區塊鏈在電力行業中的應用前景

吳渲

【摘 要】區塊鏈技術是電子信息技術的一大創新性突破，其最大特點是實現數據信息的分布存取，可以最大化提升數據安全性。目前各個領域和行業都進行了區塊鏈技術的理論研究和應用實踐，取得了一些較好成果，這也給電力行業的引入應用提供了相關參考。本文章通過研究區塊鏈技術的概念和技術特點，分析區塊鏈在電力行業中的應用前景，探討其存在的應用問題，并提出對應的解決方法。以便于電力企業充分認識并利用區塊鏈實現更好的經濟和社會效益。

【關鍵詞】區塊鏈；電力行業；技術原理；應用前景

電力行業是支持國民經濟發展的基礎行業，是各個生產經營類企業，以及群眾生活的資源供給者，具有覆蓋范圍廣、產業鏈條長、建設投入大等特點，與國家、社會及人民生活切實相關。區塊鏈技術在電力行業中也具有極其遠大的應用前景，筆者就此進行以下分析。

一、區塊鏈技術總概

（一）區塊鏈技術概念

區塊鏈（Block chain）技術指的是一種去中心化的分布式技術，也是一種無人信托平臺，其最初是用于比特幣的集體維護數據庫技術。它在運行中可以無需多方互信，給予所有參與者更大自由度，實現最大化協作，可以生成一套記錄完整、不可篡改、高安全級別的數據庫，是一種新型的計算機技術應用模式。

（二）區塊鏈技術的特點

第一，區塊鏈的信息存儲和安全級別非常高，它打破了互聯網的單個中心結構，存在多主體的相互獨立。第二，具有很高的開放性，區塊鏈是一個分布式的共享數據資源庫，系統內除私有信息被加密外其余信息所有人皆可訪問，訪問者可以通過公共接口進行數據查詢開發利用，非常便捷。第三，降低了人為干預性，區塊鏈支持端口訪問連接，改變了以人為中心的網絡狀態，將信任交托于機器系統。[1]第四，信息不可篡改。區塊鏈系統中利用各節點共同作用的模式，通過系統協議約束各節點工作秩序，各節點自由、獨立又有機聯系，其非對稱加密技術能實現數據匿名交換，最大化保護數據隱私，處于加密狀態下的數據信息不可任意訪問和修改，只有獲得大多數節點同意后才有權限操作。

二、區塊鏈技術在電力行業中的應用前景

（一）應用于參與全球能源供應

運用區塊鏈技術可以在全網集中采集、存儲各類發電和用電設備的數據信息，并對這些信息進行全程跟蹤，實現能源及設備資源的全網統籌調配合理利用。區塊鏈和能源聯網都具有無中心和自治協同、公平開放的特點，內部管理機制的自由度較高。可利用區塊鏈的可追蹤、不可篡改等技術優勢，提高電能資源的消納憑證簽發、交易等全過程的透明性和可控性；可以借助區塊鏈的共識機制及智能合約，解決分布式電力交易中由于交易各方信息不對稱而產生的信任壁壘，可優化電能市場環境，打通電能市場交易關節，確保電力資源的最優配置。[2]

（二）應用于支持電力支付結算

在電力行業中，電子支付系統以因特網為依托，將電費結算、電商銷售等數據與各金融機構和第三方進行共享。當前，在我國無論是國網支付平臺還是支付寶、微信等第三方支付系統，都需要依靠銀行或清算中心的數據交互來實現價值轉換，而這個數據量非常龐大，這就會加大電力企業的運營成本。在區塊鏈技術支持下，交易雙方可以跳過中間商點對點交易，可以有效降低以往中心化支付方式的系統風險，從而走出網絡價值轉移的限制。[3]比如基于區塊鏈技術的國網“電e寶”支付平臺，可以不經過任何中間機構的審核與背書，并且系統中的所有節點都可以在非信任環境下進行數據的安全交換，有助于解決供需雙方或多方之間的互信問題。

