能源互聯(lián)網(wǎng)下的區(qū)塊鏈應(yīng)用分析

廊坊英博電氣有限公司 婁麗麗 索紅亮 王顯磊 楊鵬

本文將區(qū)塊鏈技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)各自的特點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，根據(jù)兩者的內(nèi)在一致性，探討了區(qū)塊鏈技術(shù)能源應(yīng)用場景，制定了詳細(xì)準(zhǔn)確的交易規(guī)則、市場定價(jià)規(guī)則，同時(shí)對建立在區(qū)塊鏈上的能源交易進(jìn)行可行性分析。

1 區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)理論

區(qū)塊鏈技術(shù)建立在多種技術(shù)綜合的基礎(chǔ)上，其主要包括分布式共識算法、非對稱加密算法[1]等，下文將對主要技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)介紹。

通常情況下，公鑰和私鑰同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)存在：若是信息前期加密處理采用公鑰，后期解密就必須利用對應(yīng)的私鑰完成；若是信息前期加密處理經(jīng)過私鑰，后期解密就必須利用對應(yīng)的公鑰完成。

Merkle 樹[2]又名Hash 二叉樹，主要用于存儲Hash值。需要存儲的數(shù)據(jù)被散列后，其Hash 值存儲在Merkle樹的葉節(jié)點(diǎn)，當(dāng)Hash 值在子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)后，原則上將會存儲在Merkle 樹的非葉節(jié)點(diǎn)中。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)層：當(dāng)我們需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合的時(shí)候，采用了先進(jìn)的加密技術(shù)，使Merkle 樹結(jié)構(gòu)的功能得以充分體現(xiàn)，從而對底層數(shù)據(jù)塊予以完整的保存；（2）網(wǎng)絡(luò)層：充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳播以及數(shù)據(jù)驗(yàn)證等3 個(gè)機(jī)制的作用，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更新的協(xié)同性；（3）共識層：充分調(diào)動每個(gè)節(jié)點(diǎn)的活躍性，使他們高效的參與到交易中，進(jìn)而建立一種富有共識度的算法模型；（4）激勵層：為了提高這其中的數(shù)字加密貨幣的效率，我們巧妙地從經(jīng)濟(jì)層面著手進(jìn)行分析，具體而言就是通過經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的分配方式來激勵它；（5）合約層：對于區(qū)塊鏈技術(shù)特有的可編程特點(diǎn)進(jìn)行分析，然后具體投入應(yīng)用；（6）運(yùn)用層：在整體的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中生成的模型有效的映射到每個(gè)對應(yīng)的子系統(tǒng)中。

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的生成過程為各數(shù)據(jù)區(qū)塊依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的流程予以有效鏈接，區(qū)塊頭與區(qū)塊體構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊[3]，時(shí)間戳可以反映出每一區(qū)塊的具體生成時(shí)間，使每一個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性大幅上升，保證數(shù)據(jù)檢索與驗(yàn)證時(shí)間的充足性。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)下的區(qū)塊鏈應(yīng)用分析

區(qū)塊鏈在分布式的交易模式中，具有極大的應(yīng)用前景，不像在傳統(tǒng)模式下的交易過程中需要引入第三方的機(jī)構(gòu)來進(jìn)行信息銜接，而是結(jié)合自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對全過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、論證。由于互聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)生之初就有的信任缺陷，區(qū)塊鏈技術(shù)剛好解決了這一危機(jī)，它巧妙地將密碼學(xué)和數(shù)學(xué)進(jìn)行結(jié)合，制定出一套適合自身發(fā)展的計(jì)算方式。

從本質(zhì)來看，區(qū)塊鏈技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)都以智能設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，都追求去中心化、自治性、市場化、智能化等特點(diǎn)[4]，從而建立相關(guān)的技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)。依據(jù)具體特性可知，二者具有相互對應(yīng)的特征，具體特點(diǎn)分析如表1 所示。

