能源互聯網中的區塊鏈技術框架及應用分析

蔣志雄

摘 要：經濟社會的發展以及能源結構調整的深入使我國能源轉型成為必然，能源互聯網建設是其主要措施，而能源互聯網依托的核心技術就是區塊鏈技術。本文通過研究區塊鏈技術的含義、特點以及內部技術框架，探討此技術在能源互聯網中的運用實績以及發展前景，以期為推動能源供給側改革提供資料參考。

關鍵詞：能源互聯網;區塊鏈;多能源系統

比特幣于十年前發行起就備受人們關注，區塊鏈作為核心技術也開始引起廣泛注意。我國能源供給側改革的深入發展、產業結構調整邁上新階段，能源互聯網建設作為重要內容也有了新的發展方向，大量相關工程逐步發展運行，而區塊鏈作為其中極為重要的一環其發展成為研究的重點。[1]

1 區塊鏈

1.1 含義

區塊鏈，即去中心化的，公開且透明的數據庫，其去中心化的特點最早應用于貨幣以及支付手段。[2]其數據公開透明，具有很高的可信度，在貨幣及支付手段外也開始在其他類型資產和領域得到應用，如貨幣、市場外的醫療、學歷鑒定、網絡安全、公證、租賃等眾多領域。

1.2 特征

1.2.1 開放、共識

區塊鏈網絡不限制界限，任何人都可以參與其中，每臺設備都是眾多節點中的一部分，其數據庫拷貝所有節點共享。共識機制使整個區塊鏈被各個節點共同維護，即使其中某一節點出現問題也不影響其他節點的運作。

1.2.2 去中心化

去中心化是區塊鏈最核心的特點之一，因為它作為端到端的網絡不需要中心化的設備，也不需要中心化的管理機構，節點之間僅需要通過數字簽名進行數據交換，流程也嚴格遵守系統規則，節點之間根本無法做到互相欺騙，去信任的特點得以體現。

1.2.3 透明、匿名

區塊鏈中的所有數據都是公開透明的，運行的規則也向所有人公開，這就使得區塊鏈中的所有交易都在大眾視野范圍內。且其去中心、去信任的特點使得各節點都是匿名狀態，無需公開身份。[3]

1.2.4 不可篡改

因為區塊鏈由所有節點共同維護，因此單個或者幾個節點的數據更改對其他節點根本不會造成任何影響，而區塊鏈中一半以上的節點在同一時間進行數據修改是不可能實現的。故此，區塊鏈中的任意一筆交易都是可追溯的。

1.3 技術框架

數據層——區塊數據、數字簽名、非對稱加密、哈希函數等（用于儲存數據）。

網絡層——P2P網絡（用于完成共識算法、加密簽名等工作）。

共識層——工作量、股權授權證明等（用于達成共識機制）。

激勵層——分配機制、發行機制（提出兩項機制）。

應用層——用于完成轉賬、記賬以及智能化合約，與客戶端完成。

2 區塊鏈技術在能源互聯網中的應用前景

2.1 應用現狀

能源互聯網領域的區塊鏈技術發展已經有了新的進展，部分歐美發達國家如德國、美國比利時等已經在能源領域取得進展。[4]我國的區塊鏈發展起步較晚，但是我國區塊鏈技術應用成果也相當顯著：

（1）匹配分析能源互聯網以及區塊鏈特征，探索能源和互聯網中區塊鏈技術的實際運用模式，設計出區塊鏈技術在市場交易、需求側管理、電力市場、電能計量等領域的實際運用場景。

（2）我國部分企業以及一些科研機構已經建立實驗室專門研究分析能源互聯網中的區塊鏈技術運用。如大同市政府于2016年6月投資建立的北京大同區塊鏈技術研究院，浙江省電力公司電力科學研究院于2017年9月創立的能源區塊鏈研究團隊等。

2.2 發展前景

（1）能源供給。能源供給的發展趨勢為分布與集中兩相結合，區塊鏈中信息更新的實時性可以實現分布式與集中式間信息共享的實時性，有效避免重復建設多種能源造成的浪費。

（2）能源輸送。能源輸送領域中的參與者眾多，競爭極為強烈，區塊鏈的去中心化和去信任使得參與者之間的交易透明公開，參與者之間強制信任，這樣有利于提升多種能源的協調性以及整個輸送系統的效率。

（3）能源分配。能源分布式特征使能源分配結構造成了改變，能源系統計量也因多種能源轉化而被提出更高的要求。區塊鏈技術的應用自動執行能源分配，使能源廣泛共享，顯著提升能源分配效率以及合理性。

（4）能源消費。區塊鏈技術實行分布式賬本、智能化合約，能源消費側以及供給側的透明度得到極大提升，的一種能源間的利用更加合理，交互性更強。[5]

（5）能源交易。國內外發展現狀使得能源交易中的區塊鏈技術運用成為必然，包括國家間、企業間、系統間的能源交易模式等。

電力市場發展迅速、能源供給側改革如火如荼，在此背景下，區塊鏈技術成為研究發展的極為重要的一環。本文在區塊鏈含義、特色以及技術概念的探討基礎上分析其在我國能源互聯網建設中的實際運用，并構想了此技術在能源供給、能源輸送、能源分配、能源消費、能源交易等多領域的發展前景，希望可以推動區塊鏈技術在更多領域的實際運用。

參考文獻：

[1]龔鋼軍，張桐，魏沛芳，蘇暢，王慧娟，吳秋新，劉韌，張帥.基于區塊鏈的能源互聯網智能交易與協同調度體系研究[J].中國電機工程學報，2019，39（05）：1278-1290.

[2]郭鶴旋，魯斌.基于交叉區塊鏈的能源互聯網信息物理安全防御框架[J].電腦知識與技術，2018，14（23）：7-9.

[3]馬天男，彭麗霖，杜英，茍全峰，王超，郭小帆.區塊鏈技術下局域多微電網市場競爭博弈模型及求解算法[J].電力自動化設備，2018，38（05）：191-203.

[4]武賡，曾博，李冉，曾鳴.區塊鏈技術在綜合需求側響應資源交易中的應用模式研究[J].中國電機工程學報，2017，37（13）：3717-3728.

[5]曾鳴，程俊，王雨晴，李源非，楊雍琦，竇金月.區塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式初探[J].中國電機工程學報，2017，37（13）：3672-3681.