區(qū)塊鏈在電力行業(yè)中的應(yīng)用前景

吳渲

【摘 要】區(qū)塊鏈技術(shù)是電子信息技術(shù)的一大創(chuàng)新性突破，其最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的分布存取，可以最大化提升數(shù)據(jù)安全性。目前各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)都進(jìn)行了區(qū)塊鏈技術(shù)的理論研究和應(yīng)用實(shí)踐，取得了一些較好成果，這也給電力行業(yè)的引入應(yīng)用提供了相關(guān)參考。本文章通過研究區(qū)塊鏈技術(shù)的概念和技術(shù)特點(diǎn)，分析區(qū)塊鏈在電力行業(yè)中的應(yīng)用前景，探討其存在的應(yīng)用問題，并提出對(duì)應(yīng)的解決方法。以便于電力企業(yè)充分認(rèn)識(shí)并利用區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】區(qū)塊鏈；電力行業(yè)；技術(shù)原理；應(yīng)用前景

電力行業(yè)是支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，是各個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類企業(yè)，以及群眾生活的資源供給者，具有覆蓋范圍廣、產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、建設(shè)投入大等特點(diǎn)，與國(guó)家、社會(huì)及人民生活切實(shí)相關(guān)。區(qū)塊鏈技術(shù)在電力行業(yè)中也具有極其遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景，筆者就此進(jìn)行以下分析。

一、區(qū)塊鏈技術(shù)總概

（一）區(qū)塊鏈技術(shù)概念

區(qū)塊鏈（Block chain）技術(shù)指的是一種去中心化的分布式技術(shù)，也是一種無人信托平臺(tái)，其最初是用于比特幣的集體維護(hù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。它在運(yùn)行中可以無需多方互信，給予所有參與者更大自由度，實(shí)現(xiàn)最大化協(xié)作，可以生成一套記錄完整、不可篡改、高安全級(jí)別的數(shù)據(jù)庫，是一種新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用模式。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)

第一，區(qū)塊鏈的信息存儲(chǔ)和安全級(jí)別非常高，它打破了互聯(lián)網(wǎng)的單個(gè)中心結(jié)構(gòu)，存在多主體的相互獨(dú)立。第二，具有很高的開放性，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式的共享數(shù)據(jù)資源庫，系統(tǒng)內(nèi)除私有信息被加密外其余信息所有人皆可訪問，訪問者可以通過公共接口進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢開發(fā)利用，非常便捷。第三，降低了人為干預(yù)性，區(qū)塊鏈支持端口訪問連接，改變了以人為中心的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，將信任交托于機(jī)器系統(tǒng)。[1]第四，信息不可篡改。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中利用各節(jié)點(diǎn)共同作用的模式，通過系統(tǒng)協(xié)議約束各節(jié)點(diǎn)工作秩序，各節(jié)點(diǎn)自由、獨(dú)立又有機(jī)聯(lián)系，其非對(duì)稱加密技術(shù)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匿名交換，最大化保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，處于加密狀態(tài)下的數(shù)據(jù)信息不可任意訪問和修改，只有獲得大多數(shù)節(jié)點(diǎn)同意后才有權(quán)限操作。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用前景

（一）應(yīng)用于參與全球能源供應(yīng)

運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以在全網(wǎng)集中采集、存儲(chǔ)各類發(fā)電和用電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行全程跟蹤，實(shí)現(xiàn)能源及設(shè)備資源的全網(wǎng)統(tǒng)籌調(diào)配合理利用。區(qū)塊鏈和能源聯(lián)網(wǎng)都具有無中心和自治協(xié)同、公平開放的特點(diǎn)，內(nèi)部管理機(jī)制的自由度較高?？衫脜^(qū)塊鏈的可追蹤、不可篡改等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高電能資源的消納憑證簽發(fā)、交易等全過程的透明性和可控性；可以借助區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制及智能合約，解決分布式電力交易中由于交易各方信息不對(duì)稱而產(chǎn)生的信任壁壘，可優(yōu)化電能市場(chǎng)環(huán)境，打通電能市場(chǎng)交易關(guān)節(jié)，確保電力資源的最優(yōu)配置。[2]

（二）應(yīng)用于支持電力支付結(jié)算

在電力行業(yè)中，電子支付系統(tǒng)以因特網(wǎng)為依托，將電費(fèi)結(jié)算、電商銷售等數(shù)據(jù)與各金融機(jī)構(gòu)和第三方進(jìn)行共享。當(dāng)前，在我國(guó)無論是國(guó)網(wǎng)支付平臺(tái)還是支付寶、微信等第三方支付系統(tǒng)，都需要依靠銀行或清算中心的數(shù)據(jù)交互來實(shí)現(xiàn)價(jià)值轉(zhuǎn)換，而這個(gè)數(shù)據(jù)量非常龐大，這就會(huì)加大電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。在區(qū)塊鏈技術(shù)支持下，交易雙方可以跳過中間商點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，可以有效降低以往中心化支付方式的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，從而走出網(wǎng)絡(luò)價(jià)值轉(zhuǎn)移的限制。[3]比如基于區(qū)塊鏈技術(shù)的國(guó)網(wǎng)“電e寶”支付平臺(tái)，可以不經(jīng)過任何中間機(jī)構(gòu)的審核與背書，并且系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都可以在非信任環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)的安全交換，有助于解決供需雙方或多方之間的互信問題。

