能源互聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)框架及應(yīng)用分析

蔣志雄

摘 要：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展以及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的深入使我國能源轉(zhuǎn)型成為必然，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是其主要措施，而能源互聯(lián)網(wǎng)依托的核心技術(shù)就是區(qū)塊鏈技術(shù)。本文通過研究區(qū)塊鏈技術(shù)的含義、特點(diǎn)以及內(nèi)部技術(shù)框架，探討此技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用實(shí)績以及發(fā)展前景，以期為推動(dòng)能源供給側(cè)改革提供資料參考。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);區(qū)塊鏈;多能源系統(tǒng)

比特幣于十年前發(fā)行起就備受人們關(guān)注，區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)也開始引起廣泛注意。我國能源供給側(cè)改革的深入發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整邁上新階段，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)作為重要內(nèi)容也有了新的發(fā)展方向，大量相關(guān)工程逐步發(fā)展運(yùn)行，而區(qū)塊鏈作為其中極為重要的一環(huán)其發(fā)展成為研究的重點(diǎn)。[1]

1 區(qū)塊鏈

1.1 含義

區(qū)塊鏈，即去中心化的，公開且透明的數(shù)據(jù)庫，其去中心化的特點(diǎn)最早應(yīng)用于貨幣以及支付手段。[2]其數(shù)據(jù)公開透明，具有很高的可信度，在貨幣及支付手段外也開始在其他類型資產(chǎn)和領(lǐng)域得到應(yīng)用，如貨幣、市場外的醫(yī)療、學(xué)歷鑒定、網(wǎng)絡(luò)安全、公證、租賃等眾多領(lǐng)域。

1.2 特征

1.2.1 開放、共識(shí)

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)不限制界限，任何人都可以參與其中，每臺(tái)設(shè)備都是眾多節(jié)點(diǎn)中的一部分，其數(shù)據(jù)庫拷貝所有節(jié)點(diǎn)共享。共識(shí)機(jī)制使整個(gè)區(qū)塊鏈被各個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，即使其中某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題也不影響其他節(jié)點(diǎn)的運(yùn)作。

1.2.2 去中心化

去中心化是區(qū)塊鏈最核心的特點(diǎn)之一，因?yàn)樗鳛槎说蕉说木W(wǎng)絡(luò)不需要中心化的設(shè)備，也不需要中心化的管理機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間僅需要通過數(shù)字簽名進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，流程也嚴(yán)格遵守系統(tǒng)規(guī)則，節(jié)點(diǎn)之間根本無法做到互相欺騙，去信任的特點(diǎn)得以體現(xiàn)。

1.2.3 透明、匿名

區(qū)塊鏈中的所有數(shù)據(jù)都是公開透明的，運(yùn)行的規(guī)則也向所有人公開，這就使得區(qū)塊鏈中的所有交易都在大眾視野范圍內(nèi)。且其去中心、去信任的特點(diǎn)使得各節(jié)點(diǎn)都是匿名狀態(tài)，無需公開身份。[3]

1.2.4 不可篡改

因?yàn)閰^(qū)塊鏈由所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，因此單個(gè)或者幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)更改對(duì)其他節(jié)點(diǎn)根本不會(huì)造成任何影響，而區(qū)塊鏈中一半以上的節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)修改是不可能實(shí)現(xiàn)的。故此，區(qū)塊鏈中的任意一筆交易都是可追溯的。

1.3 技術(shù)框架

數(shù)據(jù)層——區(qū)塊數(shù)據(jù)、數(shù)字簽名、非對(duì)稱加密、哈希函數(shù)等（用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)）。

網(wǎng)絡(luò)層——P2P網(wǎng)絡(luò)（用于完成共識(shí)算法、加密簽名等工作）。

共識(shí)層——工作量、股權(quán)授權(quán)證明等（用于達(dá)成共識(shí)機(jī)制）。

激勵(lì)層——分配機(jī)制、發(fā)行機(jī)制（提出兩項(xiàng)機(jī)制）。

應(yīng)用層——用于完成轉(zhuǎn)賬、記賬以及智能化合約，與客戶端完成。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用前景

