[區塊鏈技術] 區塊鏈技術在電力供需互動領域的應用

北極星銷售電網新聞:區塊鏈技術在電力供需互動領域的應用。
1.區塊鏈技術在電力領域的發展。
(1)區塊鏈發展階段。
區塊鏈技術的演進主要經歷了三個階段:第一階段以比特幣為代表，實現虛擬貨幣的流通和交易；第二階段，以乙太網為代表，引入可程式設計智慧契約，並將其應用於金融領域；在第三階段，區塊鏈的應用將擴充套件到各行各業，以滿足更復雜的業務邏輯，實現資訊共享，降低信任成本，提高整個系統的執行效率。
注:圖中共識層的三幀從內到外代表第一、二、三代區塊鏈的內容。
圖1區塊鏈技術發展階段圖。
(2)區塊鏈在電力領域的應用。
作為繼大資料、雲端計算和人工智慧之後的新技術，區塊鏈技術以其可追溯性、分佈性和不可偽造性吸引了政府、行業和學術界的關注。在全球範圍內，區塊鏈在能源和電力領域有許多應用案例。雖然美、英、德等國較早將區塊鏈引入能源領域，但業內普遍認為，從2020年起，亞太地區將成為全球能源發展的新領軍者區塊鏈。
目前，區塊鏈在中國電力領域的應用主要分為三個方面。一是區塊鏈與電力系統結合，保證業務資料上行的安全性和可追溯性，利用智慧合同技術實現業務自動化，主要包括電力運輸(電動汽車充電)、點對點交易、可再生能源證書管理；其次，區塊鏈與電力金融的結合主要包括供應鏈金融、電子合同、電費金融等。；三是區塊鏈與電力企業管理的結合，主要包括電力審計、企業安全管理、電網管理等。
表1目前區塊鏈在中國電力領域的主要應用。
二.國內外相關實務案例。
目前，我國電力需求響應技術已經試點，但在商業模式和政策上仍不成熟。區塊鏈的一些特色和技術正好可以解決電力供需互動領域的一些典型問題。下面將介紹區塊鏈應用在電力供需互動領域的一些實際成果。

(a)外國實踐案例。
目前國外有很多專案實施方案和相關技術的示範應用。日本富士通開發了一個區塊鏈交易系統，通過該系統控制能源並促進穩定的電力供應。這種交易系統可以用來處理消費者之間的電力短缺和過剩。2019年12月，瑞士能源網路基金會(EWF)推出了一個為能源行業量身定製的區塊鏈平臺——能源區塊鏈，主要用於支援和驗證能源交易行為。該平臺的推出也促進了電力需求響應程式的發展，使其更多地應用於電網服務行業和能源交易市場。英國位元瓦特公司改變了傳統的電力系統執行方式，建立了智慧靈活的系統，部署了位元瓦特區塊鏈平臺，利用區塊鏈技術實現實時資料共享和電力供需實時匹配。一些消費者可以在用電高峰期出售自己的電力，以平衡供需，同時也鼓勵更多的消費者參與需求響應計劃。2020年8月底，德國聯邦能源署(DENA)啟動了一個能源實驗室，該實驗室允許人工智慧和區塊鏈等創新技術作為基本能源解決方案進行測試，該實驗室包括BMIL視覺化解決方案和智慧合同註冊的試點專案。2020年10月，DENA與能源之星合作開發了區塊鏈身份註冊和可再生能源信用跟蹤專案，在美國試點可再生能源信用跟蹤，並在德國建立分散式能源數字註冊中心，包括一些太陽能電池板、電池或恆溫器。在這個專案中，BMIL將使用EnergyWeb的分散系統(ew-dos)，然後與KILT區塊鏈協議一起使用ew-dos，這樣企業就可以構建定製的區塊鏈。該解決方案也成為首個具有“多區塊鏈建築”的能源專案。
(二)國內實踐案例。
目前，中國地方政府正在積極推出區塊鏈產業扶持政策，幫助區塊鏈登陸電力物聯網。早在2017年，國家發改委就出臺了支援分散式能源使用者直接交易的政策。2019年，江蘇省釋出了《關於積極推進分散式發電市場化交易試點工作的通知》，為區塊鏈的應用提供了依據。國內能源公司也在大力推動區塊鏈技術的發展。2019年3月，工信部區塊鏈重點實驗室電力應用實驗基地在國家電網電子商務有限公司(國家電網雄安金融科技集團)揭牌；同年4月，電力“網際網路+”業務可信區塊鏈公共服務平臺被工信部選為網路安全技術試點應用。2020年7月22日，首個基於區塊鏈的“實時需求響應電子證書”在廣東東莞誕生。該憑證將電網和使用者在實施需求響應過程中的資料納入區塊鏈核查記錄，然後使用區塊鏈技術對所有資料進行核查，並使用智慧合同自動生成電子合同，不僅具有唯一的數字標識，還可以形成相互信任的資料憑證，實現實時追溯。2020年8月4日，國家電網寧夏電力有限公司研發的首臺集區塊鏈和邊緣計算於一體的區塊鏈一體機成功接入“國家電網鏈”，並投入試執行。一體機突破了鏈與鏈高效協作的技術瓶頸，打破了電網側與負荷側資訊互動的壁壘，解決了彼此難以協作的行業難題，實現了負荷側資料的採集、監控和分析，將有效保證負荷側資源輔助服務市場交易的真實性。

