探討區塊鏈在電力物資供應鏈管理中的創新應用

劉譯聰 李晶潔 馬程錦 周利新 連蓮

國網冀北電力有限公司物資分公司 北京 100075

引言

電力物資是電網工程建設的基礎，其質量的好壞直接決定了電網以及能源互聯網能否安全穩定運行。我國國家電網公司一直重視電力物資的質量管理，尤其在“十三五”期間，強調對電力物資進行集約化、精益化管理，以加強電力物資質量監督來提升用電質量服務[1]。而隨著電網投資規模的不斷擴大，互聯電網所承擔的高傳輸容量、高耐溫耐壓等壓力越來越大，電力物資的性能和質量都面臨更高的挑戰。

我國電力設備供應商正積極改善并提高物資質量，但設備質量問題仍然存在。一旦出現電力設備出現問題引起電力故障，對設備本身的質量分析和問題溯源是避免同樣問題的關鍵。目前，電力企業的物資供應鏈整體結構雖較為完善，但是在各供應商仍存在物資信息不互通、規格標準不統一、認證不成共識等問題，這些問題進一步制約了電力物資質量的提升。

區塊鏈技術的發展為上述問題提供了解決思路，其共識機制、數據不可篡改功能可用于電力物資質量認證、質量數據管理[2]。我國各級電力公司在現代智慧供應體系方面積極開展數字化、平臺化的創新實踐，通過“大云物移智鏈”等技術，構建“五E一中心”供應鏈平臺[3]，從物資合同一鍵生成、在線簽署，到結算單據電子化、結算支付申請自動作業，實現了供應鏈全程電子化、網絡化、便捷化。這些數字化創新實踐為區塊鏈技術的應用提供了有利的數據支撐，因此基于區塊鏈技術的電力物資質量管理研究亦亟待開展。

本文首先剖析了當前電力物資供應鏈管理現狀，結合區塊鏈各鏈種的特點，分析其在電力物資供應鏈管理的應用優勢，提出基于聯盟鏈的電力物資供應鏈數據上鏈框架，最后以區塊鏈平臺為支持，提出了基于電力物資質量數據分析的招標、采購決策與管理方法展望。

1 電力物資供應鏈管理現狀

電力物資供應鏈管理環節涉及供應商生產、出廠試驗、質量檢測等多個環節，其質量管理是重中之重。質量數據主要由供應商、檢測機構提供，其中，供應商提供出廠試驗報告，檢測機構提供檢測報告。目前主要存在四方面問題，一是質量報告的真實性難以校驗，供應商提供的出廠試驗報告和質量檢測報告或存在造假問題，檢測機構的檢測過程缺乏透明度。二是跨部門協作的質量追溯難度大，質量數據貫穿設備全生命周期，除采購環節外還涉及安裝、運行、退役等環節，數據保存在公司不同系統中。三是不同參與主體間難以形成質量數據共識，不同質量數據分別由業主單位、供應商、檢測機構、監造單位存儲，各方之間缺少協同與校驗。四是對于上游材料供應商的質量情況難以把控，上游材料供應商的實際選用以及材料質量情況透明度均較低。

2 區塊鏈在電力物資供應鏈管理中應用優勢

區塊鏈具有易追溯、防篡改、透明公開等特點[4]，結合物聯網技術，一方面可以實現數據從產生到上鏈存儲過程數據的固化，保障過程數據真實可信、公開透明。在區塊鏈網絡中，電力物資質量、供應商、物流運輸等信息都經過加密，作為共享且安全的加密公共分類賬而存在，任何供應商或者其他用戶在未經授權許可的情況下，無法干擾系統并更改任何信息，因此可以提升電力物資供應鏈質量監管安全。

另一方面區塊鏈方便接入，并可以將接入方與其提供信息綁定。電力物資數據可以存儲在由各方使用必要的位置，并配置訪問密鑰，以安全手段實時銜接客戶。且各方上鏈數據不可篡改，可利用區塊鏈的共識機制，增加供應鏈管理中各方對于質量數據的共識，進而構建互信度高、問題溯源清晰的質量追溯體系。

因此，基于現代智慧供應鏈體系建設基礎和業務現狀[5]，充分利用區塊鏈數據不可篡改性、透明性、可追溯性等特征，開展供應履約、質量檢測等業務試點應用，能夠解決部分業務環節傳統模式下合同單據、檢測報告等信息保真能力不強、互信度不高、投訴糾紛處理難等問題。

