基于區(qū)塊鏈的共享儲能應用及交易模式探討

閆 錚

（河北農(nóng)業(yè)大學海洋學院）

中國的可再生能源水力發(fā)電事業(yè)迅速發(fā)展，裝機建設(shè)規(guī)模與水力發(fā)電量穩(wěn)步增長。但是受系統(tǒng)調(diào)峰能力、市場機制等諸多原因的影響，新能源發(fā)展存在能量消納困難、對電能貢獻小以及發(fā)電調(diào)度靈活性差、價格波動性強等問題，棄風棄光已成為能源行業(yè)亟待解決的問題。提高新能源利用水平的關(guān)鍵是解決好消納問題，而儲能是電網(wǎng)能源消納鏈條上的關(guān)鍵一環(huán)。該環(huán)節(jié)既影響發(fā)電又影響輸、變、配，牽一發(fā)而動全身。這不僅是技術(shù)問題，還是涉及多運營板塊的綜合性設(shè)計和管控。區(qū)塊鏈是近年來新興的一個專業(yè)術(shù)語，每一個區(qū)塊都是一個單元，單元內(nèi)部可進行信息的存儲，它記載著特定時間內(nèi)各區(qū)塊的連接信息。經(jīng)過隨機散列的連接，各區(qū)塊鏈接到了一起，當各區(qū)塊間交流的信息逐漸增大后，區(qū)塊間繼續(xù)連接就形成了區(qū)塊鏈。從技術(shù)層面來理解，區(qū)塊鏈所運用的學科包括計算機學、密碼學、數(shù)學等。從應用角度理解區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈是一個巨大的數(shù)據(jù)庫，有可追溯、開放等特點。近年來出現(xiàn)了諸如“區(qū)塊鏈+共享儲能”的智慧能源解決方案，能夠減少企業(yè)棄風棄光，推動清潔能量轉(zhuǎn)化，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，從而形成了共享儲能的新型產(chǎn)業(yè)。青海綠電集團等企業(yè)率先在共享儲能領(lǐng)域引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)并進行了實踐探索。

1 基于區(qū)塊鏈的共享儲能應用

1.1 “區(qū)塊鏈+三端”共享儲能緩解多方矛盾利益

區(qū)塊鏈技術(shù)應用于共享儲能可以完美解決“三端”的矛盾：首先是源端共享儲能。整合電源二側(cè)儲能站，為新能源發(fā)電機進行棄風棄光電量的儲備和釋放，以有效解決清潔電力高峰時期的電力電量消納問題，實現(xiàn)源端儲能于廠。其次是網(wǎng)端側(cè)共享儲能。儲能電站的商業(yè)化運作，必須實時記錄備案全生命周期內(nèi)的大量數(shù)據(jù)信息，包括設(shè)計方案、技術(shù)狀況等，特別是在電廠系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)指標、廠商保證、統(tǒng)計溯源等方面，在傳統(tǒng)模式下數(shù)據(jù)記錄存在諸多問題。充分發(fā)揮了電網(wǎng)的既有資源，并通過“三站合一”工程建設(shè)，在變壓器內(nèi)設(shè)有可提供儲能接入功能的標準電源插座，整合中小微儲能企業(yè)的移動式儲能資源——車載儲能裝置，吸收棄風棄光電量及其他富余電量，并根據(jù)電網(wǎng)及負荷側(cè)需求放電，響應國網(wǎng)三站合一建設(shè)要求，實現(xiàn)靈活移動的共享儲能在網(wǎng)端儲能于站。最后是荷端側(cè)共享儲能。將靈活移動共享儲能的范圍不斷擴大至負載側(cè)，采用電動車輛或智慧樓宇等儲能設(shè)備，在新動能高發(fā)時間儲存能量，并對電動汽車進行補充，再在其他時間釋放能量，實現(xiàn)荷端儲能于民?？傊ㄟ^在儲量電站項目管理系統(tǒng)中融入?yún)^(qū)塊鏈信息技術(shù)，即在儲量電站項目的設(shè)施管理、經(jīng)營和維修等多個環(huán)節(jié)中，建立一個受監(jiān)管的、廣泛分布的儲量電站項目大數(shù)據(jù)登記網(wǎng)絡(luò)，將有助于緩解多方的貿(mào)易矛盾利益沖突、清結(jié)算系統(tǒng)工作規(guī)范復雜性等現(xiàn)實社會問題。

