基于區(qū)塊鏈技術(shù)的能源互聯(lián)網(wǎng)交易方案設(shè)計

王云澤，王秋瑾，馬欣欣

WANG Yunze，WANG Qiujin，MA Xinxin

（中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院有限公司，北京100120）

（North China Power Engineering Company Limited，China Power Engineering Consulting Group，Beijing 100120，China）

0 引言

區(qū)塊鏈技術(shù)由中本聰于2008 年提出，最早應(yīng)用于數(shù)字貨幣。經(jīng)過不斷的迭代演進(jìn)，形成了分布式（decentralized）、免信任（trustless）、時間戳（time stamp）、非對稱加密（asymmetric cryptography）和智能合約（smart contract）5大技術(shù)特征［1］。區(qū)塊鏈技術(shù)可以在多方參與的場景下，實現(xiàn)開放、扁平化的全新合作信任模型，這為實現(xiàn)高效、去中心化的資源配置，提供了有效的技術(shù)手段。區(qū)塊鏈技術(shù)也因此受到了各行各業(yè)普遍的關(guān)注。

目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在我國尚處起步階段。我國《“十三五”國家信息化規(guī)劃》中把區(qū)塊鏈技術(shù)作為一項重點前沿技術(shù)，明確提出加強(qiáng)區(qū)塊鏈等新技術(shù)的創(chuàng)新、試驗和應(yīng)用，以實現(xiàn)搶占新一代信息技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的目的。將區(qū)塊鏈技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合是未來發(fā)展的方向。

本文將區(qū)塊鏈技術(shù)引入能源行業(yè)。通過對區(qū)塊鏈技術(shù)特點的分析，結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)項目需求，提出基于超級賬本技術(shù)的能源交易解決方案。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

1.1 區(qū)塊鏈的定義

目前，對區(qū)塊鏈并沒有統(tǒng)一的定義。根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算范式。區(qū)塊鏈的概念示意如圖1所示。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的特點

區(qū)塊鏈技術(shù)作為創(chuàng)造信任的機(jī)器，主要有如下特點。

圖1 區(qū)塊鏈概念示意Fig.1 Concept of blockchain

（1）去中心化。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，所有參與的節(jié)點都可以進(jìn)行記賬，都有一個記賬權(quán)，這種設(shè)置規(guī)避了中心化記賬中風(fēng)險集中的弊端。采用區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式記賬構(gòu)架與傳統(tǒng)集中式記賬構(gòu)架對比如圖2 所示。由圖2a 可知，集中式記賬是金融機(jī)構(gòu)在各機(jī)構(gòu)之間使用一個中心化的賬本來記錄資產(chǎn)的流動；由圖2b 可知，分布式記賬是通過去中心化賬本來代替中心機(jī)構(gòu)認(rèn)證資產(chǎn)所有權(quán)，多個機(jī)構(gòu)共同運行和檢驗。

圖2 采用區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式記賬構(gòu)架與傳統(tǒng)集中式記賬構(gòu)架對比Fig.2 Comparison of the distributed ledger taking blockchain technology and traditional centralized ledger

（2）信息難以篡改。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，上一個區(qū)塊的索引與下一個區(qū)塊的索引相互連接。如果要修改區(qū)塊鏈上的字節(jié)，必須破解字節(jié)之后每一個節(jié)點的打包密鑰。如果篡改某一個區(qū)塊中的某一筆交易，區(qū)塊的哈希值也會發(fā)生相應(yīng)變化。后面所有的哈希值也都需要重新計算。隨著區(qū)塊鏈長度的增加，篡改難度越來越大。通常情況下，區(qū)塊鏈的長度越長越容易被信任。

（3）安全的匿名性。區(qū)塊鏈地址通常是利用非對稱加密算法生成的，可以被用作交易的輸入地址或輸出地址。因為區(qū)塊鏈地址本身的信息與用戶的個人信息無關(guān)，所以用戶可以自由創(chuàng)建并使用區(qū)塊鏈地址，這個過程不需要第三方參與。因此，相對于傳統(tǒng)的賬號，區(qū)塊鏈的匿名性更好［2-4］。

1.3 區(qū)塊鏈的類型

根據(jù)參與方式的不同，區(qū)塊鏈的類型一般分為公 有 鏈（public blockchain）、聯(lián) 盟 鏈（consortium blockchain）和私有鏈（private blockchain）［5］。