表1 特征對比及應(yīng)用Tab.1 Feature comparison and application

具體描述如：（1）二者對去中心化這一理念都有著相同的體現(xiàn)。因?yàn)樵趨^(qū)塊鏈中，完全不存在中心數(shù)據(jù)庫這一概念，它是由一個(gè)一個(gè)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的整個(gè)信息系統(tǒng)的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的任務(wù)；而新型的能源互聯(lián)網(wǎng)所采用的分布式能源結(jié)構(gòu)以及微電網(wǎng)模式[5]，將消費(fèi)者理念同生產(chǎn)者理念進(jìn)行聯(lián)合式反應(yīng)，從而保證彼此之間的公平公正性。（2）他們自身的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式無不體現(xiàn)著自治性與高度的協(xié)同性。區(qū)塊鏈系統(tǒng)不需要額外的機(jī)構(gòu)管理其運(yùn)行和維護(hù)；而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，由于實(shí)際的應(yīng)用場景，必然需要具備高度的自我調(diào)節(jié)能力以及適應(yīng)能力。（3）這兩種模式都需要建立適用于不同市場的高效實(shí)用的平臺。我們利用區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)，旨在建立一個(gè)公平開放的市場機(jī)制體制，同時(shí)其他的金融產(chǎn)品也可以在這一平臺上進(jìn)行交易；而想要使能源互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)步地向前推進(jìn)，我們需要一個(gè)更加開放的能源市場，因而需要與之對應(yīng)的金融交易平臺。（4）由于二者都是建立在現(xiàn)代信息科技的基礎(chǔ)上，因此他們都有著相當(dāng)程度的智能化特點(diǎn)，這也使其在具體的應(yīng)用中更加的便捷[6]。其中區(qū)塊鏈通過智能合約等專有工具，用以提高合同的實(shí)際執(zhí)行效率；能源互聯(lián)網(wǎng)中存在從發(fā)電環(huán)節(jié)到用電環(huán)節(jié)的多種設(shè)備，如分布式能源、儲能裝置，必須依賴于智能合約才能保障能源系統(tǒng)的交易實(shí)現(xiàn)自動化。

基于區(qū)塊鏈自身適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，無論是多邊的分布式能源交易還是智能化的能源交易市場都將激發(fā)區(qū)塊鏈的技術(shù)潛力。針對能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中各個(gè)模塊存在的問題，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠依靠自身的鏈?zhǔn)教卣骱酮?dú)特的區(qū)塊結(jié)構(gòu)融合到能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個(gè)層面，促使能源互聯(lián)網(wǎng)更高效準(zhǔn)確地投入使用。一方面，基于區(qū)塊鏈自身特點(diǎn)能夠使P2P 網(wǎng)絡(luò)擺脫中心化的束縛，符合能源互聯(lián)網(wǎng)各主體平等分散決策的理念；另一方面，利用區(qū)塊鏈無需第三方的共識機(jī)制，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)多元化、開放化的交易市場，促進(jìn)各主體參與進(jìn)能源交易中，為能源行業(yè)提供一個(gè)市場化平臺，有效提高能源體系的開放性[7]。

4 區(qū)塊鏈技術(shù)能源應(yīng)用場景探討

4.1 可再生能源消納

隨著可再生能源爆發(fā)式增長，可再生能源發(fā)電消納問題凸顯，為了解決這一問題，各地政府也相繼頒發(fā)保障機(jī)制，要求落實(shí)消納責(zé)任權(quán)重實(shí)施工作。可再生能源消納憑證由企業(yè)和用戶自愿認(rèn)購，但存在動力不足，不能二次交易，交易、核發(fā)流程繁瑣，價(jià)格過高，流動性不足以及綠卡開發(fā)系統(tǒng)無法自行認(rèn)證等問題。在保證電網(wǎng)安全的前提下，留出足夠的空間給可再生能源進(jìn)行充分的消納。

結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)提高可再生清潔能源的電網(wǎng)可以消納的空間，進(jìn)而促使憑證在頒發(fā)的過程中完全的公開透明，得到了有效的監(jiān)管和控制，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）通過區(qū)塊鏈的去中心化技術(shù)改變目前偏保守的新能源中心化調(diào)度機(jī)制，增加新能源消納空間；（2）通過區(qū)塊鏈技術(shù)聚合數(shù)量龐大、資源時(shí)空分布差異巨大的各類新能源發(fā)電單元，通過基于區(qū)塊鏈的開放性自組織網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對于新能源匯集點(diǎn)功率的動態(tài)平衡控制；（3）由于新能源抗擾動能力差，容易發(fā)生連鎖脫網(wǎng)事故，目前為了電網(wǎng)事故預(yù)留的備用容量也擠占了部分新能源消納空間，如果通過區(qū)塊鏈技術(shù)聚合各種可控電源和負(fù)荷，并且基于智能合約實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)狀況的自動控制，則有望有效減少不必要的調(diào)度備用安全裕度，進(jìn)一步擴(kuò)大可再生清潔能源的消納空間提高各種資源的利用率。

