区块链赋能能源交易，需要突破哪些技术难点？

本文转载自迈能科技微信公众号原创

近期，由上海市科学技术委员会资助的科研项目课题“基于区块链的分布式能源交易技术研究及应用”顺利验收，该课题由泰豪软件子公司迈能科技独立完成。

针对能源市场供需不平衡、信息不对等、生产分散化的问题，课题组从2018年起历时三年，实现了能源区块链关键技术前瞻研究、平台研发以及园区应用，完成了项目正式验收，填补了国内区块链技术在能源领域应用研究的空白。

顶设——从能源区块链出发

区块链技术在能源互联网中的应用被统称为“能源区块链”。

区块链技术的兴起，为构建能源互联网可信、点对点的交易提供了技术基础，有利于提高能源消费侧和能源供给侧的透明度，精简能源交易步骤，大幅提升能源利用率，并显著提高可再生能源、能效和清洁能源资产等纳入电网运营的能力，在能源优化配置方面有着重要的作用，也是能源互联网未来应用的重要技术解决方案之一。

背景——电力市场交易的现存困境

电力市场主要包括中长期市场、现货市场、辅助服务市场、容量市场等。现货市场是电力市场体系的重要环节，对于电力市场的开放、竞争、有序运行起到了基础性的支撑作用，也是协调市场交易与系统安全的关键所在。现货市场主要开展日前、日内、实时电能量交易和备用、调峰调频等辅助服务交易。

现有电力交易市场以中长期的计划交易为主，现货电力交易相对缺失，而且在期货与现货的电力市场博弈中，市场滥用的问题在期货交易中尤为明显，不利于构建现代化的电力交易市场。

• 2015年3月，国务院发布的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》要求通过还原电力的商品属性，实现电力供应由传统计划模式向市场交易模式的逐步转变，提出了以中长期交易规避风险，以现货市场发现价格的“现货+中长期”的市场联合运营模式。
• 2017年9月，国家发展改革委、能源局发布的《关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》选择了广东、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃八个电力现货市场首批试点地区，要求组织市场主体开展日前、日内、实时电能量交易，实现调度运行和市场交易有机衔接，建立安全约束下的现货市场出清机制和阻塞管理机制，形成体现时间和位置特性的日内分时电价机制。
• 2017年10月发布的“取消跨省发电、供电计划和省级发电、供电计划备案核准”中要求建立完善购电制度，保障清洁能源上网，规范电力市场主体行为，加强电力行业信用监督，形成市场性质的电力交易防护。

我国积极推动完善电力市场的初衷在于考虑到电力中长期市场的期货交易对冲市场价格波动风险的金融属性，而电力现货市场是对其有效、有益的补充方式。但电力现货交易对交易监管、金融结算以及法律法规等配套机制的要求也很高。

因此，在新一轮电改背景下，如何在遵循市场经济规律和保障电力系统稳定运行的前提下，构建高效、完善、有序、稳定运行的电力现货市场显得尤为迫切。

机遇——区块链赋能能源交易

能源行业采用区块链技术的目标是提供一种点对点的的能源交易平台，能源供应合同可以直接在生产者和消费者之间传达。区块链技术有助于加强能源消费者和生产者的市场参与度，这也使消费者直接拥有购买和销售能源的高度自主权。区块链技术能源领域显示出强大的应用潜力，除了可以执行能源供应交易外，区块链技术还可以提供计量，计算和结算流程的基础。

因此，区块链技术与分布式交易在公开、对等、互联共享等方面存在契合性，两者结合能够发挥多项优势。

• 交易成本降低：

区块链去中心化的特征使得各用户节点无需相互信任即可完成交易。默克树等加密算法进一步保障双方在无三方监管的情况下参与交易的安全可靠性，降低了信用成本和管理成本。

• 交易形式多样：

区块链为交易提供了一个可信的广播及存储平台，参与到该平台的用户可以进行点对点的直接交易，增强了能源供应商与需求侧用户之间的互动，改变用户参与交易的形式。

• 能源选择多类型：

区块链中的数据具有追溯性，消费者可知道其购买的电力为常规能源电力或者是风电、光伏电力。从而拥有更多的能源选择。同时，区块链的工作量证明机制、互联共识记账、智能合约、密码学等技术，为其应用到分布式交易提供了保障。

