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区块链技术在能源互联网中的应用

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：李金灿

[导读] 摘要：区块链技术的出现为能源互联网的发展和应用提供了良好契机，将能够从根本上改变我国能源生产、传输、消费的现状，成为推动我国能源转型、革新能源市场机制、实现节能减排和可持续发展的重要途径，将对整个能源行业和社会产生深刻影响。

        （国网辽源供电公司吉林辽源 136200）
        摘要：区块链技术的出现为能源互联网的发展和应用提供了良好契机，将能够从根本上改变我国能源生产、传输、消费的现状，成为推动我国能源转型、革新能源市场机制、实现节能减排和可持续发展的重要途径，将对整个能源行业和社会产生深刻影响。
        关键词：区块链技术、能源、互联网、应用
        一、能源互联网概述
        相比现有的电网，能源互联网涉及了更多样的能源形式和更广泛的参与主体，并在信息的交互模式上进行了改革。首先在能源形式上，它不仅包含了电能，也包括了可再生能源、天然气等；参与主体方面，它不再局限于传统的“发电、输电、配电、用电”环节，一系列新的角色诸如售电商、代理商、运营商以及基于信息等增值服务的承包商也都加入其中；此外，为促进能源综合利用率，能源互联网还旨在实现去中心化、点对点的泛在交互和交易。多样的能源形式、多元的参与主体、去中心化的交互模式，这些维度的升级不仅增加了能源互联网的复杂性，也对系统内信任的建立提出了很大的挑战。而另一方面，由于其内生的理念和概念缺陷，能源互联网所提倡的“精确计量、泛在交互和交易、自律控制、优化决策、广域协调”五大特征在缺乏共识与信任的情况下也难以得到保障。由此可见，能源互联网亟需一种能构建去中心化、可信交互的技术支撑。
        二、区块链技术在能源互联网中应用
        3.1区块链技术在太阳能微电网中的应用
        未来居民的用电方式将发生巨大的变化，由传统的大型电厂发电，然后通过远距离输送到用户，变为居民区域内自给自足。典型的方式如，风能、地热能或太阳能微电网。居民充分利用当地的自然资源，采购电力设施产生电能满足日常需求，同时将多余的电量向周围用户提供。届时，用户将由传统的电力消费者变为电力的生产者，销售者和消费者三种角色。
        针对区块链在太阳能微电网中的应用．欧洲scanergy项目组在实验室构建了一个基于区块链2．0模式的太阳能微电网原型系统。
        在这套原型系统中，采用了一种加密数字货币NRG币。居民可以将自家太阳能板产生的过剩电力出售给本地智能电网，双方利用NRG币进行交易。当居民因为某些原因需要更多能源，而自家太阳能电板无法满足需求时．可以利用NRG币在智能电网中买到需要的能源。在这种模式下，居民变为“生产型消费者”。Seanergy项目中整套原型系统是以区块链网络进行连接，具有如下特点：
        交易简洁。区块链的本质是一个去中心化的巨大账本数据库，由所有参与节点共同维护交易及数据库。区块链上的交易是基于密码学来完成的，所以交易双方无论信任与否，只要达成一致，就能进行交易，不需第三方监管参与。
        交易公开透明。在系统中，每个用户作为一个独立节点都一份相同的账本，所有的数据都是公开透明．所有用户都能看到账户的变化。
        交易记录无法篡改。在系统中．用户无法篡改交易记录。若系统发现账本不同，会自动进行比较，把相同数量多的账本认为是真账本，少部分与别人数量不一致的账本被认为是虚假账本。
        交易记录可验证。每个区块中都会有一个时间戳，增加了交易记录的时间维度．使交易具有可验证性和可追溯性。
        交易公平可信。由于系统采用了智能合约机制，交易的业务逻辑及具体激活条件已经以代码的形式存储在区块链上，当满足条件后智能合约会根据事先的协定自动执行，消除了交易过程中的人为因素．从而确保了交易过程公平可信。
        系统健壮性强。由于系统中每人都拥有账本的副本，因此不会由于单个人失去联系或宕机，而导致整个系统崩溃，从而确保系统的健壮性。