4.2 需求側(cè)響應(yīng)

現(xiàn)實(shí)的用電往往存在高峰階段與低谷階段，這時(shí)候就需要一個(gè)機(jī)制來對這兩種階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，進(jìn)而確定需要補(bǔ)貼的實(shí)際數(shù)額，而需求側(cè)響應(yīng)通過采取各種不同的獎勵機(jī)制，激勵用戶錯(cuò)高峰用電，進(jìn)而使當(dāng)?shù)氐碾娏?yīng)用達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)。但是在執(zhí)行的過程中仍舊存在兩個(gè)難以協(xié)調(diào)的問題，一方面，廣大的用戶不能在電表中顯示，客戶就無法對這一情況進(jìn)行合理的響應(yīng)；另一方面，由于需求響應(yīng)數(shù)據(jù)往往都是由各大電網(wǎng)公司提供的，很難對其實(shí)施有效的監(jiān)管，而且電網(wǎng)公司做出的聲明也很難在實(shí)際中完全信任。

將區(qū)塊鏈和分布式交易模式進(jìn)行整合之后，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行充分的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享，同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的校驗(yàn)，并且可以根據(jù)區(qū)塊鏈上的共享數(shù)據(jù)自主確定發(fā)電策略和需求側(cè)互動方案，消除用戶對響應(yīng)數(shù)據(jù)的質(zhì)疑。

4.3 綜合能源服務(wù)

當(dāng)前世界各方正在對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)整合，在電力領(lǐng)域的變革也是十分巨大的，綜合能源在這場變革中扮演著十分重要的角色。能源的覆蓋面更加的廣泛、客戶的種類更加的豐富、他們所需要的交易模式更具多樣性，我們也需要建立更加完善的安全保障機(jī)制，使整個(gè)交易能夠?qū)崿F(xiàn)更高的實(shí)時(shí)性，并且能夠?qū)φ麄€(gè)交易體系進(jìn)行全方位的管控。

區(qū)塊鏈在與智能合約、分布式模式下的決策、交易流程的全方位監(jiān)管等方面有著顯著的優(yōu)勢，它能夠使綜合性的優(yōu)勢充分凸顯，信息的及時(shí)性和可靠性得到大大的保障，當(dāng)建構(gòu)起一個(gè)由能源、電網(wǎng)、買賣雙方用戶等不同參與者參與運(yùn)行的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，綜合能源的優(yōu)勢就格外的明顯。另外，區(qū)塊鏈由于開放性特征，能夠更為自由和靈活地聚合管理大量中小型電源資源和負(fù)荷資源，為電力系統(tǒng)提供更高的安全裕度，可以接納更多可再生能源，同時(shí)，區(qū)塊鏈創(chuàng)造的動態(tài)實(shí)時(shí)的容量和電量市場，可以為化石能源參與新能源提供更好的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制，調(diào)動化石能源企業(yè)的積極性。

4.4 數(shù)據(jù)可信共享

原本涉及數(shù)據(jù)的共享，就存在著技術(shù)上的壁壘，加上電力行業(yè)的壟斷，使得這一難題變得更加錯(cuò)綜復(fù)雜，由于缺少相關(guān)的安全監(jiān)控機(jī)制，致使數(shù)據(jù)不能得到充分的利用，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系也就不會那么的緊密，造成生產(chǎn)效率長期保持一個(gè)較低的水平。

以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)架構(gòu)，將整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行、產(chǎn)生的電量費(fèi)用以及不同用戶的信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行整合，在實(shí)現(xiàn)保護(hù)隱私的同時(shí)，又能促進(jìn)數(shù)據(jù)可信度的共享。我們將數(shù)據(jù)的目錄進(jìn)行整理歸納，對數(shù)據(jù)的整個(gè)訪問過程進(jìn)行監(jiān)控，通過一系列程序即可對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲，在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)架構(gòu)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)力歸屬的確定、來源的追溯、可信度的計(jì)算，使數(shù)據(jù)能夠在交易各方之間進(jìn)行充分共享。

