本發明(ming)涉及(ji)虛擬(ni)電廠，特(te)別是涉及(ji)一種(zhong)基(ji)于隱私保(bao)護的(de)虛擬(ni)電廠資源調度方法(fa)。

背景技術：

1、隨著以(yi)綜合(he)能(neng)(neng)(neng)源系(xi)統、能(neng)(neng)(neng)源互聯網為代(dai)表的現(xian)代(dai)能(neng)(neng)(neng)源系(xi)統的持續升級(ji)，能(neng)(neng)(neng)源行(xing)業以(yi)高效(xiao)、安全(quan)和可(ke)持續為目標逐步拓展新的能(neng)(neng)(neng)源利用模式，虛(xu)擬電廠(chang)作為一種高效(xiao)聚(ju)合(he)并優化利用可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源、可(ke)控負(fu)荷和儲能(neng)(neng)(neng)系(xi)統等(deng)靈活性資源的先進(jin)技(ji)術，能(neng)(neng)(neng)有效(xiao)促進(jin)電力系(xi)統綠色(se)低碳轉型。然而，隨著能(neng)(neng)(neng)源系(xi)統的數字化和智能(neng)(neng)(neng)化程度的提高，虛(xu)擬電廠(chang)所(suo)涉及的數據也越(yue)來越(yue)多，其(qi)中可(ke)能(neng)(neng)(neng)包(bao)含(han)用戶(hu)的隱(yin)私信息、商業機密等(deng)敏感數據。

2、通過合(he)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)資源調(diao)度，可以(yi)實(shi)現(xian)能(neng)源的(de)(de)(de)(de)(de)有效利用(yong)(yong)(yong)和(he)(he)分配，提高能(neng)源系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)運行效率和(he)(he)靈活(huo)性(xing)，促進清潔能(neng)源的(de)(de)(de)(de)(de)大規模應用(yong)(yong)(yong)。同時(shi)，保障數據(ju)隱(yin)私是確保虛擬(ni)電(dian)廠運行穩定的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵，它(ta)可以(yi)防止(zhi)個人或實(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)隱(yin)私信息泄露和(he)(he)濫用(yong)(yong)(yong)，維護(hu)用(yong)(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)(de)(de)權(quan)益(yi)和(he)(he)信任以(yi)及避免潛在的(de)(de)(de)(de)(de)法律和(he)(he)道德問題。因此，虛擬(ni)電(dian)廠必須(xu)在資源調(diao)度和(he)(he)隱(yin)私保護(hu)之間找到平衡(heng)，采(cai)取合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)技術和(he)(he)管理(li)手段，以(yi)確保能(neng)源系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)可靠性(xing)和(he)(he)用(yong)(yong)(yong)戶數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)安全性(xing)。

3、公(gong)開號為cn117710150a，名稱為一種考(kao)慮隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)虛(xu)擬電(dian)廠(chang)靈活(huo)資(zi)源調(diao)度方(fang)法及系統，方(fang)法包括獲(huo)取強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)和(he)(he)(he)弱(ruo)隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)分別對應的(de)靈活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)資(zi)源中各個設備(bei)的(de)功(gong)(gong)率(lv)值(zhi)；根(gen)據(ju)功(gong)(gong)率(lv)值(zhi)進行功(gong)(gong)率(lv)預(yu)測(ce)，得到(dao)(dao)弱(ruo)隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)對應靈活(huo)資(zi)源的(de)日前預(yu)測(ce)功(gong)(gong)率(lv)曲(qu)線，以及強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)對應靈活(huo)資(zi)源的(de)宏觀外特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)曲(qu)線；根(gen)據(ju)日前預(yu)測(ce)功(gong)(gong)率(lv)曲(qu)線和(he)(he)(he)宏觀外特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)曲(qu)線構建(jian)上層調(diao)度模型并(bing)求解，得到(dao)(dao)虛(xu)擬電(dian)廠(chang)運(yun)營商對弱(ruo)隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)和(he)(he)(he)強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)的(de)能量(liang)調(diao)控(kong)要(yao)求；根(gen)據(ju)虛(xu)擬電(dian)廠(chang)運(yun)營商對強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)的(de)能量(liang)調(diao)控(kong)要(yao)求構建(jian)下層調(diao)控(kong)模型并(bing)求解，得到(dao)(dao)強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)的(de)實(shi)際能量(liang)調(diao)控(kong)策略(lve)。雖然該方(fang)法提到(dao)(dao)了對強隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)和(he)(he)(he)弱(ruo)隱(yin)(yin)(yin)私(si)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)用(yong)戶(hu)進行區分，但(dan)在實(shi)際操作中，對于用(yong)戶(hu)的(de)隱(yin)(yin)(yin)私(si)數據(ju)的(de)處理方(fang)式并(bing)沒有詳細說明。