（1）公有鏈。公有鏈的節(jié)點只需要遵守一個共同的協(xié)議便可獲得區(qū)塊鏈上的所有數(shù)據(jù)，而且不需要任何身份驗證。“比特幣”就是最典型的一種公有鏈，也是公有鏈最成熟的一個應(yīng)用。與聯(lián)盟鏈和私有鏈相比，公有鏈的節(jié)點被某一主體控制的難度最大。

（2）聯(lián)盟鏈。聯(lián)盟鏈主要面向某些特定的組織機(jī)構(gòu)，因為這種特定性，聯(lián)盟鏈的運行只允許一些特定的節(jié)點與區(qū)塊鏈系統(tǒng)連接，不可避免地產(chǎn)生了一個潛在中心。例如，包含數(shù)字證書認(rèn)證節(jié)點的區(qū)塊鏈，它們的潛在中心是證書授權(quán)中心（CA）；以IP地址為認(rèn)證節(jié)點的區(qū)塊鏈，它們的潛在中心是網(wǎng)絡(luò)管理員。但聯(lián)盟鏈具有交易速度快、信息安全性高的特點［6］。

（3）私有鏈。私有鏈只在內(nèi)部環(huán)境中運行，不對外開放，而且只有少數(shù)用戶可以使用，所有賬本記錄和認(rèn)證的訪問權(quán)限也只由某一機(jī)構(gòu)組織單一控制。因此，相比公有鏈和聯(lián)盟鏈，私有鏈不具有明顯的去中心化特征，只是擁有一個天然的去中心化基因。

1.4 區(qū)塊鏈的參考構(gòu)架

目前，區(qū)塊鏈參考構(gòu)架尚不統(tǒng)一。各企業(yè)機(jī)構(gòu)針對所開發(fā)的應(yīng)用場景提出了各自的參考構(gòu)架。一般來說，區(qū)塊鏈系統(tǒng)由基礎(chǔ)層、核心層、服務(wù)層和用戶層組成，如圖3所示。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)項目概述

2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的定義

根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)T/CEC 101.1—2016《能源互聯(lián)網(wǎng) 第1 部分:總則》的定義:以電能為核心，集成熱、冷、燃?xì)獾饶茉?，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，深度融合能源系統(tǒng)與信息通信系統(tǒng)，協(xié)調(diào)多能源的生產(chǎn)、傳輸、分配、存儲、轉(zhuǎn)換、消費及交易，具有高效、清潔、低碳、安全特征的開放式能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)項目的特點

圖3 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)架Fig.3 Basic technology architecture of blockchain

能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和新能源技術(shù)相融合的全新的能源生態(tài)系統(tǒng)。它具有“五化”特征:能源結(jié)構(gòu)生態(tài)化、市場主體多元化、能源商品標(biāo)準(zhǔn)化、能源物流智能化及能源交易自由多邊化。能源互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢在于用更低的成本，為消費者提供更優(yōu)的服務(wù)，同時賦予消費者更自主的權(quán)利。

2.3 能源互聯(lián)網(wǎng)項目的痛點

相對于傳統(tǒng)能源，能源互聯(lián)網(wǎng)市場參與的主體更加多元化，不但包括發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)絡(luò)、電力用戶等傳統(tǒng)電力能源參與者，還包括分布式光伏、風(fēng)力發(fā)電、地源熱泵等可再生能源供應(yīng)商，提供冷、熱、電能源的三聯(lián)供機(jī)組，提供儲能服務(wù)的儲能服務(wù)商，以及提供多種增值服務(wù)的綜合能源服務(wù)商；同時能源互聯(lián)網(wǎng)所提供的商品也不僅限于電力，還包括冷、熱、燃?xì)猓约熬C合能源服務(wù)。

不同的市場參與主體在能源互聯(lián)網(wǎng)運行中充當(dāng)著不同的角色，且具有各自的利益。他們都希望通過一系列市場化的交易，使自己獲得最大的利益。為了更好地實現(xiàn)不同市場主體的利益訴求，需要建立一種市場化的，更加靈活、開放的能源交易體系，以實現(xiàn)多元化、分散化的能源供給和靈活化、個性化的能源消費，同時實現(xiàn)全局的能源優(yōu)化配置。