4.5 電力交易

隨著對電力市場的深度改革，給予了市場主體更大的自主權(quán)，使他們能夠以更加適合自己的需求進(jìn)行能源交易。在當(dāng)前的交易模式中，交易過程中往往就需要面臨高昂的成本、效率低下的問題，且存在不公平的現(xiàn)象。如果我們將市場主體、交易合約與區(qū)塊鏈進(jìn)行有效結(jié)合，一方面可以大大的提高市場主體的可信賴程度；另一方面也能提高用戶之間的交易隱私，使合約更具權(quán)威性。

將區(qū)塊鏈技術(shù)具體應(yīng)用到電力的實(shí)際交易中，一方面能夠營造一個(gè)更有安全保障的協(xié)商環(huán)境，使簽署缺陷得以改善，提高效率、降低成本；另一方面，也能夠建立一個(gè)有監(jiān)管的技術(shù)機(jī)制。最常見的應(yīng)用是，目前新興的電動車充電的支付方式，通過區(qū)塊鏈技術(shù)很好地解決了充電支付的混亂現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了去中心化的目標(biāo)，建立起了充電網(wǎng)絡(luò)的區(qū)塊鏈應(yīng)用，將賣方、買方以及運(yùn)營商與區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新性的結(jié)合，使計(jì)費(fèi)真正實(shí)現(xiàn)公平公正。

5 基于區(qū)塊鏈的能源交易可行性分析

5.1 交易定價(jià)規(guī)則

5.1.1 交易設(shè)計(jì)

交易設(shè)計(jì)示意圖如圖1、圖2、圖3 所示。

圖1 電能存入設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Electric energy storage design schematic diagram

圖2 撮合交易示意圖Fig.2 Schematic diagram of matching transaction

圖3 確認(rèn)交易示意圖Fig.3 Confirm transaction diagram

5.1.2 定價(jià)規(guī)則

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電力實(shí)際交易情況如圖4 所示中的虛線，該交易模型中傳統(tǒng)能源發(fā)電量穩(wěn)定在250MW，分布式光伏和風(fēng)力發(fā)電作為能源網(wǎng)絡(luò)中的增量補(bǔ)充，由于光照條件和風(fēng)速的影響，分布式光伏與風(fēng)力發(fā)電具有一定的波動性。

圖4 電量交易示意圖Fig.4 Schematic diagram of power trading

在0:00 ～6:00 這6 個(gè)小時(shí)中，受時(shí)間段的影響，光伏、風(fēng)力等各種能源無法充分發(fā)力，用戶對電力需求較少，因此很少按照合約規(guī)定的電力交易價(jià)格發(fā)生電力交易。自7:00 起，用戶的用電需求趨勢開始上升，而此時(shí)光伏、風(fēng)力發(fā)電量增長趨勢緩慢，因此光伏、風(fēng)力發(fā)電可按照合約規(guī)定的較高的價(jià)格出售給電力用戶。自8:00 起，光伏、風(fēng)力發(fā)電呈現(xiàn)較快增長趨勢，可保證供電的及時(shí)性與充足性。這時(shí)，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的交易平臺可以實(shí)時(shí)顯示出用電供需信息，為了吸引用戶增大用電量，采取了降低光伏、風(fēng)力發(fā)電電價(jià)的措施，從而避免能源浪費(fèi)情況的出現(xiàn)。當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電處于一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)時(shí)，交易的價(jià)格亦趨于平穩(wěn)，只是隨著光伏、風(fēng)力發(fā)電量的多少，價(jià)格也有甚微的偏差。在13:00 ～17:00 兩個(gè)時(shí)間段中，新能源發(fā)電會出現(xiàn)發(fā)電量即時(shí)增加的現(xiàn)象，與8:00 時(shí)間段類似，新能源采取壓低價(jià)格的方法，促成電力交易。由于區(qū)塊鏈的電力交易往往發(fā)生在很短的時(shí)間之內(nèi)，這就有利于新能源發(fā)電以及相關(guān)的電力交易也大大縮短了交易時(shí)間。