1.2 區(qū)塊鏈+共享儲能構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈

通過區(qū)塊鏈技術(shù)對聯(lián)系儲能行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈帶來很大的益處，具體表現(xiàn)在兩個方面：一是聚合產(chǎn)業(yè)上下游優(yōu)勢資源。比如對眾多民營企業(yè)而言，平臺模式技術(shù)創(chuàng)新，為青海綠電公司等眾多企業(yè)提供了強大動力，使其不僅完成了電廠的遠程自動監(jiān)測運維，還產(chǎn)生除了共同運維、電廠代維以及備件聯(lián)儲等眾多新型業(yè)態(tài)，時間了搶修隊伍與備件供應的就近調(diào)度。不僅如此，如今網(wǎng)絡(luò)平臺上還可實現(xiàn)“搶單式”業(yè)務，得益于各種操作功能的完善，這也體現(xiàn)了“優(yōu)勝劣汰”的良性競爭優(yōu)勢，極大促進了生產(chǎn)商、供應商和服務商的整個產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)型升級。二是形成共享儲能創(chuàng)新的商業(yè)模式。例如，2021年4月，全球首個共享儲量科技企業(yè)市場化交易過程在青海省實現(xiàn)，由三家新能源公司通力合作實現(xiàn)。這是國內(nèi)外第一個由儲能電站和集聚式光伏技術(shù)電廠進行的調(diào)峰輔助市場化交易過程，而且也是儲能技術(shù)在實現(xiàn)清潔電能消納領(lǐng)域技術(shù)方面的第一次大規(guī)模運用。作為處理好消納問題的關(guān)鍵一環(huán)，儲能電廠具備電網(wǎng)系統(tǒng)均衡輸送、調(diào)頻調(diào)峰及減少電能波動性等諸多優(yōu)點。據(jù)悉，在本次共同存儲能交易過程中，魯能多能互補儲能電廠由之前的自建自用電廠轉(zhuǎn)變?yōu)榱斯╇妭?cè)存儲能電廠，并引入了國家電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)度系統(tǒng)，由供電側(cè)統(tǒng)一調(diào)控。其轉(zhuǎn)變實現(xiàn)了精準的充放電調(diào)控，讓其在電力系統(tǒng)中具有更加“柔性”的調(diào)控力量。這種新型交易方式提高了儲能電站的自身效率，同時實現(xiàn)了新動能的最優(yōu)化消納，使儲能資源得以被更多新能源公司共享，而且市場化經(jīng)濟收益率的共享，達到了各方共贏的良好效果。此次共享儲能交易方式是儲能輔助調(diào)峰交易市場構(gòu)建的一次飛躍，必將在電力商品交易市場中形成強大推力，助推新品種、新亮點、新動力的發(fā)育速度。區(qū)塊鏈技術(shù)本身具有推動貿(mào)易、維護信譽、“撮合”各方交易等優(yōu)點，基于此，國網(wǎng)青海省電力公司提出利用區(qū)塊鏈技術(shù)可追蹤的特點，建立一個基于區(qū)塊鏈技術(shù)的新平臺，以融通電能調(diào)度系統(tǒng)，構(gòu)建能量交換可信平臺，締結(jié)智慧合約，使得參加交換的能量流得到更有效地監(jiān)管，形成一個全新的可追溯的能量發(fā)、存、配、用系統(tǒng)，以實現(xiàn)能量共享儲能的快速交換、清分核算。