然而，能源互聯(lián)網(wǎng)中的參與主體情況參差不齊，各主體間難以建立可靠的相互信任關(guān)系。同時，能源作為一種關(guān)乎國計民生的重要戰(zhàn)略物資，其安全性、可靠性一直是人們所關(guān)注的重點。如何在這個分布式、多元化、開放性的能源市場中建立一種可信的交易機(jī)制，保證能源交易的安全性、高效性是能源互聯(lián)網(wǎng)面臨的痛點。而區(qū)塊鏈技術(shù)以其具備的數(shù)據(jù)不可逆、不可篡改、分布式對等網(wǎng)絡(luò)，以及數(shù)據(jù)集體維護(hù)等特性，成為解決這一痛點的最佳途徑［7-13］。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用及需求分析

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用分析

區(qū)塊鏈技術(shù)從誕生到現(xiàn)在得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。區(qū)塊鏈1.0 僅僅實現(xiàn)了一個共享賬本，只能記賬而沒有其他功能。區(qū)塊鏈2.0在共享賬本的基礎(chǔ)上增加了智能合約，通過智能合約可以提供更加豐富的功能。區(qū)塊鏈3.0 進(jìn)一步升級，不但能夠記錄交易信息還能記錄狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源，使區(qū)塊鏈技術(shù)不再局限于數(shù)字貨幣，而是應(yīng)用在更多的行業(yè)場景中，其代表技術(shù)即超級賬本（hyperledger）技術(shù)。

超級賬本技術(shù)是對傳統(tǒng)區(qū)塊鏈模型的革新，它通過提供一個針對身份識別、可審計及隱私安全的健壯模型，使得縮短計算周期、提高規(guī)模效率和響應(yīng)各個行業(yè)的應(yīng)用需求成為可能。相對于比特幣和以太坊技術(shù)，將超級賬本技術(shù)應(yīng)用于能源互聯(lián)網(wǎng)的能源交易更具有優(yōu)勢。優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面［14］。

（1）采用通道（channel）的概念保證數(shù)據(jù)的安全性和私密性。超級賬本中的通道本質(zhì)上是一個賬本的邏輯概念。一個通道包含若干個成員，這些成員之間共享同一個賬本。通道內(nèi)所有成員共享賬本數(shù)據(jù)并共同維護(hù)賬本。

（2）對智能合約的全面支持。超級賬本中的智能合約稱為鏈碼（chaincode）。鏈碼可以通過多種編程語言來開發(fā)，目前支持Golang，Java，Node.js 等語言。

（3）基于證書的權(quán)限管理系統(tǒng)。超級賬本采用聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)是不公開的，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)必須獲取授權(quán)。為了解決成員授權(quán)加入的問題，超級賬本中有一個會員服務(wù)系統(tǒng)（MSP）。MSP是基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）規(guī)范而建立的一個用戶證書和私鑰體系。通過這種機(jī)制保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可擴(kuò)展性。

3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)需求分析

3.2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)項目概況

以某區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目為例，能源系統(tǒng)配置原則是根據(jù)區(qū)域內(nèi)各類負(fù)荷的特點，考慮不同能源間的耦合和轉(zhuǎn)換關(guān)系、不同能源存儲系統(tǒng)特性，通過不同能源設(shè)備的優(yōu)化組合、冷熱電能量形式的綜合利用、時域上的移峰填谷，優(yōu)化配置能源供應(yīng)設(shè)備和存儲設(shè)備的類型和規(guī)模，實現(xiàn)冷熱電綜合能源生產(chǎn)、存儲、轉(zhuǎn)換、消費的整體最優(yōu)配置。

能源站規(guī)劃按照分布式的大型能源站與小型能源站相結(jié)合的方式，大型能源站包括污水源熱泵系統(tǒng)、冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、制冷站、儲能系統(tǒng)（冰蓄冷和電化學(xué)儲能）等能源系統(tǒng)。在樓宇建筑物內(nèi)設(shè)置小型能源站，主要包括分布式太陽能（光伏）發(fā)電、分布式風(fēng)力發(fā)電、分布式地源熱泵等能源系統(tǒng)。區(qū)域內(nèi)設(shè)有4 個220 kV 變電站，作為外部電網(wǎng)的支撐電源。區(qū)域內(nèi)建設(shè)綜合管廊，管線包括通信管線、燃?xì)夤芫€、給水管線、電力電纜管線和供冷/供熱管線。項目為區(qū)域內(nèi)的居民、企業(yè)、政府、學(xué)校等用戶提供的冷、熱、電、氣等多種能源服務(wù)。