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        目前，针对区块链在太阳能微电网中的应用，除了实验室的原型系统外．已有公司与社区合作开展局部实践。典型的如：美国的能源公司L03Energy与比特币开发公司ConsensuSSystems合作，在纽约布鲁克林区波伦山(BoerumHil1)、公园坡(ParkSlope)、郭瓦纳斯(Gowanus)社区建立的基于区块链系统的可交互电网平台TransActiveGridl1。平台上的光伏发电者和电力消费者．不依赖于任何电力公司．通过区块链系统彼此互进行交易，并以区块链虚拟货币来结算，不需要第三方监管。
        通过实践验证，对于这种能源交易模式当地居民的参与积极性非常高。原因如下：①居民可以获取收益，居民可以减少自用电费的支出，并通过售电获得额外收益；②交易过程保证公平公正．交易价格已经通过智能合约的方式提前写入区块链，不会受政府政策的影响或零售商个人因素影响．从而能够保证交易电价的公平；③能够实现灾后自救，除了平时的彼此交易以外，在非常时期，如因为天灾而与主要电网断线时，系统也能有助于社区最佳化分配微电网的资源。而能在修复期间保持部分自给自足。
        2.2区块链在碳交易中应用
        能源互联网中，除了进行以电力为代表的能源交易外，票据资产交易，如碳交易等也是能源互联中的重要组成部48分。随着我国“2017启动全国统一碳交易市场”计划的开展，碳交易市场将迎来新的繁荣。电力系统作为碳排放的大户，将是碳交易市场的活跃用户。在碳排放市场中．存在一系列商业模式的挑战和需求。首先，政府要对每个用户进行碳排放额度的确定，工作量大。此外，碳交易过程中，政府部门需要对上缴的排放额度进行追溯．以保证真实性。
        基于区块链2．0模式可以构建一个智能化的平台，用于实现对碳排放权的认证和排放额度的计量。在平台中，对每个参与市场的用户一个专有ID，并记录在区块中。以机组为单位，把企业实时排放量记录在区块中。对于碳排放权的每次交易，也记录在区块中。基于智能合约机制，把碳排放超标相关规则以代码的形式存储在区块链上。当满足条件后智能合约将自动对超标排放的企业进行处罚。由于区块中的记录是经过所有用户确认的．可以保证数据的真实性和不可篡改性；由于每个用户都存有一个账本。所以保证交易的公开透明性。此外，在每个区块中，有一个时间戳结构．从而能够保证数据的可追溯性；基于智能合约机制，自动实现企业碳排放的统计和处罚，从而提高了系统的自动化和智能化水平。
        2.3区块链在终端平台中应用
        能源互联网除了微电网的应用外．未来由各智能终端构成的家庭智能网络更具有普遍性。在未来家庭中，将会有多种参与主体，包含电视，冰箱，洗衣机，汽车，储能电池，太阳能板及其背后的供应经营厂商。由这些主体构成的系统，其物理和数字复杂性加剧，身份认证模糊，无所不在的分布性导致信息流、能量流、资金流无法整合统一，从而导致整个能源系统管理成本、交易成本加剧。在实践中．由于各个系统涉及到不同平台，而各个平台通常又不愿意经营其它平台，所以传统的基于一个平台集中式控制的方式将不能很好的应对。因为从本质上讲，平台参与者的利益与平台提供商的利益是相冲突的。但区块链技术可以提供一种方式来解决这个问题。基于区块链技术可以构建一个分布式平台，各方可以共享平台上操作，完全平等。区块链技术可以使所有的参与者在一个分布式的平台实现公平交易，而平台的参与者之间无需任何的相互信任。
        结束语
        能源互联网作为“互联网+”智慧能源的产物，得到了业界的广泛关注。区块链技术的去中心化、透明性、公平性及公开性等特性，使其在能源互联网中能发挥重要作用，进而推动能源互联网的发展。
        参考文献：
        [1]杨俊峰.能源互联网中区块链技术应用研究[J].通信电源技术,2020,37(03):13-14.
        [2]舟丹.区块链和能源互联网：天作之合[J].中外能源,2019,24(12):54.
        [3]金松,伏跃红,江河.未来能源互联网中的能源金融创新模式探析[J].环境保护,2019,47(19):40-43.
        [4]蒋志雄.能源互联网中的区块链技术框架及应用分析[J].科技风,2019(25):97.