（三）應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)維輔助管理

在推進(jìn)數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、降本增效、提高協(xié)同率等方面，區(qū)塊鏈技術(shù)也有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。電網(wǎng)中有眾多的變電所和不同線路，這些變電所就像區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)予以定期檢查。電力企業(yè)一般需要派專業(yè)的技術(shù)維護(hù)人員進(jìn)行定期故障檢查和檢修。在線路檢修業(yè)務(wù)中利用區(qū)塊鏈技術(shù)，以少量的人力對(duì)全線路進(jìn)行遠(yuǎn)程查看和監(jiān)控，并將相關(guān)數(shù)據(jù)信息上傳到管理系統(tǒng)平臺(tái)，可以減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高電力設(shè)施設(shè)備及線路的檢修效率，降低運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)更好效益。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用問題

（一）機(jī)制復(fù)雜，響應(yīng)遲緩

基于比特幣的虛擬性而設(shè)計(jì)產(chǎn)生的區(qū)塊鏈技術(shù)，其應(yīng)用場(chǎng)景中的對(duì)象都是陌生和不確定主體，為確保運(yùn)行環(huán)境的安全性，其內(nèi)部的共識(shí)機(jī)制極其復(fù)雜，以保證大量非信任節(jié)點(diǎn)能夠達(dá)成一致協(xié)議，確保網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行。但是，這將嚴(yán)重限制區(qū)塊鏈出塊的速度，很難適應(yīng)電力系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)供應(yīng)和交易的現(xiàn)實(shí)要求。

（二）合約漏洞，增大風(fēng)險(xiǎn)

區(qū)塊鏈的智能合約可以大大提高其可擴(kuò)展性，同時(shí)也適用于電力系統(tǒng)豐富的業(yè)務(wù)需求。雖然智能合約寫入鏈中可以有效防止合同的被篡改，但是也給合約的主動(dòng)修改和更新帶來更大障礙，尤其是當(dāng)智能合約代碼出現(xiàn)寫入錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)在各節(jié)點(diǎn)中留下很多漏洞，從而威脅到整個(gè)電力運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的安全性。

（三）要求過高，成本加重

區(qū)塊鏈的運(yùn)行要求各節(jié)點(diǎn)要具有存儲(chǔ)分布式賬本和生成、校驗(yàn)塊的能力，同時(shí)也要求節(jié)點(diǎn)之間通過通訊線路實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的雙向連接。但是，目前電力系統(tǒng)內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)僅在相鄰層面上的設(shè)備存在連接關(guān)系，且底層設(shè)備并非都具有可擴(kuò)展性，這就會(huì)影響系統(tǒng)性能，但如果進(jìn)行整體改造升級(jí)，則成本耗費(fèi)巨大，也會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)在電力行業(yè)中應(yīng)用問題的解決方法

（一）優(yōu)化搭建方式，提升響應(yīng)速度

針對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部間通信線路的封閉問題，需要對(duì)搭鏈方式進(jìn)行創(chuàng)新，如使用聯(lián)盟鏈或私有鏈的方式建立區(qū)塊鏈，依托具有較強(qiáng)算力的計(jì)算設(shè)備作為關(guān)鍵支撐，其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步備份賬本信息。這種設(shè)置雖然對(duì)系統(tǒng)的去中心化程度和安全性有一定的影響，但是可以大幅度提升運(yùn)行效率。

（二）實(shí)施前端測(cè)試，防控合約漏洞

解決合約漏洞的最佳方案是在部署到鏈上之前就進(jìn)行全面測(cè)試，以防止后續(xù)錯(cuò)誤和損失。如果無法保證合約的正確性，擔(dān)心不能滿足實(shí)際運(yùn)行要求，也可以在合約中增加外部調(diào)用接口，雖然這種設(shè)計(jì)人為留下了一個(gè)后門，對(duì)合約的可信度會(huì)有所影響，但對(duì)電網(wǎng)企業(yè)而言具有較高的信用擔(dān)保能力，所以利大于弊。

（三）引入側(cè)鏈技術(shù)，控制建設(shè)成本

為降低建設(shè)成本，可以通過減少各相鄰節(jié)點(diǎn)的連接點(diǎn)數(shù)的方法來控制總線數(shù)量；對(duì)于全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)共同認(rèn)證有特殊要求的，可以采用節(jié)點(diǎn)中繼形式，某個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收和驗(yàn)證信息后同時(shí)向下層節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；可以按需設(shè)置多個(gè)中心節(jié)點(diǎn)或局部中心節(jié)點(diǎn)，共同分擔(dān)區(qū)塊鏈的維護(hù)壓力。為了解決存儲(chǔ)空間要求較高的問題，可以制定內(nèi)存釋放方案，定期對(duì)賬本進(jìn)行備份，清除過多的冗余信息。

五、結(jié)語

區(qū)塊鏈被稱為既電子計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)之后的第三大人類社會(huì)重要發(fā)明，也是時(shí)下數(shù)字虛擬貨幣的核心支撐技術(shù)。區(qū)塊鏈具有去中心、可追溯、防篡改的鮮明技術(shù)特性，可以解決互聯(lián)網(wǎng)的無序化、風(fēng)險(xiǎn)性等固有問題，適用于能源、交通運(yùn)輸、金融服務(wù)、醫(yī)療、電子商務(wù)等各行各業(yè)。區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)支持和優(yōu)化電力行業(yè)中的電力供應(yīng)、支付結(jié)算以及運(yùn)維管理等都具有較大意義，其應(yīng)用前景非常廣闊，雖然目前仍存在一些不足，但只要通過不斷技術(shù)創(chuàng)新，必將促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁勇，王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2016（04）：481-494.

[2]任哲，胡偉潔.區(qū)塊鏈技術(shù)與支付體系變革[J].中國(guó)金融，2016（14）：90-91.

[3]王蓓蓓，李雅超，趙盛楠，等.基于區(qū)塊鏈的分布式能源交易關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化2019（14）：53-64.