3.2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)項目需求分析

從項目概況可以看出，該能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目涉及能源的生產(chǎn)、輸送和消費多個環(huán)節(jié)，提供的能源服務(wù)覆蓋冷、熱、電、氣多種形式。同時，由于儲能系統(tǒng)和分布式能源的加入，能源的參與方式更加靈活，參與方既可以消費能源，也可以供應(yīng)能源。

傳統(tǒng)中心化交易方式，難以發(fā)揮能源互聯(lián)網(wǎng)開放、共享、互聯(lián)的特點。同時能源交易需要大量的第三方管理機(jī)構(gòu)來構(gòu)建和維護(hù)交易信用，具有成本高、易受攻擊、用戶隱私難以保障的缺點。本文提出了一種基于超級賬本技術(shù)的分布式能源交易系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，能源交易的市場參與者是對等的、分散的，且可實現(xiàn)多種能源協(xié)同自治，無須第三方信任機(jī)構(gòu)，而超級賬本技術(shù)為能源交易提供了公平、透明，以及去中心化的技術(shù)支撐。去中心化的能源互聯(lián)網(wǎng)市場示意圖如圖4所示。

圖4 去中心化的能源互聯(lián)網(wǎng)市場示意Fig.4 Internet market for energy

3.2.3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)能源互聯(lián)網(wǎng)交易分析

能源交易與普通商品交易具有明顯的差異，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）能源具有不同的物理特性。比如，電能在電網(wǎng)上的流動必須符合電學(xué)物理規(guī)律，不能簡單地從一端到另一端任意支配，需要進(jìn)行阻塞管理，而缺乏中心化機(jī)構(gòu)的情況下各個節(jié)點難以自發(fā)進(jìn)行電力交易。這與其他商品的物流通道有很大不同。

（2）能源是國家戰(zhàn)略資源，關(guān)系著國計民生，因此對能源市場參與者的準(zhǔn)入、退出及交易過程等采取一定的監(jiān)管措施是必不可少的。

（3）當(dāng)交易出現(xiàn)糾紛時僅靠系統(tǒng)自身和智能合約的強(qiáng)制執(zhí)行很難完全解決問題［5］。

此外，能源交易的方式也存在差異，在能源互聯(lián)網(wǎng)中市場交易主要分為雙邊交易和集中交易。雙邊交易是指交易雙方自主協(xié)商簽訂合同，約定在未來的某一確定時間，按照事先商定的價格，以預(yù)先確定的方式買賣一定數(shù)量的某種標(biāo)的物，適用于非實時的短期市場及中長期市場；為了保證能源供需的實時平衡，在短期市場尤其是實時市場必須設(shè)置集中交易環(huán)節(jié)。集中交易是指市場參與者根據(jù)報價規(guī)則向市場組織者，如交易中心報價，交易中心按照競價規(guī)則統(tǒng)一進(jìn)行市場出清，并確定每個市場參與者的中標(biāo)量和中標(biāo)價格，電力市場中集中交易一般由調(diào)度中心承擔(dān)。由此可見交易和調(diào)度的關(guān)系可分為先交易后調(diào)度和調(diào)度同時交易2 種情況［15］。

考慮到以上因素，在能源交易區(qū)塊鏈中引入能源調(diào)度中心節(jié)點和監(jiān)督審核節(jié)點。監(jiān)督審核節(jié)點可由能源調(diào)度中心來承擔(dān)。對于先交易后調(diào)度的情況，能源調(diào)度中心對交易進(jìn)行監(jiān)督審核，并根據(jù)交易數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度；對于調(diào)度同時交易的情況，由能源調(diào)度中心根據(jù)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定要求執(zhí)行中心化集中交易，同時其他節(jié)點進(jìn)行監(jiān)督。這樣的好處是:一方面，能源調(diào)度中心擁有交易監(jiān)督的權(quán)利，諸如交易資質(zhì)確認(rèn)及合約審查，但沒有修改權(quán)限，相關(guān)修改需取得所有中心節(jié)點共識。在對交易進(jìn)行審核的過程中，若審核不通過，則對交易進(jìn)行阻塞管理。另一方面，能源調(diào)度中心將根據(jù)能源交易區(qū)塊鏈上的能源價格信息，結(jié)合能源系統(tǒng)運行情況對整個能源網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的實時調(diào)度。其他節(jié)點對實時調(diào)度進(jìn)行監(jiān)督。

