區(qū)塊鏈技術(shù)在能源微電網(wǎng)中的應(yīng)用探索

程冬玲 申晨 龐靈

摘 要：區(qū)塊鏈具備可靠性、加密性、不可篡改性和可追溯性的特征，能有效地解決目前我國(guó)在微電網(wǎng)上存在的數(shù)據(jù)孤立和分布不均衡以及能源浪費(fèi)等諸多問題，同時(shí)二者在交易上又都具有去中心化、安全透明化和智能化的特征，為兩者的結(jié)合提供了基礎(chǔ)。通過將區(qū)塊鏈自身的特質(zhì)與微電網(wǎng)的技術(shù)相融合的探索，說明了區(qū)塊鏈在電流交易中的優(yōu)勢(shì)和可行性。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;微電網(wǎng);P2P;電流交易

中圖分類號(hào)：F27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.28.025

0 引言

傳統(tǒng)電力市場(chǎng)交易主要指電能交易、發(fā)電權(quán)交易、輔助服務(wù)交易等幾個(gè)方面。目前這幾個(gè)方面都是孤立存在的，由于智能化結(jié)合的相對(duì)滯后，新能源的開發(fā)和微電網(wǎng)的使用等還缺少技術(shù)上的支撐。微電網(wǎng)的應(yīng)用可使整體的電網(wǎng)在災(zāi)害發(fā)生或故障出現(xiàn)時(shí)及時(shí)斷開并接入新的電源，保證整體的供電系統(tǒng)趨于穩(wěn)定從而實(shí)現(xiàn)電能的靈活調(diào)配。微電網(wǎng)的內(nèi)部交易體制還存在著許多問題比如交易的方式比較單一，電價(jià)不透明，結(jié)賬時(shí)間不及時(shí)，這就為微電網(wǎng)的推行設(shè)置了很多障礙。區(qū)塊鏈實(shí)質(zhì)上就是一種虛擬貨幣的數(shù)據(jù)庫，目前區(qū)塊鏈的技術(shù)和應(yīng)用都已經(jīng)比較成熟了，將其優(yōu)勢(shì)運(yùn)用到微電網(wǎng)中必將給其帶來顛覆性的變革，就能很好的解決電流交易中存在的諸多顧慮，其優(yōu)勢(shì)就是通過購電的去中心化、透明化、不可溯源化、可靠性等特征保證了微電網(wǎng)的正常推行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“能源互聯(lián)網(wǎng)”的適當(dāng)匹配，滿足能源交易與需求量的實(shí)時(shí)要求。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈起源于比特幣，其實(shí)質(zhì)就是一個(gè)一個(gè)的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都記錄著信息資源，而這些區(qū)塊之間又是通過隨機(jī)散列的方式進(jìn)行鏈接的，通過在每個(gè)區(qū)塊上增加時(shí)間戳來實(shí)現(xiàn)前后兩個(gè)區(qū)塊的鏈接，隨著信息量的不斷加大就形成了越來越多的區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈技術(shù)就是把這些區(qū)塊進(jìn)行有序的鏈接形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈，正是通過把區(qū)塊鏈自身具備的去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改性、隱秘性等特征應(yīng)用于各項(xiàng)生產(chǎn)生活中，實(shí)現(xiàn)了無第三方干擾的，通過分布式節(jié)點(diǎn)之間的信任完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的之間交易過程，如圖1所示。

2 區(qū)塊鏈與微電網(wǎng)交易可融性的理論分析

微電網(wǎng)系統(tǒng)由于開發(fā)使用的時(shí)間不同及其運(yùn)行過程的相對(duì)獨(dú)立性，在采集、監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)、調(diào)度等管理系統(tǒng)上存在著差異，因此運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)質(zhì)上是 “互聯(lián)網(wǎng)+”電網(wǎng)方式的一種拓展，在電能交易上優(yōu)勢(shì)尤為突出。首先在電力交易過程中強(qiáng)調(diào)的公平性包括價(jià)格、供求雙方的情況以及電能質(zhì)量等方面，而區(qū)塊鏈自身的不可篡改性就可保證程序在執(zhí)行過程中嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)的測(cè)算進(jìn)行，不夾雜人為因素。其次是私密化，因在交易過程中實(shí)行了加密的存儲(chǔ)方式，每名用戶都可通過自己的區(qū)塊在微電網(wǎng)中尋求交易對(duì)象，選擇適合自己的價(jià)格和模式，整個(gè)過程都是點(diǎn)與點(diǎn)之間交易沒有任何中間環(huán)節(jié)，而且均是在匿名情況下進(jìn)行，保證了交易整個(gè)過程的隱秘性。最后就是去中心化的特征，微電網(wǎng)的交易可以有多個(gè)分布式的主體來共同完成，不必局限于某個(gè)單一的中心機(jī)構(gòu)，各主體之間以平等的形式進(jìn)行交易，比如對(duì)新能源的利用上，對(duì)新能源的用戶可以給予一定的鼓勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)，區(qū)塊鏈的應(yīng)用就可實(shí)現(xiàn)這一目的，見表1。