4、公開號(hao)為(wei)cn115115276a，名(ming)稱為(wei)考(kao)慮(lv)不(bu)(bu)確定性(xing)和隱私(si)保護的(de)(de)(de)(de)(de)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)調度(du)方法及系(xi)統(tong)，該方法基(ji)(ji)于歷史數據(ju)(ju)集(ji)，分(fen)階段建立(li)考(kao)慮(lv)不(bu)(bu)確定性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)標(biao)函數和約(yue)束；聯合目(mu)標(biao)函數和約(yue)束構建單個(ge)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)多(duo)場(chang)景優(you)化(hua)(hua)問(wen)題(ti)，將多(duo)場(chang)景優(you)化(hua)(hua)問(wen)題(ti)分(fen)解為(wei)多(duo)個(ge)場(chang)景子問(wen)題(ti)和子問(wen)題(ti)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合約(yue)束；基(ji)(ji)于子問(wen)題(ti)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合約(yue)束，采用(yong)(yong)admm迭代方程不(bu)(bu)斷(duan)迭代求(qiu)解多(duo)個(ge)場(chang)景子問(wen)題(ti)直至滿足(zu)迭代精度(du)后對多(duo)個(ge)虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)之間(jian)(jian)進行分(fen)布(bu)式(shi)協同，考(kao)慮(lv)隱私(si)保護，采用(yong)(yong)分(fen)布(bu)式(shi)方法求(qiu)解不(bu)(bu)同虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)間(jian)(jian)系(xi)統(tong)優(you)化(hua)(hua)問(wen)題(ti)得到(dao)(dao)優(you)化(hua)(hua)結果，虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)根(gen)據(ju)(ju)優(you)化(hua)(hua)結果調度(du)機(ji)組(zu)出力。但(dan)是在分(fen)布(bu)式(shi)求(qiu)解不(bu)(bu)同虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)電廠(chang)間(jian)(jian)系(xi)統(tong)優(you)化(hua)(hua)問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)過程中，可能涉及到(dao)(dao)跨越多(duo)個(ge)實體的(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)(ju)交換和通信。如果在數據(ju)(ju)傳輸、存儲或(huo)處理過程中存在漏洞或(huo)未經授權(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)訪問(wen)，可能會導致(zhi)用(yong)(yong)戶(hu)隱私(si)信息的(de)(de)(de)(de)(de)泄露，從(cong)而(er)影響用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)權(quan)益和信任(ren)。

技術實現思路

1、為解決上述技術(shu)問題，本發明采用的一個(ge)技術(shu)方案是：提供一種(zhong)基于隱私(si)保護(hu)的虛擬(ni)電廠資源調(diao)度(du)方法，該方法包(bao)括：

2、s100：獲取各虛擬電廠內發(fa)電設(she)備運行信(xin)息、發(fa)電設(she)備有功(gong)功(gong)率(lv)、電荷狀(zhuang)態和(he)市場電價信(xin)息；

3、s200：根(gen)據所(suo)述市場電價信息建(jian)立(li)運(yun)(yun)營效(xiao)益模型和運(yun)(yun)營風險模型；

4、s300：根據所(suo)述運(yun)營(ying)效(xiao)益模(mo)型和運(yun)營(ying)風(feng)險模(mo)型，建立(li)多(duo)目標(biao)調度(du)函數；