基于能源互聯(lián)網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷”的整體架構(gòu)，區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的市場主體分為:能源供應(yīng)商、能源輸送服務(wù)商、能源用戶、能源調(diào)度中心［16-19］。此外，為了保證能源交易的靈活性加入能源綜合服務(wù)商；為了對市場交易進(jìn)行監(jiān)督并結(jié)算，引入了能源交易結(jié)算機(jī)構(gòu)。

市場客體即用于市場交換活動的各種交易對象，主要包括以下幾個方面。

（1）基礎(chǔ)能源。包括冷、熱、電、氣等能源互聯(lián)網(wǎng)市場中基本的能源產(chǎn)品。

（2）輔助能源服務(wù)。將保證能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定、完成能源輸送、保證能源商品質(zhì)量的輔助服務(wù)作為商品，參與交易。區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)市場的輔助能源服務(wù)主要包括冷、熱、電、氣等能源的備用服務(wù)，電壓和氣壓支撐服務(wù)，可中斷或可控制負(fù)荷及黑啟動服務(wù)等。

（3）增值服務(wù)。除了傳統(tǒng)能源服務(wù)，綜合能源服務(wù)商還可為客戶提供各類負(fù)荷的預(yù)測、不同類型用戶的用能行為分析，以及用能方案的定制化咨詢管理等增值服務(wù)。這些服務(wù)也成為市場交易的商品。

（4）金融衍生商品。為了進(jìn)一步增加交易的流動性、降低市場風(fēng)險，能源互聯(lián)網(wǎng)中也可引入金融衍生商品。例如:能源期貨和期權(quán)、能源輸送權(quán)，以及碳排放權(quán)等環(huán)境權(quán)益類金融衍生商品。

所有市場參與者間的交易以記賬方式存入分布式共享賬本，由能源交易結(jié)算機(jī)構(gòu)審核并根據(jù)能源計量信息結(jié)算。

4 能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈交易解決方案

4.1 能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈交易系統(tǒng)設(shè)計

由于區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)交易中涉及的參與對象較多，按照對象屬性將交易對象劃分為能源調(diào)度中心、交易結(jié)算機(jī)構(gòu)、能源輸送服務(wù)商、能源用戶、能源供應(yīng)商，以及綜合能源服務(wù)商6 種典型對象。基本的交易模式可分為能源用戶向能源供應(yīng)商購買能源、能源用戶向綜合能源服務(wù)商購買能源服務(wù)、調(diào)度中心實時調(diào)度審核3種基本場景。其他交易場景可在基本交易場景上擴(kuò)展?；灸茉唇灰讏鼍叭鐖D5—7所示。

圖5 能源用戶向能源供應(yīng)商購買能源場景Fig.5 Scenarios of energy users purchasing energy from energy suppliers

圖6 能源用戶向綜合能源服務(wù)商購買能源服務(wù)場景Fig.6 Scenarios of energy users purchasing energy services from integrated energy service providers

圖7 調(diào)度中心實時調(diào)度審核場景Fig.7 Real-time scheduling review scenario of the dispatch center

在圖5—7所示場景中，能源交易的邏輯由智能合約實現(xiàn)，交易參與方通過調(diào)用不同的智能合約發(fā)起多方參與的交易流程，確保了交易的安全性和不可篡改性。交易的參與方在獨立的通道內(nèi)進(jìn)行交易，保證了交易的私密性和安全性。交易數(shù)據(jù)在各參與方之間共享，可方便查詢、追溯，并不可篡改。場景中的交易結(jié)算機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對所有交易進(jìn)行審核，并根據(jù)區(qū)塊鏈上的交易記錄進(jìn)行鏈下結(jié)算，結(jié)算記錄上傳至區(qū)塊鏈，供相關(guān)方查詢和追溯。調(diào)度中心在參與非實時交易的監(jiān)督審核的同時，執(zhí)行保證電網(wǎng)平衡、穩(wěn)定的實時調(diào)度，并將實時調(diào)度的結(jié)果存儲到區(qū)塊鏈上供其他節(jié)點審核。