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有了新的進(jìn)展，部分歐美發(fā)達(dá)國家如德國、美國比利時(shí)等已經(jīng)在能源領(lǐng)域取得進(jìn)展。[4]我國的區(qū)塊鏈發(fā)展起步較晚，但是我國區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用成果也相當(dāng)顯著：

（1）匹配分析能源互聯(lián)網(wǎng)以及區(qū)塊鏈特征，探索能源和互聯(lián)網(wǎng)中區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用模式，設(shè)計(jì)出區(qū)塊鏈技術(shù)在市場交易、需求側(cè)管理、電力市場、電能計(jì)量等領(lǐng)域的實(shí)際運(yùn)用場景。

（2）我國部分企業(yè)以及一些科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立實(shí)驗(yàn)室專門研究分析能源互聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用。如大同市政府于2016年6月投資建立的北京大同區(qū)塊鏈技術(shù)研究院，浙江省電力公司電力科學(xué)研究院于2017年9月創(chuàng)立的能源區(qū)塊鏈研究團(tuán)隊(duì)等。

2.2 發(fā)展前景

（1）能源供給。能源供給的發(fā)展趨勢(shì)為分布與集中兩相結(jié)合，區(qū)塊鏈中信息更新的實(shí)時(shí)性可以實(shí)現(xiàn)分布式與集中式間信息共享的實(shí)時(shí)性，有效避免重復(fù)建設(shè)多種能源造成的浪費(fèi)。

（2）能源輸送。能源輸送領(lǐng)域中的參與者眾多，競爭極為強(qiáng)烈，區(qū)塊鏈的去中心化和去信任使得參與者之間的交易透明公開，參與者之間強(qiáng)制信任，這樣有利于提升多種能源的協(xié)調(diào)性以及整個(gè)輸送系統(tǒng)的效率。

（3）能源分配。能源分布式特征使能源分配結(jié)構(gòu)造成了改變，能源系統(tǒng)計(jì)量也因多種能源轉(zhuǎn)化而被提出更高的要求。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用自動(dòng)執(zhí)行能源分配，使能源廣泛共享，顯著提升能源分配效率以及合理性。

（4）能源消費(fèi)。區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)行分布式賬本、智能化合約，能源消費(fèi)側(cè)以及供給側(cè)的透明度得到極大提升，的一種能源間的利用更加合理，交互性更強(qiáng)。[5]

（5）能源交易。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀使得能源交易中的區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用成為必然，包括國家間、企業(yè)間、系統(tǒng)間的能源交易模式等。

電力市場發(fā)展迅速、能源供給側(cè)改革如火如荼，在此背景下，區(qū)塊鏈技術(shù)成為研究發(fā)展的極為重要的一環(huán)。本文在區(qū)塊鏈含義、特色以及技術(shù)概念的探討基礎(chǔ)上分析其在我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的實(shí)際運(yùn)用，并構(gòu)想了此技術(shù)在能源供給、能源輸送、能源分配、能源消費(fèi)、能源交易等多領(lǐng)域的發(fā)展前景，希望可以推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)在更多領(lǐng)域的實(shí)際運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔鋼軍，張桐，魏沛芳，蘇暢，王慧娟，吳秋新，劉韌，張帥.基于區(qū)塊鏈的能源互聯(lián)網(wǎng)智能交易與協(xié)同調(diào)度體系研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2019，39（05）：1278-1290.

[2]郭鶴旋，魯斌.基于交叉區(qū)塊鏈的能源互聯(lián)網(wǎng)信息物理安全防御框架[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018，14（23）：7-9.

[3]馬天男，彭麗霖，杜英，茍全峰，王超，郭小帆.區(qū)塊鏈技術(shù)下局域多微電網(wǎng)市場競爭博弈模型及求解算法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2018，38（05）：191-203.

[4]武賡，曾博，李冉，曾鳴.區(qū)塊鏈技術(shù)在綜合需求側(cè)響應(yīng)資源交易中的應(yīng)用模式研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017，37（13）：3717-3728.

[5]曾鳴，程俊，王雨晴，李源非，楊雍琦，竇金月.區(qū)塊鏈框架下能源互聯(lián)網(wǎng)多模塊協(xié)同自治模式初探[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2017，37（13）：3672-3681.