5.2 交易過程描述

微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)來源于某社區(qū)的分布式光伏發(fā)電站，其數(shù)據(jù)是高度保密的，無法得知具體情況，在此做出簡單闡釋。筆者在撰寫本文時(shí)選擇了光伏發(fā)電的微電網(wǎng)，而且在不同的交易模式中，選擇了分布式的交易模式，在這些用戶中，他們都安裝了光伏系統(tǒng)以及雙向電表，我們安裝雙向電表主要是為了及時(shí)的記錄數(shù)據(jù)，并且它所記錄的與實(shí)際的誤差也很小，幾乎沒有明顯的差異，只是在安裝的規(guī)模上存在差異。這里研究涉及的內(nèi)容僅有光伏發(fā)電系統(tǒng)處于功率輸出的狀態(tài)時(shí)，光伏用戶之間才進(jìn)行電量的買賣。同時(shí)假設(shè)每一用戶采用的均是大電網(wǎng)售電與收購余電電價(jià)中的最佳用電方案。負(fù)荷數(shù)據(jù)如圖5 所示，光伏發(fā)電數(shù)據(jù)如圖6 所示。

圖5 負(fù)荷數(shù)據(jù)Fig.5 Load data

圖6 光伏發(fā)電數(shù)據(jù)Fig.6 Photovoltaic power generation data

依據(jù)用戶當(dāng)天光伏功率圖的走勢與數(shù)據(jù)可知，早7晚6 這一段時(shí)間內(nèi)，用戶的分布式光伏才有功率輸出，因此僅針對這一段時(shí)間中的微電網(wǎng)用戶的買賣電量予以探討分析，如圖7 所示。

圖7 凈光伏發(fā)電數(shù)據(jù)Fig.7 Net photovoltaic power generation data

由圖7 的圖線走勢可知，在某一時(shí)段中，當(dāng)分布式的光伏發(fā)電的實(shí)際輸出功率大于零的情況下，就都被定義為售電用戶（輸出功率大于零指的是輸出凈功率，即減去自身消耗）；分布式光伏輸出功率小于零的均是購電用戶。用戶2 的分布式光伏輸出功率基本保持在大于零的水平上，所以其為代表性售電用戶。其他用戶隨著時(shí)間的變化，其角色也處于不斷轉(zhuǎn)化的狀態(tài)中，保持在一個(gè)均衡的水平。微電網(wǎng)內(nèi)的用戶分布式光伏輸出功率與負(fù)荷特性具有顯著的差異性，所以選擇在這種類型的微電網(wǎng)內(nèi)，我們往往以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)，使微電網(wǎng)內(nèi)部的不同用戶進(jìn)行交易或者合作。

不同時(shí)間段的用戶對電的需求量是不同的，以此為依據(jù)，我們可以將整個(gè)用戶市場簡單的進(jìn)行分類，即買方用戶和賣方用戶這兩種類型，在每一個(gè)不同的交易時(shí)間段，買方用戶和賣方用戶并不是固定不變的，一直是處于動態(tài)變化的，如表2 所示。

表2 凈光伏功率Tab.2 Net photovoltaic power

對表2 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，不難發(fā)現(xiàn)，光伏系統(tǒng)的兩種狀態(tài)，當(dāng)處于輸出狀態(tài)時(shí)，在上午的7 點(diǎn)、下午的5 點(diǎn)、6 點(diǎn)這三個(gè)時(shí)間段，銷售電量竟然為0，而且大部分是來自微電網(wǎng)的購買；在上午的8 點(diǎn)、9 點(diǎn)，下午的1 點(diǎn)、2 點(diǎn)、3 點(diǎn)、4 點(diǎn)這幾個(gè)時(shí)間段中，售電功率遠(yuǎn)大于零，但是購買的電量卻往往更少，這也就是出現(xiàn)的供不應(yīng)求狀態(tài)，致使買方購買的電量需要賣方用戶以及大電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，才能滿足需要；在10 點(diǎn)、11 點(diǎn)、12 點(diǎn)這幾個(gè)時(shí)段的交易狀態(tài)為售電功率遠(yuǎn)大于購電，微電網(wǎng)購電用戶群可以按照內(nèi)部電的最低價(jià)格直接從賣方購進(jìn)需要的電能，而且賣方大多數(shù)將剩余的光伏功率售賣給其他需要購買電的用戶，因?yàn)樵谖㈦娋W(wǎng)內(nèi)部，即使有剩余的電量，也不能夠內(nèi)部之間移轉(zhuǎn)消納，因此不能將其售賣至大電網(wǎng)。