5、s400：將所述多(duo)目標調度函數(shu)通過同態加密(mi)(mi)(mi)進(jin)行隱私化處理，得到密(mi)(mi)(mi)態多(duo)目標調度函數(shu)和密(mi)(mi)(mi)鑰(yao)；

6、s500：將(jiang)所述密態多目標調度函(han)數上傳至云服(fu)務器，通過多目標粒子群(qun)算法進行求解(jie)，得到密態調度最優解(jie)；

7、s600：將(jiang)所述密態調度(du)最(zui)優(you)解(jie)下載至邊緣服(fu)務(wu)器，通(tong)過(guo)所述密鑰對密態調度(du)最(zui)優(you)解(jie)進行逆向還(huan)原，得到(dao)調度(du)最(zui)優(you)解(jie)；

8、s700：邊(bian)緣服務器根據調(diao)(diao)度(du)最優(you)解對虛擬電廠內發電設備進行調(diao)(diao)度(du)；

9、所述密(mi)(mi)鑰(yao)包括加密(mi)(mi)公鑰(yao)和(he)解密(mi)(mi)私鑰(yao)。

10、進一步(bu)地，所述(shu)運(yun)營(ying)效(xiao)(xiao)益(yi)(yi)模型(xing)，是指(zhi)以虛擬電廠中收益(yi)(yi)與(yu)各(ge)發電設備運(yun)行成(cheng)本的差值構建運(yun)營(ying)效(xiao)(xiao)益(yi)(yi)模型(xing)，運(yun)營(ying)效(xiao)(xiao)益(yi)(yi)模型(xing)計算公式為：

11、；

12、其(qi)中(zhong)(zhong)，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)運營(ying)效益，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)市(shi)場(chang)電(dian)(dian)價，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)中(zhong)(zhong)計劃申報電(dian)(dian)功率，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)中(zhong)(zhong)發電(dian)(dian)設(she)備的單(dan)位(wei)運行成本，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)中(zhong)(zhong)發電(dian)(dian)設(she)備的出(chu)工功率，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)調度時(shi)間間隔，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)運營(ying)周(zhou)期時(shi)間，是(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)(chang)設(she)備數量；

13、所(suo)述運營(ying)風(feng)險模(mo)型，是指考慮供電不足、設(she)備(bei)故障、市場電價波動等因素對虛擬(ni)電廠運行風(feng)險進行評估(gu)，運營(ying)風(feng)險模(mo)型計算公式(shi)為：

14、；

15、其中，是(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)擬(ni)電廠運營風險，是(shi)指(zhi)(zhi)市(shi)場(chang)電價(jia)標準(zhun)差，是(shi)指(zhi)(zhi)市(shi)場(chang)電價(jia)，是(shi)指(zhi)(zhi)市(shi)場(chang)電價(jia)均值，是(shi)指(zhi)(zhi)虛(xu)擬(ni)電廠內部多元負荷(he)需求(qiu)，是(shi)指(zhi)(zhi)多元負荷(he)需求(qiu)誤差。

16、進(jin)一步(bu)地，所(suo)述(shu)多目標(biao)調(diao)度(du)函數(shu)，是指根據所(suo)述(shu)運(yun)營(ying)效益模(mo)型和運(yun)營(ying)風險模(mo)型，結(jie)合虛擬(ni)電(dian)廠運(yun)營(ying)成本(ben)最小(xiao)化(hua)函數(shu)建立虛擬(ni)電(dian)廠調(diao)度(du)的多目標(biao)調(diao)度(du)函數(shu)，多目標(biao)調(diao)度(du)函數(shu)公式為(wei)：

17、；

18、其(qi)中(zhong)，是(shi)指多目標(biao)調度函(han)數，是(shi)指虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營效益，是(shi)指虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營風險，是(shi)指虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營成本最小化(hua)函(han)數，分別是(shi)指虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營效益、虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營風險和虛擬(ni)(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)營成本權(quan)重，且；

