區塊鏈技術在電力行業中的應用及研究

貴州電網有限責任公司遵義供電局 吳 渲

1 引言

區塊鏈技術最初是由化名中本聰的學者為比特幣而設計的一種去中心化、去信任的集體維護數據庫技術，基于密碼學中的橢圓曲線數據簽名算法區塊鏈技術在世界上多個國家引起高度關注，也在多個行業得到廣泛應用[1]。區塊鏈技術的興起為眾多行業創造前所未有的優勢和便利性，同時為產業變革和技術創新提供幫助。為了推動區塊鏈技術在電力行業的創新應用和發展，需把區塊鏈作為實現技術創新的突破口，擴大研究范圍，加大研究深度[2]。

2 區塊鏈技術優勢

2.1 帶動可再生能源的發展與應用

由于可再生能源具備綠色環保、輕易獲取、成本低廉等特征，近年來許多地區大力提倡可再生能源的使用，而在宣傳推進過程中，相關部門需要面對可再生能源發電消納問題，消納是阻礙可持續能源在后續推廣過程中的核心因素。可再生能源消納需要企業自愿認購，但目前管理力度極其有限，過程繁雜，中間成本費用高昂等問題[3]。為了有效改變這一現狀，利用區塊鏈技術可以簡化其中的各道工序，為電力企業創造更多的效益。

2.2 數據實時共享

企業在運營過程中會產生的大量的數據信息，實時共享需要涉及大量的人工勞動力，同時龐大的數據量加劇了安全維護人員的工作負擔，再加上缺乏科學完善的信息隱私保護機制，導致用戶數據非法泄漏的可能性較大，也提高了企業內部資料遺失的風險。此外，一旦數據共享環節出現差錯，會導致數據的潛在價值無法完全被挖掘出來，給信息的實時性和有效性造成不利影響，同時對企業生產效率產生負面作用，給電力行業帶來不可挽回的損失。區域鏈技術具有公開透明、防篡改、優化數據儲存路徑等優勢，若成功應用于電力行業，將會大大提高企業數據的可信度，拓寬信息分析路徑，為實現數據價值最大化和電力系統管理質量最高化奠定基礎。

3 區塊鏈技術在電力行業的應用探析

3.1 全球能源互聯網

全球能源互聯網是區塊鏈技術在電力行業中靈活應用所誕生的產物，提高了資源配置效率，拓寬了業務分布范圍，優化了安全管理質量，同時還滿足綠色環保可持續發展理念，為各大電力電網企業的長遠發展創造了有利條件。而全球能源互聯網的核心功能是把風能和太陽能等可再生能源轉換成電能，通過運輸線路與用電源頭相連接，不斷優化電力資源的運輸和配置效果。在未來的發展旅程中，全球能源互聯網必須同時具備智能輸電、智能儲電等功能，隨著智能化技術的不斷深入影響，系統結構愈來愈完善，能夠更好更快地應對復雜多變的實際情況。參與主體之間相對獨立，缺乏信用互補機制，無法為電力系統的正常供給與運行提供充足的保障。區塊鏈技術具備克服該類問題的優勢，為電能與通信網絡在技術方面的有效融合奠定基礎。

此外，區塊鏈本質上是一個去中心化的數據庫，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每個數據塊中都用于驗證其信息的有效性和生成的區塊[4]。電力能源在建設過程中應用鏈上+ 鏈下的設計思路特別普遍，這種方法是將本地數據保存在數據庫中，通過加密算法生成密文等一系列參數存儲于區塊鏈中為人工排查工作創造極大的便利，區塊鏈鏈上+ 鏈下模式設計框架如圖1所示。

圖1 鏈上+鏈下模式設計框架

大部分輸配電設備的數據存在追溯期，能夠通過互聯網獲取其中的數據信息，并進行定期追蹤更新，共同實現電力資源的合理調配和協調規劃。通過近幾年技術研發人員的不斷努力，區塊鏈技術目前具備高效的數據處理技術和信息整合功能，部分技術研發單位正著力于將電力網絡與區塊鏈技術進行有效融合，以此來克服復雜多變的實際情況。以紐約布魯克林區域的電網平臺為例，該平臺具備豐富的數據信息資源，能夠供用戶更加便利地使用區塊鏈網絡。