能源計量信息由各參與方上傳至區(qū)塊鏈，并由調(diào)度中心和相關(guān)方進(jìn)行審核，并以此作為結(jié)算依據(jù)。

基于超級賬本技術(shù)的能源互聯(lián)網(wǎng)交易系統(tǒng)構(gòu)架如圖8所示。本文提供的方案建立了一個包括能源用戶、調(diào)度中心、能源供應(yīng)商、交易結(jié)算機(jī)構(gòu)、綜合能源服務(wù)商、能源輸送服務(wù)商6 種組織的能源交易系統(tǒng)。組織中的節(jié)點共有4種角色:提交節(jié)點、代表節(jié)點、背書節(jié)點和錨節(jié)點，每個用戶可根據(jù)需要承擔(dān)1個或多個角色［14］。每個組織都有自己獨立的CA 服務(wù)器（證書節(jié)點），后續(xù)新增的節(jié)點通過CA 服務(wù)器頒發(fā)證書。組織可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充，但需得到其他參與組織的確認(rèn)。所有組織共用一個具有負(fù)載均衡功能的排序節(jié)點群，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的排序和打包。

在超級賬本系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)上，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)交易平臺，其功能架構(gòu)如圖9所示。

圖8 基于超級賬本技術(shù)的能源互聯(lián)網(wǎng)交易系統(tǒng)構(gòu)架Fig.8 Architecture of energy internet transaction system based on hyperledger technology

圖9 能源互聯(lián)網(wǎng)交易平臺功能構(gòu)架Fig.9 Functional architecture of the energy internet trading platform

能源互聯(lián)網(wǎng)交易平臺分為區(qū)塊鏈基礎(chǔ)層和應(yīng)用層。區(qū)塊鏈基礎(chǔ)層部署超級賬本的基礎(chǔ)框架模塊，并對超級賬本常用操作進(jìn)行封裝，以微服務(wù)的方式供上層應(yīng)用調(diào)用。應(yīng)用層基于區(qū)塊鏈基礎(chǔ)層提供基礎(chǔ)服務(wù)，實現(xiàn)各種高級的業(yè)務(wù)功能，主要包括能源信息發(fā)布、能源交易管理、交易查詢管理、能源數(shù)據(jù)分析、用戶側(cè)管理，以及結(jié)算管理等功能。

4.2 區(qū)塊鏈的部署

能源互聯(lián)網(wǎng)交易系統(tǒng)中的區(qū)塊鏈可采用2種部署方案。一種是在能源互聯(lián)網(wǎng)交易系統(tǒng)市場主體間組建能源交易專網(wǎng)，超級賬本的組織部署在各參與方本地。能源供應(yīng)商、能源傳輸商、能源調(diào)度中心、能源用戶等根據(jù)不同的能源屬性在能源交易系統(tǒng)中構(gòu)建各自獨立的組織。另一種方案是采用云區(qū)塊鏈部署方案，能源交易系統(tǒng)的組織節(jié)點均部署在云區(qū)塊鏈服務(wù)商提供的云平臺上，賬本的共享數(shù)據(jù)由能源供應(yīng)商、能源傳輸商、能源調(diào)度中心、能源用戶等市場參與方共同維護(hù)，云區(qū)塊鏈服務(wù)商負(fù)責(zé)對區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行維護(hù)［13］。

5 結(jié)束語

區(qū)塊鏈技術(shù)基于去中心化的對等網(wǎng)絡(luò)，通過運用密碼學(xué)原理、時序數(shù)據(jù)和共識機(jī)制，使信息能即時驗證、可追溯，但難以篡改和無法屏蔽，從而創(chuàng)造出一套隱私、高效、安全的共享價值體系。在能源互聯(lián)網(wǎng)中構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享價值體系，正好滿足了能源交易的安全、開放、共享的需求。本文從能源互聯(lián)網(wǎng)項目的實際需求出發(fā)，分析了各種區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的條件，最終確定采用超級賬本技術(shù)路線。并結(jié)合超級賬本技術(shù)的特點，對能源互聯(lián)網(wǎng)項目的交易模式、體系構(gòu)架、平臺功能構(gòu)架，以及部署方式都給出了完整的解決方案。

隨著綜合能源服務(wù)的興起，新的業(yè)態(tài)、商業(yè)模式、服務(wù)方式在能源互聯(lián)網(wǎng)項目中將得到快速發(fā)展，如何應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，為這些新的交易場景提供支撐，將是未來研究的重點。