（三）應用于電網運維輔助管理

在推進數據共享、業務流程優化、降本增效、提高協同率等方面，區塊鏈技術也有著巨大的應用價值。電網中有眾多的變電所和不同線路，這些變電所就像區塊鏈中的節點，需要對其運行狀態予以定期檢查。電力企業一般需要派專業的技術維護人員進行定期故障檢查和檢修。在線路檢修業務中利用區塊鏈技術，以少量的人力對全線路進行遠程查看和監控，并將相關數據信息上傳到管理系統平臺，可以減少重復性勞動，提高電力設施設備及線路的檢修效率，降低運維成本，實現更好效益。

三、區塊鏈技術在電力行業中的應用問題

（一）機制復雜，響應遲緩

基于比特幣的虛擬性而設計產生的區塊鏈技術，其應用場景中的對象都是陌生和不確定主體，為確保運行環境的安全性，其內部的共識機制極其復雜，以保證大量非信任節點能夠達成一致協議，確保網絡能夠正常運行。但是，這將嚴重限制區塊鏈出塊的速度，很難適應電力系統對實時供應和交易的現實要求。

（二）合約漏洞，增大風險

區塊鏈的智能合約可以大大提高其可擴展性，同時也適用于電力系統豐富的業務需求。雖然智能合約寫入鏈中可以有效防止合同的被篡改，但是也給合約的主動修改和更新帶來更大障礙，尤其是當智能合約代碼出現寫入錯誤時，會在各節點中留下很多漏洞，從而威脅到整個電力運營系統的安全性。

（三）要求過高，成本加重

區塊鏈的運行要求各節點要具有存儲分布式賬本和生成、校驗塊的能力，同時也要求節點之間通過通訊線路實現節點的雙向連接。但是，目前電力系統內的通信網絡僅在相鄰層面上的設備存在連接關系，且底層設備并非都具有可擴展性，這就會影響系統性能，但如果進行整體改造升級，則成本耗費巨大，也會造成資源的嚴重浪費。

四、區塊鏈技術在電力行業中應用問題的解決方法

（一）優化搭建方式，提升響應速度

針對電網內部間通信線路的封閉問題，需要對搭鏈方式進行創新，如使用聯盟鏈或私有鏈的方式建立區塊鏈，依托具有較強算力的計算設備作為關鍵支撐，其他節點進行同步備份賬本信息。這種設置雖然對系統的去中心化程度和安全性有一定的影響，但是可以大幅度提升運行效率。

（二）實施前端測試，防控合約漏洞

解決合約漏洞的最佳方案是在部署到鏈上之前就進行全面測試，以防止后續錯誤和損失。如果無法保證合約的正確性，擔心不能滿足實際運行要求，也可以在合約中增加外部調用接口，雖然這種設計人為留下了一個后門，對合約的可信度會有所影響，但對電網企業而言具有較高的信用擔保能力，所以利大于弊。

（三）引入側鏈技術，控制建設成本

為降低建設成本，可以通過減少各相鄰節點的連接點數的方法來控制總線數量；對于全網節點共同認證有特殊要求的，可以采用節點中繼形式，某個節點在接收和驗證信息后同時向下層節點轉發；可以按需設置多個中心節點或局部中心節點，共同分擔區塊鏈的維護壓力。為了解決存儲空間要求較高的問題，可以制定內存釋放方案，定期對賬本進行備份，清除過多的冗余信息。

五、結語

區塊鏈被稱為既電子計算機與互聯網之后的第三大人類社會重要發明，也是時下數字虛擬貨幣的核心支撐技術。區塊鏈具有去中心、可追溯、防篡改的鮮明技術特性，可以解決互聯網的無序化、風險性等固有問題，適用于能源、交通運輸、金融服務、醫療、電子商務等各行各業。區塊鏈技術對支持和優化電力行業中的電力供應、支付結算以及運維管理等都具有較大意義，其應用前景非常廣闊，雖然目前仍存在一些不足，但只要通過不斷技術創新，必將促進電力行業的可持續性發展。

參考文獻：

[1]袁勇，王飛躍.區塊鏈技術發展現狀與展望[J].自動化學報，2016（04）：481-494.

[2]任哲，胡偉潔.區塊鏈技術與支付體系變革[J].中國金融，2016（14）：90-91.

[3]王蓓蓓，李雅超，趙盛楠，等.基于區塊鏈的分布式能源交易關鍵技術[J].電力系統自動化2019（14）：53-64.