19、所(suo)述虛(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)運營(ying)成本(ben)(ben)最小(xiao)化函(han)數，是指計算虛(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)發電(dian)(dian)設備發電(dian)(dian)成本(ben)(ben)、固(gu)定成本(ben)(ben)、啟動成本(ben)(ben)和(he)停運成本(ben)(ben)，虛(xu)擬(ni)電(dian)(dian)廠(chang)運營(ying)成本(ben)(ben)最小(xiao)化函(han)數公式為：

20、；

21、其(qi)中，是指(zhi)(zhi)虛(xu)擬電(dian)(dian)(dian)廠運(yun)營成(cheng)本最小化函數(shu)，是指(zhi)(zhi)發電(dian)(dian)(dian)設(she)備發電(dian)(dian)(dian)成(cheng)本線性系(xi)數(shu)，是指(zhi)(zhi)發電(dian)(dian)(dian)設(she)備發電(dian)(dian)(dian)成(cheng)本，是指(zhi)(zhi)發電(dian)(dian)(dian)設(she)備固定成(cheng)本，是指(zhi)(zhi)發電(dian)(dian)(dian)設(she)備啟(qi)動(dong)成(cheng)本，是指(zhi)(zhi)發電(dian)(dian)(dian)設(she)備停運(yun)成(cheng)本，為二進(jin)制變(bian)量(liang)，表示時刻發電(dian)(dian)(dian)設(she)備的開(kai)(kai)閉狀態，均為二進(jin)制變(bian)量(liang)，分(fen)別表示時刻發電(dian)(dian)(dian)設(she)備的開(kai)(kai)機(ji)和停機(ji)動(dong)作。

22、進一步地，所述s400，通過隱私化將原(yuan)優化問題轉為與原(yuan)問題形式相同但參數(shu)不同的(de)新的(de)優化問題，包(bao)括：

23、s410：通過bgv同(tong)態加密方(fang)案，選擇(ze)多項(xiang)式環；

24、s420：根據所述多項(xiang)式環(huan)，生成秘(mi)密多項(xiang)式、隨機多項(xiang)式和(he)誤(wu)差多項(xiang)式；

25、s430：根(gen)據所述隨機多(duo)項(xiang)式(shi)和誤差(cha)多(duo)項(xiang)式(shi)，得到加(jia)密公(gong)鑰；

26、s440：根據所述(shu)秘密(mi)多項式，得到解密(mi)私鑰(yao)；

27、s450：通過(guo)所述加密(mi)(mi)公鑰對多(duo)目標調度函(han)(han)數(shu)進(jin)行(xing)加密(mi)(mi)，得(de)到密(mi)(mi)態(tai)多(duo)目標調度函(han)(han)數(shu)；

28、所述多項(xiang)式環是指由多項(xiang)式及(ji)其系數組(zu)成的環，多項(xiang)式環表(biao)示為：

29、；

30、其(qi)中(zhong)，是指(zhi)模(mo)的(de)整(zheng)數環(huan)，是指(zhi)質(zhi)數，是指(zhi)多(duo)項式環(huan)中(zhong)的(de)模(mo)多(duo)項式，為多(duo)項式的(de)度。

31、進一步(bu)地，所述s500，包(bao)括：

32、s510：初始化(hua)粒(li)(li)子群(qun)中粒(li)(li)子的(de)初始速(su)度、初始位(wei)置和算法迭代(dai)次(ci)數，建立粒(li)(li)子速(su)度向量更(geng)新函數和粒(li)(li)子位(wei)置向量更(geng)新函數；

33、s520：根據(ju)所述(shu)密態多目標(biao)調(diao)度(du)函數，計(ji)算當代粒(li)子的適應度(du)，并更(geng)新粒(li)子位置(zhi)，將粒(li)子位置(zhi)信(xin)息(xi)存(cun)儲在外部文件中以更(geng)新和存(cun)儲最(zui)優解；