1.3 區(qū)塊鏈+共享儲能的潛力

目前區(qū)塊鏈技術(shù)還拓展到了以下三個方面：一是區(qū)塊鏈技術(shù)進行儲能記賬。區(qū)塊鏈不僅幫助減少貿(mào)易生產(chǎn)成本，還發(fā)揮了儲能記賬的功效，能在整個電力交易過程中的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和電力貿(mào)易單位中建立分類賬目，如幫助記錄發(fā)電側(cè)與輸配電網(wǎng)絡(luò)運營商，還能對每個電池的電力貢獻度和健康狀況的原點進行溯源。二是改善儲能電網(wǎng)信息安全。使用區(qū)塊鏈信息技術(shù)建立的多系統(tǒng)信息交換平臺形成了一個優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)完整監(jiān)測與管理，從而實現(xiàn)有關(guān)信息在儲能電網(wǎng)內(nèi)的資源共享，有利于提升儲能電網(wǎng)的信息安全、便捷度和準確度。三是促進儲能資源優(yōu)化配置。在“區(qū)塊鏈+共享儲能”技術(shù)的加持下，供需關(guān)聯(lián)互動以及“發(fā)-儲-配-用”精確調(diào)度、安全校核和信息自由交換，都可得到完整實現(xiàn)，為儲能資源在全球范圍內(nèi)的優(yōu)化分配提供了強大的技術(shù)支撐。

2 基于區(qū)塊鏈的共享儲能交易模式

共享儲能的服務對象涉及供需兩個層面，構(gòu)建新能源發(fā)電企業(yè)或用戶與獨立儲能企業(yè)之間適宜的交易機制是共享儲能商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵所在。共享儲能的交易特征是“1對N”，在傳統(tǒng)交易模式下各種問題凸顯，如清結(jié)算規(guī)則復雜、多邊交易矛盾沖突等。2018年上海交通大學劉宗林提出了“基于區(qū)塊鏈的共享分布式儲能交易模式”，2021年羅博航、沈翔宇提出了“基于區(qū)塊鏈的共享儲能聯(lián)合市場競價模型與交易機制”，裴佑等提出了“基于區(qū)塊鏈的共享儲能聯(lián)合調(diào)頻分散交易機制設(shè)計”。

實踐方面，2019 年，國網(wǎng)青海電力公司首次在發(fā)電輔助交易市場中引入了以獨立主體形式存在的儲能電站，同時創(chuàng)立了雙邊協(xié)議、雙邊競標和單邊調(diào)用三種市場化交易模型。這三種貿(mào)易業(yè)務模式都得到了我國再生能源局西北地區(qū)監(jiān)管局的認可，并通過《青海電能輔佐業(yè)務交易市場運作規(guī)范》，為儲能公司參加輔助業(yè)務市場貿(mào)易奠定了基礎(chǔ)。共享儲能技術(shù)步入交易市場之后，不可避免地出現(xiàn)了交易頻繁、主體多樣、信息復雜等問題。那么，怎樣保證交易的公平性、安全性、及時性以及用電市場的透明化與公信力？國家電網(wǎng)青海電力公司在國內(nèi)外最先推出了應用于公共儲能交易的新科技應用模塊——區(qū)塊鏈。該公司充分運用區(qū)塊鏈技術(shù)的特點，將其融入公共儲能輔助業(yè)務交易，建立了基于區(qū)塊鏈的公共儲能服務應用平臺。該平臺采用了區(qū)塊鏈分布式儲存、加密技術(shù)、共識計算與智能協(xié)議等，將新能源的受阻能源、功率和儲能體系所接受能源、功率，經(jīng)現(xiàn)代信息技術(shù)收集流程后，實時記錄在區(qū)塊鏈上，并進行可視化與可追溯全鏈條監(jiān)管，實現(xiàn)了多市場主體之間的貿(mào)易成果清分，實現(xiàn)了貿(mào)易項目全過程的“大賬本”，從而提高了共享儲能體系貿(mào)易數(shù)據(jù)的可靠性、透明度與公信力。借助區(qū)塊鏈先進科技推動能源技術(shù)革新，國網(wǎng)青海電力基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立了共享儲能市場化交易平臺，整合荷、網(wǎng)、源三側(cè)儲能資源，基于區(qū)塊鏈構(gòu)建了交易系統(tǒng)、融通調(diào)峰輔助服務系統(tǒng)和調(diào)度控制系統(tǒng)。以電網(wǎng)為樞紐，在全網(wǎng)優(yōu)化配置電網(wǎng)側(cè)儲能、電源側(cè)儲能和用戶側(cè)儲能資源，以多種形式激發(fā)儲能電站及儲能設(shè)施積極性，參與調(diào)峰輔助服務，創(chuàng)新新能源市場運營模式，全面釋放了青海省源、網(wǎng)、荷各端儲能能力。