此外，該平臺為每位用戶提供了能源數據查詢的渠道，完全擺脫第三方機構，直接進行電能消費交易，便利而又高效。而該類交易是以區塊鏈技術為基礎進行的虛擬交易，能夠實時追蹤用戶的用電量以及周邊住戶的用電交易情況。雖然區塊鏈技術為電能網絡平臺操創造了各類優勢，但不能否認的是技術在應用過程中仍會受到各類因素的共同影響，如當地政策因素、人為干預因素以及氣候因素等，同時還會面臨許多棘手的實際問題，如技術操作要求高、實踐難度大、成本高昂、管理制度不夠完善。

3.2 電力支付結算

電力企業在運營過程中需要涉及大量的交易業務，隨著智能化技術的不斷應用與普及，電子支付平臺處于初露頭角的階段，其主要功能是記錄電能消費支出明細、電商績效數據，及第三方信息共享。以支柱產業國家電網為主，作為業務遍布全國各地的大型企業，主要服務宗旨是為社會各界提供高質量的電能服務，近年來致力于組建電子商務平臺，在激烈的能源市場中站穩了腳跟。為了實現未來可持續發展戰略目標，與各大電商平臺和互動網站形成密切合作關系，同時運營數據庫實現用戶與平臺的線上交易，也是提高電子交易質量的前提。

作為一種分布式賬戶系統，區塊鏈技術與電子交易行業具有許多共同特征，對人們的日常生活也具有潛移默化的影響。區塊鏈支付體系為交易雙方提供獨立而又可靠的環境，沒有第三方的機構的介入，避免了許多麻煩和風險，充分發揮出互聯網的商業價值。

3.3 物資合同管理

物資合同管理作為電力部門的主要工作內容之一，區塊鏈利用其獨特的技術優勢彌補了電子合同管理模式的不足之處。區塊鏈技術能夠為電子合同賦予密碼學保障和智能監管。在合同面臨存檔、使用過程時，區塊鏈技術對物資合同的管理成效才得以體現，針對電力部門合同實時生效等問題，企業可以利用區塊鏈建立企業與資源采購部門的供應鏈，用于簽訂合同。而這種聯盟鏈的底層由物資合同履約平臺提供數據和Web 交互界面,聯盟鏈的設計由基礎層、邏輯層、安全層和業務層組成[5]。物資合同簽署過程如圖2所示。

圖2 基于區塊鏈下的物資合同簽署流程

4 區塊鏈在能源電力行業的發展建議

區塊鏈技術在電力領域的應用已經取得顯著成效，各項難題在探索過程中獲得進展，在未來的發展過程中，并結合目前發展現狀，給予以下建議。

一是全面考慮并推進電力網絡區塊鏈建設工作，優化區塊鏈模式的資源配置機制；二是推動標準制定，不斷完善區塊鏈標準體系以及相應的技術操作規范標準；三是將發展重心轉移至技術研發領域，重視核心技術的研發，打造一流的區塊鏈電力智能化系統；四是將智能建模、數據分析、云計算等高技術與區塊鏈技術進行有效融合，推動各模塊的有機結合，從而帶動各分項工程的集成創新和融合應用；五是充分結合海內外的區塊鏈技術案例，吸取其中的經驗，打造電力區塊鏈的應用示范工程，促進區塊鏈技術的后續發展；六是重視技術創新，為區塊鏈技術加入創新元素，促進其能夠更好地解決實際難題，力求做到對內實現提質增效，對外實現融通發展，盡可能地為企業獲取經濟效益。七是區塊鏈技術正處于研發與維護階段，電力行業在引入區塊鏈技術的同時，需要面臨潛在的安全隱患與各類風險。主要體現在技術的控制過程、數據安全和病毒防護等領域。技術控制作為區塊鏈技術的重要內容之一，一般情況下以源框架為基礎，再進行國密化改造等過渡手段。八是企業需要完善智能合約的解決方案，智能合約能夠簡化電能交易流程，具有極高的便利性和高效性。而智能合約存在部分弊端未得到有效改善，最明顯的是數據安全問題，存在由于合約不嚴謹造成的經濟損失的案例數。而傳統安全防護方案完善程度遠遠不及預期目標，存在許多難題有待突破。通過技術人員的不斷努力，安全防護平臺能夠不斷完善，進一步推動電力行業的長遠發展。其中一種智能合約創新優化流程如圖3所示。

圖3 基于區塊鏈下的電力企業智能合約的優化流程

5 結語

綜上所述，區塊鏈技術在電力行業得到了有效應用，其中包括與生產安全、電子金融以及物資合同等方面的有效融合，為電力企業創造了前所未有的經濟效益。希望在未來區塊鏈模塊研發工作人員能夠將技術提升至新的高度，推動電力行業的高質量發展。