区块链在能源互联网中的应用

区块链在能源互联网中的应用

张建文张志生

（云南电网责任有限公司信息中心云南昆明650200）

摘要：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。

关键词：区块链技术；能源互联网；微电网

近年来，以“新能源+互联网”为代表的能源互联网成为当前国际能源学术界和产业界科技创新的新前沿，是继智能电网后能源领域的又一重要发展方向。但是其理论体系、技术体系、标准体系、产业体系还没有完全形成，在解决可再生能源的并网接入、远距离输电损耗、需求侧响应、联网的安全等问题时还存在一定的技术缺陷，能源互联网还没有从根本上改变能源领域特别是电力行业固有的市场机制和商业模式。直到区块链技术的出现，区块链的技术特点天然适合能源领域，“能源区块链”使人们看到了能源电力从底层架构到商业平台完全重构的契机。

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、区块链的特点

区块链技术具有4个主要特点：去中心化、透明化、数据安全性、系统自治性。（1）去中心化：区块链技术基于P2P的系统结构，不存在中心节点，网络中每个节点的地位均等，互为备份，增加数据库的鲁棒性。（2）透明化：区块链系统对所有人开放，所有数据除被加密的节点隐私信息之外对任何参与者公开，整个系统运作规则高度透明。（3）数据安全性：区块链通过链式结构、数字加密、共识算法等技术保证了区块链数据不可虚构，不可伪造，不可篡改，不可删除，保证数据稳定可靠、安全且可追溯。（4）系统自治性：区块链通过共识算法、智能合约等技术保证了系统无需中心背书或第三方监督也能正确执行、自行运转。

三、区块链在能源互联网中的应用

1.去中心化与能源交易。区块链解决了价值交换中的中间成本问题，保证了系统高效率、低成本运营。这一优势可广泛应用于能源交易领域，替代原本由中心机构处理的交易流程，转向P2P交易的新模式。分布式能源及存储设备凭借其灵活、清洁的特点，在提高局部供电可靠性、降低输电损耗、增加能源利用以及减少环境污染方面具有很好的应用前景。基于区块链的P2P能源交易模式能为含有分布式能源、分布式存储设备的微网系统提供高效、低廉、公开、可信的交易平台。美国能源公司LO3Energy和区块链创业公司ConsenSy合作开展TransActiveGrid项目。该项目在美国布鲁克林的一个微网中建立了全球第一个基于区块链技术的能源市场，通过智能电表实时获得发、用电量等相关数据，并利用区块链使居民可以成功地将屋顶太阳能生产的余电以点对点形式卖给邻居。欧盟的Scanergy项目也有意基于TransActiveGrid的原型建立一个实时能源市场系统NRG-X-Change，基于NRG币（原理同比特币）以15min为单位结算社区内各用户的能源交易。

2.信息完备公开透明与电子数据保全区块链的信息完备公开透明。一方面，它独特的加密方式和数据结构保证了其数据不可虚构，不可篡改，任何数据都可追本溯源，保证数据稳定可靠；另一方面，它的透明性又进一步增进了公众对它的信任。随着电力市场改革的推进，市场主体也将日益增多，电力交易也将更加活跃。传统的电力交易都是由电网公司背书，而在电力市场环境下如何在做到信息公开的同时又能保护数据安全是电力市场推进中面临的重要难题。尤其是像电力交易中心、调度中心这种作为第三方参与者的公信力是保证电力市场有序健康发展的重要基础。未来，电网交易中单据电子化是其中重要的工作内容，今后将会出现大量的电子合同、电子发票、电子票据等。电子化单据存在容易篡改、丢失等问题，而如何防止这些数据被恶意攻击或篡改，增加其真实性与可信度则是未来能源互联网将要面临的挑战。基于区块链的电子数据保全技术可提升能源互联网的数据信息安全性，避免由于外部黑客攻击或内部管理不当导致的电子数据丢失或篡改，可为电力市场参与者提供信用背书。

3.分布式记录储存与物联网区块链不存在中心节点，由每个节点记录、存储信息，所有参与节点共同维护数据库，保证了数据的高可持续性，从而解决了物联网的核心缺陷。电动汽车以电代油，它的大力推行将有效缓解能源枯竭与环境问题，然而自问世以来，其充电难问题一直是制约该行业发展的瓶颈之一。德国区块链创业公司Slock.it开发了一款名为Share&Charge的产品，利用定制插头、手机APP、以及基于区块链技术的智能合约和分布式总账技术，以实现充电桩资产经济共享，并完成该应用场景下认证、充电、付款的自动化管理。该款产品除了其合作伙伴德国能源公司RWE的充电桩以外，还允许私人用户在手机APP上共享个人充电桩。

4.可编程智能合约与负荷侧响应。由于区块链中记录的每笔交易信息基于可编程原理内嵌了智能合约的概念。智能合约自动判断预写入的条件，在所有条件都满足时自动执行合约内容，可有效提高合约执行效率，规范市场秩序，实现系统的自协作。未来的能源互联网将会迎接大量智慧用电负荷的接入，如智能电家居、电动汽车等。芬兰的Fortum公司计划开展基于区块链的智能负荷需求侧响应项目，根据发电市场的实时信息，借助区块链技术解决计划确定、负荷考核、收益分配等问题，调动智能电器动态参与负荷侧响应。

5.云南电网能源区块链研究成果

云南电网率先搭建了国内电力行业企业私有链平台，在该电网企业私有链平台上，交易方在获得身份证书之后，可将自有的能源资产（数字化资产）在区块链平台上发布，在与购买者达成交易意向之后，自动构建一个能源资产交易的智能合约，交易智能合约将交易双方的交易合同锚定在区块链上的同时，自动实现交易双方的交易结算。该电网企业区块链平台，成功引入“电力红包”作为交易各方价值交换媒介，通过“电力红包”实现交易双方P2P交易，减少了交易环节并降低了交易时间成本，交易信息在区块链上得以安全保存。云南电网企业私有链平台具备适应交易主体多元化及交易商品多样性特征，为新能源企业、分布式能源提供者自由进入交易市场提供了基础。

6.结合国内外现状的分析，区块链将会率先在能源交易领域得到应用，典型的场景包括：基于私有链的电费结算；基于联盟链的微电网中多元化角色的内部交易；基于公有链的分布式能源系统内部各种多样化能源之间的交易；基于公有链的国家之间的能源交易体系和商业模式等。

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。

参考文献：

[1]董福拴，从智能电网到能源互联网：基本概念与研究框架．2016.

[2]王艳萍．张福林，区块链在能源互联网中的应用．2017.