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)供和儲能等設(shè)備提供輕便靈活的能源服務(wù)，是實現(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，具有多主體特征，集中化的統(tǒng)一調(diào)控模式常常因為操作權(quán)限問題或潛在的惡意操縱行為不被分布式用戶接受；現(xiàn)有的去中心化管理方案也因未能兼顧隱私保護和決策安全等需求，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，通過機制設(shè)計構(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間的矛盾。
圖1.兼顧隱私保護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制的對比
研究提出的分布式能源系統(tǒng)管理框架涉及三類參與者：分布式用戶，區(qū)塊鏈礦工與第三方計算平臺。在分布式用戶及其設(shè)備層面，研究團隊利用去中心化數(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)化問題分解為多個單系統(tǒng)內(nèi)源、荷、儲設(shè)備的優(yōu)化子問題，通過將其變換降維并混淆以保護用戶隱私。提出的框架引入多個競爭第三方計算平臺共享算力，和區(qū)塊鏈礦工分別構(gòu)成了優(yōu)化層和驗證層，確保混淆優(yōu)化子問題求解流程的完整性、正確性和高效性。在多輪迭代協(xié)商過程中，多方參與者相互制約和監(jiān)管，實現(xiàn)了多分布式能源系統(tǒng)綜合能效的協(xié)同優(yōu)化。實際系統(tǒng)的算例測試表明，提出的方法避免了決策過程中的操縱行為，防止了部分惡意用戶的不當(dāng)?shù)美诜抢硇詡€體嘗試破壞決策流程時也可以保證計算安全進行。此外，提出的框架保護了參與者的敏感信息。
該研究以多主體分布式能源系統(tǒng)運行優(yōu)化中的安全和隱私問題為出發(fā)點和落腳點，兼顧了輕量級用戶的易用性和可擴展性需求，在后續(xù)落地應(yīng)用中能夠充分發(fā)掘用戶側(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級博士生辛永琳。研究得到國家自然科學(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
