“區塊鏈+能源”技術創新應用的若干問題

■華北電力大學能源互聯網研究中心 曾鳴 張碩 許彥斌

近年來，隨著新興數字信息技術的迅猛發展，數字革命將為能源電力工業的新業態、新模式打造提供全新解決思路與技術方案，數字革命與能源革命的融合將進一步加深。其中，區塊鏈作為具備可追溯、防篡改、高可靠性等優勢的信息技術，推動區塊鏈技術在能源電力工業中的應用可加速能源電力的智能化轉型升級，使得能源生產、輸配、交易、消費以及監管等多環節朝著更加安全、環保和高效的方向發展。

“區塊鏈+能源”的背景

“區塊鏈+能源”模式的提出

2019年10月24日，習近平總書記在中共中央政治局第十八次集體學習中提出，要構建區塊鏈產業生態，加快區塊鏈和人工智能、大數據、物聯網等前沿信息技術的深度融合，推動集成創新和融合應用。2020 年4 月20 日，國家發展改革委明確將“區塊鏈”納入新型基礎設施中的信息基礎設施范圍，標志著區塊鏈行業走向深入融合階段。2022年1月30日，中央網信辦秘書局等16部門聯合公布《關于印發國家區塊鏈創新應用試點名單的通知》，確定15個綜合性和164個特色領域國家區塊鏈創新應用試點名單，其中包含11 個“區塊鏈+能源”項目。

“區塊鏈+能源”模式的定義

“區塊鏈+能源”是區塊鏈技術與能源生產、傳輸、存儲、交易、消費等環節深度融合發展的能源產業新形態和新模式，可從物理、信息和價值3 個層級來理解“區塊鏈+能源”。其中，物理層是指實現了物理世界能源系統到網絡數字空間的映射；信息層是指實現了能源系統的網絡安全和數據可信共享；價值層是指在實現了能源生產者、消費者、監管者等多類主體在各類業務場景下的激勵相容與高效協同。

“區塊鏈+能源”的價值內涵

（1）提升協同自治效率

區塊鏈技術不依賴于中心化的服務器或管理機構，通過分布式核算和存儲技術，使每個節點均可實現信息驗證及管理，可有效打通電、熱、氣等異質能節點間的技術壁壘，進而創設一個公開的、可直接溝通的平臺，使得大范圍交流和資源配置成為可能，從根本上提升了不同能源種類和不同節點間協同合作的效率。

（2）提升數據開放程度

區塊鏈系統實現了不同能源子系統中各類節點的開放、平等連接，各節點數據資產可進行點對點自由流通，有效降低中間流通成本，進而使各節點更充分地使用已有數據資源，減少數據采集方面的重復勞動，而把精力重點放在數據價值發掘上，有效打通電、熱、氣等異質能間的數據流，徹底盤活數據價值。

（3）提升系統運營效率

區塊鏈技術依靠共識算法、驗證機制等形成的智能合約，無須第三方中介平臺驗證，推動了電熱氣不同能源系統間的物流、業務流與資金流的融合，確保各節點交易自動執行，提高交易流程的自動化水平，有效提升了能源系統運營效率、降低能源生產和傳輸企業的運營成本。

（4）提升信息安全水平

一方面，基于默克爾樹形成的區塊鏈數據結構，具有很好的溯源性，鏈條由多節點共同維護，使得信息很難被篡改，確保了能源系統中各節點信息的可驗證性；另一方面，區塊鏈中非對稱密碼等技術的應用可有效控制各節點的訪問權與訪問范圍，有效保障了能源系統中生產者與消費者的隱私安全。

“區塊鏈+能源”的主要應用場景

綠電交易場景

區塊鏈技術在綠電交易中可應用于數據管理、交易執行、交易監管、權益保障4方面。

在數據管理方面，去中心化的結構令區塊鏈上的數據具有極強的冗余度，各節點地位均等、數據相同，任何節點數據丟失都不會影響整體信息安全，進而可以最大程度確保綠電交易的數據安全。

在交易執行方面，區塊鏈通過內部的共識機制、智能合約等可支持交易主體實現自我驗證，無需第三方背書，利用區塊鏈技術設置共識機制與智能合約，綠電認證與交易均在全網共識基礎上完成，確保其可靠規范運行。

在交易監管方面，基于區塊鏈的信息共享性，將綠電生產、認證、流向等信息置于區塊鏈上，能夠實現網絡各節點互相監督，為監管部門對綠電監管提供重要依據。

在權益保障方面，區塊鏈信息追溯性可保證鏈上的數據始終處于不可篡改的狀態，任何的非法操作均被禁止，從根本上保障鏈上數據安全?；谠撎匦?，可以防止未經共識的數據修改，避免綠電認證數量或交易過程被惡意篡改，維護市場主體的合法權益。

