清華新聞網(wǎng)5月29日電 分布式能源系統(tǒng)利用分布式光伏、多能聯(lián)供和儲(chǔ)能等設(shè)備提供輕便靈活的能源服務(wù)，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段。然而，由于分布式能源系統(tǒng)涉及海量終端用戶(hù)，具有多主體特征，集中化的統(tǒng)一調(diào)控模式常常因?yàn)椴僮鳈?quán)限問(wèn)題或潛在的惡意操縱行為不被分布式用戶(hù)接受；現(xiàn)有的去中心化管理方案也因未能兼顧隱私保護(hù)和決策安全等需求，在應(yīng)用上受到限制。
近日，清華大學(xué)航天航空學(xué)院陳群課題組在多主體分布式能源系統(tǒng)的去中心化管理研究中取得新進(jìn)展。該研究將傳統(tǒng)的去中心化數(shù)學(xué)算法和區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新性融合，通過(guò)機(jī)制設(shè)計(jì)構(gòu)建了分布式能源系統(tǒng)的多方去中心化管理框架，解決了決策安全和隱私保護(hù)間的矛盾。
圖1.兼顧隱私保護(hù)和決策安全的分布式能源系統(tǒng)的去中心化管理流程
圖2.研究提出的框架與現(xiàn)有集中或去中心化管理機(jī)制的對(duì)比
研究提出的分布式能源系統(tǒng)管理框架涉及三類(lèi)參與者：分布式用戶(hù)，區(qū)塊鏈礦工與第三方計(jì)算平臺(tái)。在分布式用戶(hù)及其設(shè)備層面，研究團(tuán)隊(duì)利用去中心化數(shù)學(xué)算法，以可信的邊緣硬件設(shè)備為支撐，將多分布式能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題分解為多個(gè)單系統(tǒng)內(nèi)源、荷、儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)化子問(wèn)題，通過(guò)將其變換降維并混淆以保護(hù)用戶(hù)隱私。提出的框架引入多個(gè)競(jìng)爭(zhēng)第三方計(jì)算平臺(tái)共享算力，和區(qū)塊鏈礦工分別構(gòu)成了優(yōu)化層和驗(yàn)證層，確保混淆優(yōu)化子問(wèn)題求解流程的完整性、正確性和高效性。在多輪迭代協(xié)商過(guò)程中，多方參與者相互制約和監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了多分布式能源系統(tǒng)綜合能效的協(xié)同優(yōu)化。實(shí)際系統(tǒng)的算例測(cè)試表明，提出的方法避免了決策過(guò)程中的操縱行為，防止了部分惡意用戶(hù)的不當(dāng)?shù)美?，在非理性個(gè)體嘗試破壞決策流程時(shí)也可以保證計(jì)算安全進(jìn)行。此外，提出的框架保護(hù)了參與者的敏感信息。
該研究以多主體分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化中的安全和隱私問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，兼顧了輕量級(jí)用戶(hù)的易用性和可擴(kuò)展性需求，在后續(xù)落地應(yīng)用中能夠充分發(fā)掘用戶(hù)側(cè)調(diào)節(jié)潛力，支持分布式可再生能源消納，提升分布式資源管理智能化水平，開(kāi)辟綠色用能新路徑。
5月27日，相關(guān)研究成果以“打破分布式能源系統(tǒng)管理中的去中心化-隱私-安全三重困境”（Break down the Decentralization-Security-Privacy Trilemma in Management of Distributed Energy Systems）為題，發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
清華大學(xué)航天航空學(xué)院2020級(jí)博士生孫清晗為論文第一作者，陳群教授為論文通訊作者。合作者包括清華大學(xué)航天航空學(xué)院博士后馬歡、趙甜和2018級(jí)博士生辛永琳。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-48860-7
供稿：航院
編輯：李華山
審核：郭玲