第三，區塊鏈在電力需求響應業務中的應用。
將區塊鏈技術應用於電力供需互動業務，可以建立基於需求響應的智慧災難恢復合同，結合加密技術和共識機制建立災難恢復管理模式，應對業務中的突發情況，並在業務網路中通過共識對參與使用者進行計費，解決交易安全問題。將智慧契約應用於電力商品的價值利益分配，可以實現多主體的利益分配。下面從四個方面進行分析。
(1)基於區塊鏈的智慧災難恢復契約。
在基於區塊鏈技術的自動需求響應系統中，智慧合同可以實現多級需求響應競價鏈的同態安全交易，進而構建業務執行邏輯。智慧契約的技術實現應以網格端和使用者端的實際資訊為基礎，利用OpenADR的互動訊息支援和EI標準的事件釋出機制構建分散式智慧契約。DR使用者、負荷整合商、電網企業之間包括電力購銷、減載合同、新增能耗合同、輔助服務合同在內的合同建設，將為未來複雜的電力市場交易提供靈活的技術支援。
區塊鏈技術的智慧合同允許建立分散式系統，在該系統中，客戶可以直接和透明地通訊，並採用安全和可追蹤的方式，由電網運營商提供靈活的支援。在災難恢復管理中使用區塊鏈時，應考慮以下幾個方面:首先，區塊鏈記錄客戶的能源消耗或生產，然後智慧合同開始計算基線，並提供潛在支援以滿足客戶的需求。同時，考慮到客戶對發電和負荷的可用性配置調製，需求響應客戶端採用區塊鏈技術，也可以考慮隱私保護。

區塊鏈和智慧合同還可以提供一個安全、隱私保護、防篡改、可審計和可靠的災難恢復框架，以鼓勵消費者積極參與。此外，智慧合同可用於在點對點的基礎上設計和實施利益相關方之間的全自動合同協議，並且可以通過編寫合同在區塊鏈對任意協議進行編碼和執行。智慧合同可以有效支援災難恢復交換訊號和獨立參與智慧合同，調解和監督交易參與者，執行合同條款，規範能源供應和處理支付/罰款。
圖2基於區塊鏈的智慧災難恢復合同。
(2)加密共識機制。
加密共識機制是加密技術和共識機制的結合，應用於供需互動服務中。加密技術是不對稱加密技術。共識機制是指在基於區塊鏈技術的供需互動服務中，採用權益證明機制。與電力領域中應用的其他一致機制不同，大多數傳統的基於區塊鏈的應用系統採用工作負載證明機制(PoW)

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