分布式能源交易場景

區塊鏈技術在分布式能源交易中可應用于交易模式、交易管理、合約制定、交易監管4方面。

在交易模式方面，應用區塊鏈去中心化的分布式存儲機制和鏈式結構以及區塊鏈去中心化的點對點傳輸機制，可實現系統中各分布式交易主體及相關設備節點數據實時傳輸與互聯互通，為點對點交易模式提供重要技術支撐。

在交易管理方面，區塊鏈的信息共享和信息追溯機制可應用于分布式能源交易系統管理中信息的存儲、更新、查詢和維護等環節，實現了交易信息的準確與高效管理。

在合約制定方面，智能合約技術的應用可有效簡化交易中心等中介平臺冗長的業務處理流程，縮短用戶的交易時長，降低主體間交互交易成本，大幅提升交易效率，提高能源交易中主體與用戶參與交易的積極性，激發能源市場活力。

在交易監管方面，區塊鏈技術的信息共享機制可確保數據透明，有助于解決能源交易中的信息披露問題；匿名機制可保護用戶隱私，保障各參與主體的隱私信息；而信息可追溯機制則有助于解決能源交易中信息造假的監管問題。

儲能運營場景

區塊鏈技術在儲能運營中可應用于共享儲能業態發展、儲能設備信息管理、儲能監管運營3方面。

在共享儲能業態發展方面，基于區塊鏈技術的共識機制和智能合約機制，可建立無需第三方信任機構的共享儲能平臺，通過能源儲備共享，可大大降低能源儲備的投入成本，提高現有能源儲備設備的利用率，充分挖掘能源儲備裝置的經濟效益，實現新能源發電企業和能源儲備電站的共贏，促進大規?？稍偕茉吹牟⒕W消納，為區域電網提供堅強支撐的同時，有效減少棄風棄光，提升對清潔能源的消納能力。

在儲能設備信息管理方面，基于區塊鏈的儲能管理平臺，將采購、物流、交易、維護等環節的關鍵數據上鏈存證，記錄和共享各環節的最新業務狀態，穿透式掌握所有環節的情況，形成質量管理全閉環，為儲能設備的安裝位置、設備狀態、歷史交易等信息開展全面管理服務。

在儲能監管運營方面，應用區塊鏈技術可在換電產業上下游建立良好的溝通渠道，通過與金融機構、質檢機構進行數據共享，實現對儲能資產全方位鏈上數據分享，提高對儲能設備監管的可信性和可靠性，有助于明晰運營責權。

一次能源供應場景

區塊鏈技術在燃氣、煤炭等一次能源供給中主要可應用于管網建設與維護、能源調度、客戶安全管理、碳排放數據監測4方面。

在管網建設與維護方面，利用區塊鏈技術可將管網工程信息公開共享，減少管網路徑規劃中的沖突，同時其信息追溯機制也保證了后期管網維護的準確性與可靠性。

在能源調度方面，基于去中心化和信息共享機制，區塊鏈技術能夠將供需雙側各個節點緊密聯系在一起，實現多地的信息共享，進而有效掌握各節點能源需求缺口，為高效能源調度分配提供決策支撐。

在客戶安全管理方面，區塊鏈的信息共享機制可為客戶、企業及第三方之間架起溝通的橋梁，其信息追溯機制又可讓每一筆“賬”真實可查，同時其隱私保護機制亦滿足用戶信息安全需要。

在碳排放數據監測方面，應用區塊鏈技術，可保證一次能源使用中的碳排放數據的真實性、公開性和透明性，同時又能保護企業隱私數據，能有效降低碳排放數據監管難度，提高監管效率。

電碳融合場景

區塊鏈技術在新型電力市場和碳市場融合場景中可應用于碳排放數據管理、碳資產治理、監管考核3方面。

在碳排放數據管理方面，基于區塊鏈技術開展數據計量、綠電溯源、碳足跡追蹤、碳排放核查等服務，可實現電力生產中的碳排放可測量、可追蹤、可分析和可展示，保障各市場主體的電力碳強度數據安全可信。

在碳資產治理方面，區塊鏈技術中智能合約在碳交易、碳匯等方面的應用，可在提升碳資產管理與交易的透明化程度的同時，有效節約交易時間和交易費用，進而提升碳資產治理效率和碳市場活躍度。

在監管考核方面，區塊鏈技術可將監管政策等內容納入智能合約系統中，智能合約會自動核對、記錄買賣雙方的交易信息，相關行為會被實時記錄到區塊鏈系統中，這樣可以最大程度地實現對參與碳市場交易行為的企業信用進行監管，為用戶征信查詢、客觀評價提供真實數據?！?/p>