例如，在15:00 時(shí)段中，當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部電價(jià)明確之后，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的平臺匹配流程已完成，用戶1 作為購電方，用戶2 作為售電方，雙方順利達(dá)成交易，并予以智能合約的即時(shí)簽訂，如表3 所示。交易周期為15:00-16:00，結(jié)算期限到16:00。為了使計(jì)算過程變得更簡單，我們往往會采用智能合約的信息表：假設(shè)使用電的用戶客戶端地址為0×01，而在銷售電的用戶客戶端的地址是0×02，進(jìn)行分析之后就會得出一個(gè)信息表。

兩方用戶順利達(dá)成交易之后，智能合約將以上的重要信息予以即時(shí)記錄，兩方交易用戶運(yùn)用私鑰與公鑰，由于雙重加密，使我們簽署的智能合約的保密性、安全性更強(qiáng)。因此，當(dāng)我們在安裝智能合約的時(shí)候，買賣雙方往往都會將智能合約與區(qū)塊鏈進(jìn)行結(jié)合，區(qū)塊鏈系統(tǒng)借助P2P 網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)智能合約在其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫中的同步轉(zhuǎn)移。當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)信息同步至智能合約數(shù)據(jù)后，交易數(shù)據(jù)將被予以打包處理，從而建立一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊，并且采取Merkle 樹形式將數(shù)據(jù)存儲至相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)塊，數(shù)據(jù)區(qū)塊即當(dāng)前區(qū)塊鏈中的全新區(qū)塊，數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈與區(qū)塊鏈末端予以有效鏈接時(shí)，數(shù)據(jù)便無法更改。以Merkle 樹形式為記錄方式的智能合約，葉節(jié)點(diǎn)中的智能合約有大量和表3 中用戶1 與用戶2 交易過程中產(chǎn)生的必要數(shù)據(jù)。

表3 用戶交易智能合約信息表Tab.3 User transaction smart contract information form

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，有一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，那就是平臺服務(wù)商，這是由智能合約的性質(zhì)決定的，其均被平臺服務(wù)商的公鑰與用戶的私鑰作以加密處理，平臺服務(wù)商通常將用戶的私鑰與自身的公鑰進(jìn)行結(jié)合，再應(yīng)用到這一智能合約上，就能夠?qū)⑵浣饷埽?dāng)然也就能夠獲取在智能合約中所實(shí)際的各項(xiàng)交易信息，進(jìn)而對電力工作進(jìn)行實(shí)時(shí)的協(xié)調(diào)。交易完成后，也就是在16:00 這一時(shí)間點(diǎn)，智能合約通過雙向電表，獲取數(shù)據(jù)信息并予以實(shí)時(shí)完整記錄，從而順利達(dá)成交易。在這里我們往往借助預(yù)測誤差補(bǔ)償?shù)哪Ｐ停?dāng)完成每一項(xiàng)具體的交易任務(wù)的時(shí)候，智能合約再根據(jù)它所計(jì)算出的交易信息結(jié)果進(jìn)行分析處理，這樣就能夠使資金轉(zhuǎn)移更加的智能高效。設(shè)此次交易時(shí)段未出現(xiàn)違約事項(xiàng)，則可得到如表4 所示的交易賬戶余額信息。

表4 賬戶余額變化情況Tab.4 Change in account balance

智能合約有一獨(dú)特的屬性，它能夠?qū)⒃趨^(qū)塊鏈中出現(xiàn)的各種程序代碼進(jìn)行規(guī)范的存儲，當(dāng)然這是在對Merkle 樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析應(yīng)用實(shí)現(xiàn)組織的有效存儲，到期限后將會實(shí)現(xiàn)觸發(fā)執(zhí)行的自動化，資金以合同內(nèi)容予以自動轉(zhuǎn)移，從而保證交易的正常行進(jìn)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)保證了交易的高效性、高誠信，因此運(yùn)用先進(jìn)的區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)之間電力交易的高度自動化。