区块链技术同能源互联网概念有较强的内在一致性，智能合约得以实现无人化智能能源互联网。

在能源互联网的应用上，区块链主要具有以下技术优势：

• 分布式能源交易和供应体系

金融领域的获得的区块链技术应用经验可以应用于能源领域。区块链技术能够支持去中心化的能源供应系统。这将有助于简化多层系统，其中电力生产商、配电系统运营商、传输系统运营商和供应商，通过区块链网络直接将生产者与消费者联系在各个层次上进行交易。

• 在区块链技术和智能合约的帮助下有效控制能源网络

智能合约将向系统发出信号，制定如何启动交易的规则。此类流程将基于智能合约的预定义规则，可以确保多有的能量和存储流都是自动控制的。这有助于平衡供给和需求。例如，当产生比需求更多的能量时，智能合约可以确保这些多余的能量被自动地传送到存储器中。

• 能源流的安全存储

将所有能源交易数据分散的存储在一个区块链上将有可能保持所有能量流和业务活动的分布式和交易记录。由智能合约控制的能量和交易流可以防篡改的方式记录在区块链上。因此，分布式能源市场的逐步数字化，为区块链技术提供了创新开发和新商业模式的难得的机遇。

挑战——技术难点与核心突破

2019年在中央政治局第十八次集体学习时习近平总书记强调，“把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口”“加快推动区块链技术和产业创新发展”。然而从2018年6月起，课题组已经开始关于能源区块链的研究，可谓是极具前瞻性和创新性。这也是项目难度所在。

课题组需要基于区块链的创新分布式能源交易模式，研究如何实现能源交易的分布式记录、管理及结算执行，并大幅度提升分布式能源交易效率。同时，需要深入研究未来分布式能源交易市场（中长期、短期、实时市场）中基于区块链的去中心化信任、实时同步和交易机制，推动解决在保护隐私的基础上如何保证交易的公平、公正与公开。  区块链技术在当时还十分超前，概念到实际成果的转化艰难，可参考的实际项目案例又极少，但课题组仍突破困难屏障，一步一个脚印按期完成了课题研究。

创新——优秀的项目课题成果

分布式电力交易平台

交易平台基于区块链的分布式能源交易平台，将可再生能源发、用电结算信息发送至区块链平台，区块链通过电子签名技术对分布式能源核发消纳凭证，分为发电和用电凭证。发用电双方可以通过发电和用电凭证进行电力交易。

• 发电凭证带有发电单位的签名，可以作为核算的依据。
• 用电凭证带有交易时间、电量、电价、通道等信息。

通过区块链可信存证和电子签名，就可以实现分布式能源电力消纳凭证的溯源与统计，确保凭证信息不可伪造，保障了交易的公平公正公开。

多项知识产权

课题研究发表了1项软件著作权及1篇专业学术论文《能源区块链前景应用场景探究》，针对课题研发的专利技术进行知识产权申请。

示范园区应用

目前，课题组研发的分布式能源交易平台已应用于南昌伍玖零创意园区，示范结果显示系统运行正常，可实现基于区块链的分布式能源交易的关键业务。

“基于区块链的分布式能源交易技术研究及应用课题”是迈能科技独立承担研究的首个省级项目，历时虽久，但稳扎稳打，协助开创了分布式区块链能源交易研究的先河，将为能源行业即将到来的分布式交易做了技术上的准备。同时，泰豪软件和迈能科技证明了其作为独立研发企业，深耕能源和电力行业的资质和能力，为抢占未来市场先机奠定了坚实的基础。

“基于区块链的分布式能源交易技术研究及应用”为项目“基于用户端的能源区块链关键技术研究”的子课题之一（项目编号18DZ1203500），该项目联合了上海能链众和科技有限公司、上海电器科学研究所、上海市发展改革研究院共同研发完成。