3 電力物資區塊鏈應用方案設計

3.1 基于聯盟鏈的電力物資業務特點分析

通常，區塊鏈有公有鏈、私有鏈和聯盟鏈三種類型[6]，其中：公有鏈具有完全的去中心化特點，因此開放程度最高，每個節點可以隨時參與或者退出，且均可參與賬本記錄，數據也是對外公開的；私有鏈開放程度比較多，偏向于組織內部應用，記賬無須共識過程，且數據不公開；聯盟鏈是考慮上述兩鏈種特點后的折中，節點加入或退出需授權才能維護鏈上數據，具備部分去中心化特點。聯盟鏈對節點的參與者有準入限制，并且對數據訪問權限有更高要求，保證參與者的隱私數據不被泄露。

電力物資區塊鏈中的參與者包括設備制造廠商、國網電力物資公司、各省市級物資公司、物流公司等，對于物資質量開展溯源工作需要在上述參與者中透明化。由于電力與國計民生息息相關，物資區塊鏈需要對政府監管部門開放準入機制，私有鏈無法實現；且部分廠商制造數據需要隱私保護，公有鏈不滿足需求。因此，本文采用聯盟鏈對電力物資進行質量管理。

3.2 電力物資供應鏈各環節數據單及上鏈方法

國家電網公司根據支撐業務的種類不同分為主鏈、交易側鏈、數據側鏈、網省從鏈及堆棧從鏈五種不同類型的國網鏈，其中：主鏈、交易側鏈、數據側鏈用于支撐總部一級部署系統，網省從鏈主要負責支撐本省（市）業務系統，目前僅有部分省份部署；堆棧從鏈主要負責為非從鏈網省單位業務系統提供區塊鏈服務。電力物資質量數據通過不同業務系統進行上鏈，如圖1所示：①基于國網鏈的部署特點，確定需采用的業務系統和上鏈方式。②對于主從鏈業務和網省從鏈業務分別從本地數據中臺或數據庫導入數據；對于不具備從鏈建設的網省和外部系統，按照堆棧從鏈的方式導入數據；其中涉及外部供應商需要對其進行身份認證。③將導入和錄入數據生成數據單；通過數據單ID 生成Merkle 樹，打包成新區塊。④新區塊廣播至全網各節點并根據事先規定好的共識機制進行共識驗證，當各節點達成共識之后，才能將新區塊更新到區塊鏈上。

電力物資涉及生產、組裝加工、物流、采購、銷售等環節，各環節上的所涉及的數據清單如表1所示，其在組裝加工、物流、采購、銷售等環節的鏈上數據更新和圖1中生產數據更新類似，最終整個電力物資供應鏈環節內部數據都被記錄在區塊鏈上。

圖1 電力物資裝備區塊鏈數據上鏈方案

3.3 電力物資區塊鏈數據溯源流程設計

基于區塊鏈的電力物資數據溯源方案如圖2所示，本文綜合考慮了電力物資裝備供應鏈從生產、組裝加工、物流到采購銷售等環節全流程的數據溯源，由區塊鏈節點對數據的真實性進行驗證，驗證通過后，考慮到數據存儲的容量和溯源查詢效率，將具體的數據信息存儲在傳統的中心化數據庫中，而數據單的索引存儲在分布式區塊鏈數據庫中，保障電力物資溯源信息的全面性和可靠性。電力物資溯源區塊鏈中系統主要包括區塊鏈節點管理和區塊管理。其中節點管理是對參與溯源區塊鏈系統的政府監管部門、物流、物資生產、組裝等各節點的管理，區塊管理通過Merkle 樹打包的區塊，將其廣播至全網各節點進行共識機制驗證，以更新新區塊至區塊鏈上。當消費者或政府需要查詢電力物資各環節的質量數據信息時，通過數據標識和私鑰解密查詢對應區塊，系統從數據庫中調出詳細數據信息反饋給消費者。

圖2 電力物資區塊鏈數據溯源流程

4 基于區塊鏈平臺的物資質量提升方法

基于區塊鏈技術和國網總部、各網省數據中臺系統，可對電力物資裝備采購數據、檢測數據、運行數據、缺陷數據等進行整合匯聚，實現數據上鏈，為物資供應商提供數據服務，將數據分析結果及時反饋至電力物資設備的生產制造、運行等環節，實現電力物資裝備的質量優化，服務供應商設備產品質量提升。

后期通過對平臺數據的分析，評估不同供應廠商的設備健康水平、掌握設備健康規律及變化規律，關聯開展物資設備投資采購分析，為電網公司提供招標、采購的決策，進而能促進供應商針對物資質量開展良性競爭。

5 結束語

本文針對電力物資供應鏈管理問題，提出了電力物資區塊鏈構建方法，并基于國家電網公司“一主兩側多從”的區塊鏈結構，構建了電力物資供應鏈內外部信息上鏈和溯源方案，為電力物資供應各環節管理提供了新思路。同時，基于區塊鏈平臺和國家電網公司數據中臺的建設趨勢，提出了基于不同供應商數據分析的電網公司招標、采購決策方案，以期為區塊鏈和大數據技術的創新應用提供參考。