“區(qū)塊鏈+能源”技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的若干問題

■華北電力大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心 曾鳴 張碩 許彥斌

近年來，隨著新興數(shù)字信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字革命將為能源電力工業(yè)的新業(yè)態(tài)、新模式打造提供全新解決思路與技術(shù)方案，數(shù)字革命與能源革命的融合將進(jìn)一步加深。其中，區(qū)塊鏈作為具備可追溯、防篡改、高可靠性等優(yōu)勢(shì)的信息技術(shù)，推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)在能源電力工業(yè)中的應(yīng)用可加速能源電力的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，使得能源生產(chǎn)、輸配、交易、消費(fèi)以及監(jiān)管等多環(huán)節(jié)朝著更加安全、環(huán)保和高效的方向發(fā)展。

“區(qū)塊鏈+能源”的背景

“區(qū)塊鏈+能源”模式的提出

2019年10月24日，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)中提出，要構(gòu)建區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加快區(qū)塊鏈和人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿信息技術(shù)的深度融合，推動(dòng)集成創(chuàng)新和融合應(yīng)用。2020 年4 月20 日，國(guó)家發(fā)展改革委明確將“區(qū)塊鏈”納入新型基礎(chǔ)設(shè)施中的信息基礎(chǔ)設(shè)施范圍，標(biāo)志著區(qū)塊鏈行業(yè)走向深入融合階段。2022年1月30日，中央網(wǎng)信辦秘書局等16部門聯(lián)合公布《關(guān)于印發(fā)國(guó)家區(qū)塊鏈創(chuàng)新應(yīng)用試點(diǎn)名單的通知》，確定15個(gè)綜合性和164個(gè)特色領(lǐng)域國(guó)家區(qū)塊鏈創(chuàng)新應(yīng)用試點(diǎn)名單，其中包含11 個(gè)“區(qū)塊鏈+能源”項(xiàng)目。

“區(qū)塊鏈+能源”模式的定義

“區(qū)塊鏈+能源”是區(qū)塊鏈技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、交易、消費(fèi)等環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展的能源產(chǎn)業(yè)新形態(tài)和新模式，可從物理、信息和價(jià)值3 個(gè)層級(jí)來理解“區(qū)塊鏈+能源”。其中，物理層是指實(shí)現(xiàn)了物理世界能源系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)數(shù)字空間的映射；信息層是指實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)可信共享；價(jià)值層是指在實(shí)現(xiàn)了能源生產(chǎn)者、消費(fèi)者、監(jiān)管者等多類主體在各類業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的激勵(lì)相容與高效協(xié)同。

“區(qū)塊鏈+能源”的價(jià)值內(nèi)涵

（1）提升協(xié)同自治效率

區(qū)塊鏈技術(shù)不依賴于中心化的服務(wù)器或管理機(jī)構(gòu)，通過分布式核算和存儲(chǔ)技術(shù)，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)信息驗(yàn)證及管理，可有效打通電、熱、氣等異質(zhì)能節(jié)點(diǎn)間的技術(shù)壁壘，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)一個(gè)公開的、可直接溝通的平臺(tái)，使得大范圍交流和資源配置成為可能，從根本上提升了不同能源種類和不同節(jié)點(diǎn)間協(xié)同合作的效率。

（2）提升數(shù)據(jù)開放程度

區(qū)塊鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不同能源子系統(tǒng)中各類節(jié)點(diǎn)的開放、平等連接，各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)可進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自由流通，有效降低中間流通成本，進(jìn)而使各節(jié)點(diǎn)更充分地使用已有數(shù)據(jù)資源，減少數(shù)據(jù)采集方面的重復(fù)勞動(dòng)，而把精力重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)價(jià)值發(fā)掘上，有效打通電、熱、氣等異質(zhì)能間的數(shù)據(jù)流，徹底盤活數(shù)據(jù)價(jià)值。

（3）提升系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率

區(qū)塊鏈技術(shù)依靠共識(shí)算法、驗(yàn)證機(jī)制等形成的智能合約，無須第三方中介平臺(tái)驗(yàn)證，推動(dòng)了電熱氣不同能源系統(tǒng)間的物流、業(yè)務(wù)流與資金流的融合，確保各節(jié)點(diǎn)交易自動(dòng)執(zhí)行，提高交易流程的自動(dòng)化水平，有效提升了能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率、降低能源生產(chǎn)和傳輸企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