5.3 可行性分析

當(dāng)我們對分布式的交易模式進(jìn)行效益性檢驗(yàn)時(shí)，得出的結(jié)果也實(shí)現(xiàn)了我們的預(yù)期，這一檢驗(yàn)建立在區(qū)塊鏈的技術(shù)之上，對微電網(wǎng)的交易進(jìn)行成本分析、效率對比等，結(jié)果達(dá)到了預(yù)期。對用戶而言購買成本大幅降低，而用電效率卻并沒有下降，反而有些許幅度的上升，這也實(shí)現(xiàn)了我們預(yù)期的目標(biāo)，降低微電網(wǎng)與大型電網(wǎng)之間的力量角逐。

在知悉這一利益之后，諸多企業(yè)紛紛投入到能源互聯(lián)網(wǎng)中，使區(qū)塊鏈技術(shù)廣泛應(yīng)用，比如：可交互電網(wǎng)平臺TransActive Grid 地址位于紐約布魯克林Gowanus 和Park Slope 街區(qū)，由區(qū)塊鏈開發(fā)公司Consensus Systems和美國的一家能源公司L03 Energy 合作建立，目的是為少數(shù)住戶提供服務(wù)，使平臺上的各個(gè)新能源的發(fā)電用戶與用電用戶能夠不通過第三方限制，隨時(shí)隨地進(jìn)行新能源的交換。

以區(qū)塊鏈系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在澳大利亞內(nèi)陸，美國的一家公司Filament 于各個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置了一系列叫做“taps”的檢測裝置當(dāng)作實(shí)驗(yàn)，該檢測裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的工作情況，并且傳遞情況信息于遠(yuǎn)在200英尺的另一個(gè)檢測裝置，公司為此創(chuàng)建了對應(yīng)的通訊機(jī)制。一切用戶都能夠在區(qū)塊鏈系統(tǒng)里傳遞互享信息與數(shù)據(jù)，利用電腦、IPad、手機(jī)等連接相關(guān)設(shè)備。信息會被分別傳遞到用戶、電網(wǎng)維護(hù)公司、媒體、政府手上。

為了在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中達(dá)到向個(gè)體消費(fèi)者新能源的直接交易的目的，歐盟Scanery 項(xiàng)目打算給予能源供應(yīng)者一些獎勵，獎勵品和區(qū)塊鏈中的NRG 幣相類似，而且它也會嘗試定時(shí)的監(jiān)控消費(fèi)狀況，每間隔15min 就對交易系統(tǒng)進(jìn)行一次分析，進(jìn)而得出當(dāng)前的消費(fèi)狀況。當(dāng)前，德國的電能提供廠商RWE 正著手探究以區(qū)塊鏈作為基礎(chǔ)的電動汽車充電站的收費(fèi)形式。

從前述的每個(gè)實(shí)例中進(jìn)行分析，很明顯現(xiàn)在已經(jīng)有很多公司開始將區(qū)塊鏈加入到能源互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)一步的提升能源互聯(lián)網(wǎng)的使用價(jià)值，但仍需作進(jìn)一步的探索和實(shí)踐。

6 總結(jié)

本文首先詳細(xì)闡述了區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)理論，主要包括非對稱加密算法理論與實(shí)現(xiàn)流程、Merkle 樹的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)建步驟、智能合約執(zhí)行模型。然后從區(qū)塊鏈系統(tǒng)各層的功能、層與層以及與整體的構(gòu)成關(guān)系的角度，對區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)構(gòu)以及原理進(jìn)行了詳細(xì)的論述，緊接著將區(qū)塊鏈技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)各自的特點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，整理出了兩者的內(nèi)在一致性，在進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以及協(xié)調(diào)之后，便于在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。之后探討了區(qū)塊鏈技術(shù)能源應(yīng)用場景，主要包括可再生能源消納、需求側(cè)響應(yīng)、綜合能源服務(wù)、數(shù)據(jù)可信共享和電力交易5 個(gè)場景。最后一步是我們要制定更加詳細(xì)準(zhǔn)確的交易規(guī)則、市場定價(jià)規(guī)則，同時(shí)對建立在區(qū)塊鏈上的能源交易進(jìn)行可行性分析。