3 技術(shù)應(yīng)用

區(qū)塊鏈起源于比特幣，所以也可將電流交易虛擬為一種資產(chǎn)，并將其發(fā)布在區(qū)塊鏈上。用戶可自行在電能源的區(qū)塊鏈上進(jìn)行電能源的交易，這時(shí)虛擬的加密貨幣可作為電能源交易的行為，進(jìn)行等價(jià)值的交易轉(zhuǎn)換。交易行為主要包括買家行為、賣家行為、交易量和單價(jià)等信息，通過隨機(jī)散列式的算法并添加時(shí)間戳的方式形成區(qū)塊的鏈接，在交易過程中每名用戶都擁有簽名算法所給予的私鑰的功能，這就可保證交易的誠(chéng)信度，而對(duì)有違約現(xiàn)象的一方要有記錄并在其賬戶降低其信用級(jí)別。同時(shí)利用區(qū)塊鏈的分布式賬本的技術(shù)在電能源交易的過程中將所有交易的數(shù)據(jù)分發(fā)給所有的參與者，這樣就避免了交易被篡改的可能性，分布式交易的方式就是在確保可行后才進(jìn)入智能合約階段來完成支付清算的過程，區(qū)塊鏈的用戶端可使用私鑰隨時(shí)進(jìn)行查看，當(dāng)然查詢的權(quán)限也因用戶端被授予的權(quán)限的不同而存在著差異，這就滿足了微電網(wǎng)的私密性的要求。

區(qū)塊鏈在智能電網(wǎng)的電力調(diào)度上由于自身具備的不可追溯性和不可篡改性的特征，就可為電力調(diào)度提供可靠精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，微電網(wǎng)的供應(yīng)主要采用分布式的光伏、風(fēng)能等電源，其穩(wěn)定性存在一定的問題，受外界的干擾比較大，在調(diào)度電能源的過程中就必須充分考慮以往的數(shù)據(jù)信息，將相對(duì)穩(wěn)定的電能輸送給那些需求條件高的用戶，當(dāng)然也要考慮公平的原則。同時(shí)區(qū)塊鏈的技術(shù)對(duì)于那些使用清潔能源的用戶也可實(shí)現(xiàn)鼓勵(lì)的辦法，比如提供加密貨幣的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，提供用戶之間交易的平臺(tái)或?yàn)橛脩糍忞姇r(shí)提供優(yōu)先權(quán)等多種方式，如圖2所示。

4 總結(jié)

微電網(wǎng)是電力企業(yè)改革中最重要的部分，解決了各個(gè)電網(wǎng)由分散向集中聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，從而提高了供電的穩(wěn)定性。微電網(wǎng)的交易方式目前還處于摸索階段，而區(qū)塊鏈技術(shù)在金融方面的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的成果，同時(shí)區(qū)塊鏈自身的特性也非常符合微電網(wǎng)發(fā)展中的需求，兩者之間有很多共同之處。本文提出了區(qū)塊鏈在微電網(wǎng)中的架構(gòu)和技術(shù)的應(yīng)用，以及通過區(qū)塊鏈分布賬本的特性在電力市場(chǎng)中的應(yīng)用，其中文中指出通過對(duì)購電、輸電以及支付清算的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈在微電網(wǎng)中智能化的管理，使電網(wǎng)在交易市場(chǎng)和調(diào)配市場(chǎng)這兩方面更趨于合理化。在微電網(wǎng)交易過程中加入?yún)^(qū)塊鏈的技術(shù)，使其能真正的在電網(wǎng)交易市場(chǎng)中發(fā)揮金融服務(wù)性的功能，未來區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用也必將會(huì)在整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮更大的作用。

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