（4）提升信息安全水平

一方面，基于默克爾樹形成的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有很好的溯源性，鏈條由多節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，使得信息很難被篡改，確保了能源系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)信息的可驗(yàn)證性；另一方面，區(qū)塊鏈中非對(duì)稱密碼等技術(shù)的應(yīng)用可有效控制各節(jié)點(diǎn)的訪問權(quán)與訪問范圍，有效保障了能源系統(tǒng)中生產(chǎn)者與消費(fèi)者的隱私安全。

“區(qū)塊鏈+能源”的主要應(yīng)用場(chǎng)景

綠電交易場(chǎng)景

區(qū)塊鏈技術(shù)在綠電交易中可應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理、交易執(zhí)行、交易監(jiān)管、權(quán)益保障4方面。

在數(shù)據(jù)管理方面，去中心化的結(jié)構(gòu)令區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)具有極強(qiáng)的冗余度，各節(jié)點(diǎn)地位均等、數(shù)據(jù)相同，任何節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟失都不會(huì)影響整體信息安全，進(jìn)而可以最大程度確保綠電交易的數(shù)據(jù)安全。

在交易執(zhí)行方面，區(qū)塊鏈通過內(nèi)部的共識(shí)機(jī)制、智能合約等可支持交易主體實(shí)現(xiàn)自我驗(yàn)證，無需第三方背書，利用區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)置共識(shí)機(jī)制與智能合約，綠電認(rèn)證與交易均在全網(wǎng)共識(shí)基礎(chǔ)上完成，確保其可靠規(guī)范運(yùn)行。

在交易監(jiān)管方面，基于區(qū)塊鏈的信息共享性，將綠電生產(chǎn)、認(rèn)證、流向等信息置于區(qū)塊鏈上，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)互相監(jiān)督，為監(jiān)管部門對(duì)綠電監(jiān)管提供重要依據(jù)。

在權(quán)益保障方面，區(qū)塊鏈信息追溯性可保證鏈上的數(shù)據(jù)始終處于不可篡改的狀態(tài)，任何的非法操作均被禁止，從根本上保障鏈上數(shù)據(jù)安全。基于該特性，可以防止未經(jīng)共識(shí)的數(shù)據(jù)修改，避免綠電認(rèn)證數(shù)量或交易過程被惡意篡改，維護(hù)市場(chǎng)主體的合法權(quán)益。

分布式能源交易場(chǎng)景

區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式能源交易中可應(yīng)用于交易模式、交易管理、合約制定、交易監(jiān)管4方面。

在交易模式方面，應(yīng)用區(qū)塊鏈去中心化的分布式存儲(chǔ)機(jī)制和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)以及區(qū)塊鏈去中心化的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各分布式交易主體及相關(guān)設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與互聯(lián)互通，為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易模式提供重要技術(shù)支撐。

在交易管理方面，區(qū)塊鏈的信息共享和信息追溯機(jī)制可應(yīng)用于分布式能源交易系統(tǒng)管理中信息的存儲(chǔ)、更新、查詢和維護(hù)等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了交易信息的準(zhǔn)確與高效管理。

在合約制定方面，智能合約技術(shù)的應(yīng)用可有效簡(jiǎn)化交易中心等中介平臺(tái)冗長(zhǎng)的業(yè)務(wù)處理流程，縮短用戶的交易時(shí)長(zhǎng)，降低主體間交互交易成本，大幅提升交易效率，提高能源交易中主體與用戶參與交易的積極性，激發(fā)能源市場(chǎng)活力。

在交易監(jiān)管方面，區(qū)塊鏈技術(shù)的信息共享機(jī)制可確保數(shù)據(jù)透明，有助于解決能源交易中的信息披露問題；匿名機(jī)制可保護(hù)用戶隱私，保障各參與主體的隱私信息；而信息可追溯機(jī)制則有助于解決能源交易中信息造假的監(jiān)管問題。

儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景

區(qū)塊鏈技術(shù)在儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)中可應(yīng)用于共享儲(chǔ)能業(yè)態(tài)發(fā)展、儲(chǔ)能設(shè)備信息管理、儲(chǔ)能監(jiān)管運(yùn)營(yíng)3方面。

