 . 考虑虚拟电厂参与的售电公司双层优化调度模型［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 3 ）： 952 - 960 .

ZHANG Tao ， WANG Cheng ， WANG Lingyun ， et al . A bi-level optimal dispatching model of electricity retailers integrated with VPPs ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 952 - 960 .

YE Y J ， TANG Y ， WANG H Y ， et al . A scalable privacy-preserving multi-agent deep reinforcement learning approach for large-scale peer-to-peer transactive energy trading ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 6 ）： 5185 - 5200 .

BODDAPATI K M ， PATNE N R ， MANCHALWAR A D . Energy trading in prosumer based smart grid integrated with distributed energy resources ［C］// 2022 International Conference on Intelligent Controller and Computing for Smart Power （ICICCSP）， July 21-23 ， 2022 ， Hyderabad， India ： 1 - 5 .

KAVOUSI-FARD A ， ALMUTAIRI A ， AL-SUMAITI A ， et al . An effective secured peer-to-peer energy market based on blockchain architecture for the interconnected microgrid and smart grid ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 132 ： 107171 .

REGUEIRO C ， SECO I ， DE DIEGO S ， et al . Privacy-enhancing distributed protocol for data aggregation based on blockchain and homomorphic encryption ［J］. Information Processing & Management ， 2021 ， 58 （ 6 ）： 102745 .

潘登，朱国胜，杨倩 . 基于贡献值和信誉度的区块链共识机制［J］. 计算机应用， 2022 ， 42 （增刊1 ）： 166 - 172 .

PAN Deng ， ZHU Guosheng ， YANG Qian . Consensus mechanism of blockchain based on contribution value and credit value ［J］. Journal of Computer Applications ， 2022 ， 42 （ S1 ）： 166 - 172 .

刘淳，王仕俊，赵燕玲，等 . 区块链技术在虚拟电厂交易中的应用综述［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 4 ）： 130 - 144 .

LIU Chun ， WANG Shijun ， ZHAO Yanling ， et al . Review of the application of blockchain technology in virtual power plant transactions ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 4 ）： 130 - 144 .

任建文，张青青 . 基于能源区块链的虚拟电厂两阶段鲁棒优化调度［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 8 ）： 23 - 30 .

REN Jianwen ， ZHANG Qingqing . Two-stage robust optimal scheduling of virtual power plant based on energy blockchain ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 23 - 30 .

KASHYAP R ， ARORA K ， SHARMA M ， et al . Security-aware GA based practical Byzantine fault tolerance for permissioned blockchain ［C］// 2019 4th International Conference on Control， Robotics and Cybernetics （CRC）， September 27-30 ， 2019 ， Tokyo， Japan ： 162 - 168 .

YIN S R ， AI Q ， LI J M ， et al . Trading mode design for a virtual power plant based on main-side consortium blockchains ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 325 ： 119932 .

ZHAO H T ， WANG B ， PAN Z G ， et al . Aggregating additional flexibility from quick-start devices for multi-energy virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 646 - 658 .

GARG S ， KAUR K ， KADDOUM G ， et al . An efficient blockchain-based hierarchical authentication mechanism for energy trading in V2G environment ［C］// 2019 IEEE International Conference on Communications Workshops （ICC Workshops）， May 20-24 ， 2019 ， Shanghai， China ： 1 - 6 .

AITZHAN N Z ， SVETINOVIC D . Security and privacy in decentralized energy trading through multi-signatures， blockchain and anonymous messaging streams ［J］. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing ， 2018 ， 15 （ 5 ）： 840 - 852 .

TIAN N F ， GUO Q L ， SUN H B ， et al . Fully privacy-preserving distributed optimization in power systems based on secret sharing ［J］. iEnergy ， 2022 ， 1 （ 3 ）： 351 - 362 .

吴界辰，艾欣，胡俊杰 . 需求侧资源灵活性刻画及其在日前优化调度中的应用［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 9 ）： 1973 - 1984 .

WU Jiechen ， AI Xin ， HU Junjie . Methods for characterizing flexibilities from demand-side resources and their applications in the day-ahead optimal scheduling ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 9 ）： 1973 - 1984 .

荣辉桂，莫进侠，常炳国，等 . 基于Shamir秘密共享的密钥分发与恢复算法［J］. 通信学报， 2015 ， 36 （ 3 ）： 64 - 73 .

RONG Huigui ， MO Jinxia ， CHANG Bingguo ， et al . Key distribution and recovery algorithm based on Shamir’s secret sharing ［J］. Journal on Communications ， 2015 ， 36 （ 3 ）： 64 - 73 .

ZHENG X T ， XU N ， TRINH L ， et al . A multi-scale time-series dataset with benchmark for machine learning in decarbonized energy grids ［J］. Scientific Data ， 2022 ， 9 （ 1 ）： 359 .

QIU D ， CHEN T Y ， STRBAC G ， et al . Coordination for multienergy microgrids using multiagent reinforcement learning ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2022 ， 19 （ 4 ）： 5689 - 5700 .

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