34、s530：根據所述粒子(zi)速度向(xiang)(xiang)量更新函(han)數(shu)和粒子(zi)位置向(xiang)(xiang)量更新函(han)數(shu)更新粒子(zi)狀態；

35、s540：判斷算(suan)法(fa)(fa)是否達(da)(da)到(dao)迭代次(ci)數，如果(guo)算(suan)法(fa)(fa)達(da)(da)到(dao)迭代次(ci)數，則(ze)將外部文件中最(zui)優解作為(wei)密態調度最(zui)優解，如果(guo)算(suan)法(fa)(fa)沒有達(da)(da)到(dao)迭代次(ci)數，則(ze)轉s520；

36、所述(shu)粒子是指資(zi)源調(diao)度可能(neng)解決(jue)的方案，即所述(shu)密態多目標調(diao)度函數的解；

37、所述粒子速度向量(liang)更新函數，計算公式為：

38、；

39、其中，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)時刻(ke)粒(li)(li)子(zi)的(de)速(su)度(du)向(xiang)(xiang)量，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)時刻(ke)粒(li)(li)子(zi)n的(de)速(su)度(du)向(xiang)(xiang)量，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)慣性權重因子(zi)，分(fen)(fen)別是(shi)(shi)(shi)指(zhi)自(zi)我學習因子(zi)和社會學習因子(zi)，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)分(fen)(fen)布在(zai)0到1的(de)隨機數，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)時刻(ke)粒(li)(li)子(zi)n的(de)位置(zhi)向(xiang)(xiang)量，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)第n個(ge)粒(li)(li)子(zi)的(de)個(ge)體最佳位置(zhi)向(xiang)(xiang)量，是(shi)(shi)(shi)指(zhi)先(xian)前(qian)迭代的(de)所有粒(li)(li)子(zi)獲得的(de)最佳位置(zhi)向(xiang)(xiang)量；

40、所(suo)述粒(li)子位置(zhi)向(xiang)量更新函數，計算公式為：

41、；

42、其(qi)中，是指時(shi)刻粒(li)子的位置(zhi)(zhi)向(xiang)量(liang)，是指時(shi)刻粒(li)子的位置(zhi)(zhi)向(xiang)量(liang)，是指時(shi)刻粒(li)子的速度向(xiang)量(liang)；

43、所述當代粒子的適應度(du)，計(ji)算(suan)公式為：

44、；

45、其(qi)中，為第(di)個粒(li)(li)子(zi)的適(shi)應(ying)度，為第(di)個粒(li)(li)子(zi)。

46、綜上(shang)所述，由(you)于采用了(le)上(shang)述技術方案，本發明(ming)的有益(yi)效果(guo)是：

47、1、本發明提供的(de)一種基于隱(yin)私保(bao)護的(de)虛擬電(dian)廠(chang)資源調度方法(fa)，通過隱(yin)私化處理技術，對關鍵(jian)信息(xi)進行偽裝，有效(xiao)保(bao)護用戶和設備的(de)關鍵(jian)信息(xi)，降低隱(yin)私泄露風險(xian)。

48、2、本發明提供的(de)一種基于隱私保護的(de)虛擬電廠資源調度方法(fa)，通過運營效(xiao)益模(mo)(mo)型和運營風(feng)險模(mo)(mo)型，有效(xiao)地保證了(le)在(zai)風(feng)險得到有效(xiao)控(kong)制下(xia)同時虛擬電廠運營成本最(zui)小化，實現(xian)系統安(an)全運行的(de)經濟高效(xiao)性(xing)。

49、3、本發明(ming)提供的(de)(de)一種基(ji)于隱私(si)保護的(de)(de)虛擬電廠(chang)資源(yuan)(yuan)調度(du)方法，通過對資源(yuan)(yuan)調度(du)建立多目(mu)標模型，并利用多目(mu)標粒子群算(suan)法尋求最(zui)佳方案，實現發電設備和(he)市場(chang)資源(yuan)(yuan)的(de)(de)利用效率(lv)最(zui)大(da)化。