在共享儲(chǔ)能業(yè)態(tài)發(fā)展方面，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共識(shí)機(jī)制和智能合約機(jī)制，可建立無需第三方信任機(jī)構(gòu)的共享儲(chǔ)能平臺(tái)，通過能源儲(chǔ)備共享，可大大降低能源儲(chǔ)備的投入成本，提高現(xiàn)有能源儲(chǔ)備設(shè)備的利用率，充分挖掘能源儲(chǔ)備裝置的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電企業(yè)和能源儲(chǔ)備電站的共贏，促進(jìn)大規(guī)模可再生能源的并網(wǎng)消納，為區(qū)域電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐的同時(shí)，有效減少棄風(fēng)棄光，提升對(duì)清潔能源的消納能力。

在儲(chǔ)能設(shè)備信息管理方面，基于區(qū)塊鏈的儲(chǔ)能管理平臺(tái)，將采購(gòu)、物流、交易、維護(hù)等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上鏈存證，記錄和共享各環(huán)節(jié)的最新業(yè)務(wù)狀態(tài)，穿透式掌握所有環(huán)節(jié)的情況，形成質(zhì)量管理全閉環(huán)，為儲(chǔ)能設(shè)備的安裝位置、設(shè)備狀態(tài)、歷史交易等信息開展全面管理服務(wù)。

在儲(chǔ)能監(jiān)管運(yùn)營(yíng)方面，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)可在換電產(chǎn)業(yè)上下游建立良好的溝通渠道，通過與金融機(jī)構(gòu)、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能資產(chǎn)全方位鏈上數(shù)據(jù)分享，提高對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備監(jiān)管的可信性和可靠性，有助于明晰運(yùn)營(yíng)責(zé)權(quán)。

一次能源供應(yīng)場(chǎng)景

區(qū)塊鏈技術(shù)在燃?xì)狻⒚禾康纫淮文茉垂┙o中主要可應(yīng)用于管網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)、能源調(diào)度、客戶安全管理、碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)4方面。

在管網(wǎng)建設(shè)與維護(hù)方面，利用區(qū)塊鏈技術(shù)可將管網(wǎng)工程信息公開共享，減少管網(wǎng)路徑規(guī)劃中的沖突，同時(shí)其信息追溯機(jī)制也保證了后期管網(wǎng)維護(hù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

在能源調(diào)度方面，基于去中心化和信息共享機(jī)制，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)⒐┬桦p側(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)多地的信息共享，進(jìn)而有效掌握各節(jié)點(diǎn)能源需求缺口，為高效能源調(diào)度分配提供決策支撐。

在客戶安全管理方面，區(qū)塊鏈的信息共享機(jī)制可為客戶、企業(yè)及第三方之間架起溝通的橋梁，其信息追溯機(jī)制又可讓每一筆“賬”真實(shí)可查，同時(shí)其隱私保護(hù)機(jī)制亦滿足用戶信息安全需要。

在碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，可保證一次能源使用中的碳排放數(shù)據(jù)的真實(shí)性、公開性和透明性，同時(shí)又能保護(hù)企業(yè)隱私數(shù)據(jù)，能有效降低碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)管難度，提高監(jiān)管效率。

電碳融合場(chǎng)景

區(qū)塊鏈技術(shù)在新型電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)融合場(chǎng)景中可應(yīng)用于碳排放數(shù)據(jù)管理、碳資產(chǎn)治理、監(jiān)管考核3方面。

在碳排放數(shù)據(jù)管理方面，基于區(qū)塊鏈技術(shù)開展數(shù)據(jù)計(jì)量、綠電溯源、碳足跡追蹤、碳排放核查等服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)中的碳排放可測(cè)量、可追蹤、可分析和可展示，保障各市場(chǎng)主體的電力碳強(qiáng)度數(shù)據(jù)安全可信。

在碳資產(chǎn)治理方面，區(qū)塊鏈技術(shù)中智能合約在碳交易、碳匯等方面的應(yīng)用，可在提升碳資產(chǎn)管理與交易的透明化程度的同時(shí)，有效節(jié)約交易時(shí)間和交易費(fèi)用，進(jìn)而提升碳資產(chǎn)治理效率和碳市場(chǎng)活躍度。

在監(jiān)管考核方面，區(qū)塊鏈技術(shù)可將監(jiān)管政策等內(nèi)容納入智能合約系統(tǒng)中，智能合約會(huì)自動(dòng)核對(duì)、記錄買賣雙方的交易信息，相關(guān)行為會(huì)被實(shí)時(shí)記錄到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，這樣可以最大程度地實(shí)現(xiàn)對(duì)參與碳市場(chǎng)交易行為的企業(yè)信用進(jìn)行監(jiān)管，為用戶征信查詢、客觀評(píng)價(jià)提供真實(shí)數(shù)據(jù)。■