区块链技术在电力零售市场管理中的应用研究

区块链技术在电力零售市场管理中的应用研究

马成林 张一晨 刘丙栋

国网新疆电力有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：为了实现电网的全息感知和实时控制，可靠的信息交换对于识别每个设备的需求和状态至关重要。作为国家战略的前沿技术，区块链技术能够为电网的发展提供可信的网络环境，能够有效解决电网转型升级过程中多主体协同、网络安全、数据融通等问题，对于能源互联网的建设具有重要意义。

关键词：区块链技术；电力零售市场；交易机制

1区块链技术概述

1.1区块链的定义

区块链是一个去中心化的分布式系统，其本身是一串使用密码学关联的数据块。因其最重要的特点是每一节点都存储一份完整的数据，所以在狭义的理解中，很多人都管区块链叫做分布式账本或分布式数据库。广义上的区块链则代表的是一种技术，是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

1.2区块链技术特点

（1）去中心化透明可信。区块链技术不依赖第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制，所有节点均是对等节点，大家平等地发送和接收网络中的消息，每个节点都保存有该链上的所有信息。每个节点接收到信息后由共识算法进行验证，保证所有节点数据的一致性。整个系统对所有节点均是透明、公开的，信息是可信的。（2）难以篡改。在传统信息系统的安全方案中，安全依赖于层层设防的访问控制。而通过区块链技术（公有链）记录的数据任何人都可以访问，但由于巧妙的设计并辅以密码学和共识机制，区块链的数据记录方式使得修改某一数据需要变更所有的后续数据，难度极大。实践证明，市值达千亿美金的比特币在全球黑客的攻击下运转稳定，足以见证要篡改通过区块链技术记录的数据的难度有多大。（3）可追溯。想要直接更改区块链上的数据是不被允许的，但可以通过新增数据块来实现数据的变化，并在区块链上留下完整记录的。这样我们可以针对某一数据在区块链上追查与其相关的全部历史变更。（4）安全可靠。区块链不受任何人或实体控制，数据在所有节点上完成复制分发，单个节点被攻击或出现故障，不影响整个系统的正常运转，数据安全性有保障。

1.3区块链的分类

区块链可按照访问和管理权限可以分为公有链、联盟链、私有链。公有链即为全员均可参与，不受任何单个机构或私人控制，数据完全开放透明。应用典型代表是加密数字货币比特币、以太坊等。联盟链常用于多个互相已知身份的组织之间构建，需要严格的身份认证和权限管理，适用于组织间需要达成共识的业务。比如多个银行之间的支付结算、多个企业之间的物流供应链管理、政府部门之间的数据共享等。应用案例典型代表是超级账本（Hyperledger）。私有链指不对外开放，仅仅在组织内部使用。相比中心化数据库，私有链能够防止内部某个节点篡改数据，故意隐瞒或篡改数据的情况很容易被发现，发生错误时也能追踪错误来源，最大的好处是加密审计和自证清白。应用案例典型代表是如蚂蚁金服等。

2利用区块链的电力交易优势

利用区块链技术实现用电侧市场化运营是泛在电力物联网实现的可选技术之一，能够将用电侧的电量响应资源纳入市场范畴，增加系统可调用资源。基于区块链技术的用电侧电力交易应用具有智能化电力交易的诸多特性，如智能性、互动性等；基于区块链技术的电力交易可以让用电主体成为自身用电决策者，参与需求侧响应，成为用电侧的市场参与主体，激发用户积极参与电量平衡的调节，优化配网系统的用电结构，引导产消者合理规划用电；用电侧电力交易的实时共享配网系统数据，建立面向市场需求的市场环境，引导产消者根据自身用电要求，调节自身电器的运行状态，降低供电企业平抑实时不平衡电量的投资成本，提高社会效益；利用区块链技术建立的用电侧市场环境，构建权责平衡的电力交易应用平台可以将供电商与市场主体集成到一起，安全有序地调动供给侧资源和需求侧资源实现良性互动，使供给侧资源和需求侧资源的利用效率发挥到最大。

3电力零售市场运营管理模式

3.1电力零售市场模型

电力零售市场需要在一个近似“完全竞争”的环境中运行，所有电力零售用户都可以自由选择售电公司，电网企业不再对电力用户拥有垄断经营权。售电公司可以在监管机构限定的范围内根据自身在现货市场的购电能力通过对零售套餐的调整提高竞争力。要真正发挥竞争机制的效力，需要建立一个透明、高效的电力零售交易机制。模型以电能量流向为主线，描述了电力作为商品在零售市场的销售路径。在模型中，市场主体可以通过自主调整交易行为、交易渠道等因素提升市场竞争力。模型同时考虑到零售市场的运行规则和市场监管，主要包括2个层面：一是对售电企业与零售用户间的交易行为进行规范；二是为不同资本类型的售电企业创造公平竞争环境。

3.2电力零售套餐

售电公司制定发布的售电资费标准称为电力零售套餐，包括期限、电量价格机制、电量偏差处理机制、解约条款、适用对象等。电量价格机制是零售套餐的核心内容，售电公司可以根据企业的运营情况，灵活地配置套餐，零售市场价格和批发市场电价进行实时联动。1）固定价格型套餐。为不同时段设置不同的价格，如按日设置，即把每天24h分为若干个时段，每个时段价格固定。2）阶梯价格型套餐。将时段电量划分为若干个用电阶梯，设置每个阶梯的电量值和每个阶梯的零售价格。3）可变费率型套餐。时段电量价格可以参照某一基准价格按月浮动，现阶段可以按照电力现货市场分时段用电侧价格作为参照价格，市场成熟后可以根据需求适当增加基准价格类型。4）混合型套餐。时段电量由2部分组成，一部分采用固定价格模式；另一部分采用可变费率模式，可设置执行固定价格模式的电量占比。

2.3电力零售市场交易流程

1）市场成员注册与资质审核。市场成员按照规则要求进行注册，交易中心将注册信息与区块链中存证的资质信息进行核对，审核通过后可进入电力零售市场交易。如果要更改注册信息和退出市场，均需要交易中心批准后生效。2）零售套餐的制定与审核。售电公司按照套餐的构成分别配置电量价格机制、偏差处理机制和解约条款等形成完整的套餐内容，发送给交易中心审核，通过后由交易中心广播到网络，上传至区块链。3）零售合同的生成。零售用户通过区块链查看零售套餐，根据自己的用电特性选择，并发送请求给套餐对应的售电公司，售电公司确认套餐请求后，双方形成零售合同，并将合同信息写进智能合约中。

4结语

随着新一轮电力体制改革的不断推进，售电侧市场逐步放开，对电力零售市场尤其是与现货批发市场相衔接的零售市场高效、规范运行提出了更高要求。既要保证市场的灵活性，鼓励更多主体参与市场，优化资源配置，也要加强改革过程中的市场监管，确保公平公正。本文主要研究了区块链技术在电力零售市场管理中的应用，提出一种基于智能合约的去中心化零售市场管理模式，并设计了电力零售市场管理系统，实现了电力交易中心、电网企业、售电企业、零售用户、监管机构等参与方的链上共识。区块链在电力零售领域中的应用值得深入研究，后续方向可能包括零售用户的可再生能源电量购买、基于能量聚合的零售用户需求侧响应等。

参考文

[1]于韶源，杨胜春，李亚平，等.基于区块链智能合约的分布式发电市场化交易机制研究[J].智慧电力，2018，26(10):43-48.

[2]王冰钰，颜拥，文福拴，等.基于区块链的分布式电力交易机制[J].电力建设，2019，40(12):3-10.