能源互联网中的区块链技术框架及应用分析

摘 要：经济社会的发展以及能源结构调整的深入使我国能源转型成为必然，能源互联网建设是其主要措施，而能源互联网依托的核心技术就是区块链技术。本文通过研究区块链技术的含义、特点以及内部技术框架，探讨此技术在能源互联网中的运用实绩以及发展前景，以期为推动能源供给侧改革提供资料参考。

关键词：能源互联网;区块链;多能源系统

比特币于十年前发行起就备受人们关注，区块链作为核心技术也开始引起广泛注意。我国能源供给侧改革的深入发展、产业结构调整迈上新阶段，能源互联网建设作为重要内容也有了新的发展方向，大量相关工程逐步发展运行，而区块链作为其中极为重要的一环其发展成为研究的重点。[1]

1 区块链

1.1 含义

区块链，即去中心化的，公开且透明的数据库，其去中心化的特点最早应用于货币以及支付手段。[2]其数据公开透明，具有很高的可信度，在货币及支付手段外也开始在其他类型资产和领域得到应用，如货币、市场外的医疗、学历鉴定、网络安全、公证、租赁等众多领域。

1.2 特征

1.2.1 开放、共识

区块链网络不限制界限，任何人都可以参与其中，每台设备都是众多节点中的一部分，其数据库拷贝所有节点共享。共识机制使整个区块链被各个节点共同维护，即使其中某一节点出现问题也不影响其他节点的运作。

1.2.2 去中心化

去中心化是区块链最核心的特点之一，因为它作为端到端的网络不需要中心化的设备，也不需要中心化的管理机构，节点之间仅需要通过数字签名进行数据交换，流程也严格遵守系统规则，节点之间根本无法做到互相欺骗，去信任的特点得以体现。

1.2.3 透明、匿名

区块链中的所有数据都是公开透明的，运行的规则也向所有人公开，这就使得区块链中的所有交易都在大众视野范围内。且其去中心、去信任的特点使得各节点都是匿名状态，无需公开身份。[3]

1.2.4 不可篡改

因为区块链由所有节点共同维护，因此单个或者几个节点的数据更改对其他节点根本不会造成任何影响，而区块链中一半以上的节点在同一时间进行数据修改是不可能实现的。故此，区块链中的任意一笔交易都是可追溯的。

1.3 技术框架

数据层——区块数据、数字签名、非对称加密、哈希函数等（用于储存数据）。

网络层——P2P网络（用于完成共识算法、加密签名等工作）。

共识层——工作量、股权授权证明等（用于达成共识机制）。

激励层——分配机制、发行机制（提出两项机制）。

应用层——用于完成转账、记账以及智能化合约，与客户端完成。

2 区块链技术在能源互联网中的应用前景

2.1 应用现状

能源互联网领域的区块链技术发展已经有了新的进展，部分欧美发达国家如德国、美国比利时等已经在能源领域取得进展。[4]我国的区块链发展起步较晚，但是我国区块链技术应用成果也相当显著：

（1）匹配分析能源互联网以及区块链特征，探索能源和互联网中区块链技术的实际运用模式，设计出区块链技术在市场交易、需求侧管理、电力市场、电能计量等领域的实际运用场景。

（2）我国部分企业以及一些科研机构已经建立实验室专门研究分析能源互联网中的区块链技术运用。如大同市政府于2016年6月投资建立的北京大同区块链技术研究院，浙江省电力公司电力科学研究院于2017年9月创立的能源区块链研究团队等。

2.2 发展前景

（1）能源供给。能源供给的发展趋势为分布与集中两相结合，区块链中信息更新的实时性可以实现分布式与集中式间信息共享的实时性，有效避免重复建设多种能源造成的浪费。

（2）能源输送。能源输送领域中的参与者众多，竞争极为强烈，区块链的去中心化和去信任使得参与者之间的交易透明公开，参与者之间强制信任，这样有利于提升多种能源的协调性以及整个输送系统的效率。

（3）能源分配。能源分布式特征使能源分配结构造成了改变，能源系统计量也因多种能源转化而被提出更高的要求。区块链技术的应用自动执行能源分配，使能源广泛共享，显著提升能源分配效率以及合理性。

（4）能源消费。区块链技术实行分布式账本、智能化合约，能源消费侧以及供给侧的透明度得到极大提升，的一种能源间的利用更加合理，交互性更强。[5]

（5）能源交易。国内外发展现状使得能源交易中的区块链技术运用成为必然，包括国家间、企业间、系统间的能源交易模式等。

电力市场发展迅速、能源供给侧改革如火如荼，在此背景下，区块链技术成为研究发展的极为重要的一环。本文在区块链含义、特色以及技术概念的探讨基础上分析其在我国能源互联网建设中的实际运用，并构想了此技术在能源供给、能源输送、能源分配、能源消费、能源交易等多领域的发展前景，希望可以推动区块链技术在更多领域的实际运用。

参考文献：

[1]龚钢军，张桐，魏沛芳，苏畅，王慧娟，吴秋新，刘韧，张帅.基于区块链的能源互联网智能交易与协同调度体系研究[J].中国电机工程学报，2019，39（05）：1278-1290.

[2]郭鹤旋，鲁斌.基于交叉区块链的能源互联网信息物理安全防御框架[J].电脑知识与技术，2018，14（23）：7-9.

[3]马天男，彭丽霖，杜英，苟全峰，王超，郭小帆.区块链技术下局域多微电网市场竞争博弈模型及求解算法[J].电力自动化设备，2018，38（05）：191-203.

[4]武赓，曾博，李冉，曾鳴.区块链技术在综合需求侧响应资源交易中的应用模式研究[J].中国电机工程学报，2017，37（13）：3717-3728.

[5]曾鸣，程俊，王雨晴，李源非，杨雍琦，窦金月.区块链框架下能源互联网多模块协同自治模式初探[J].中国电机工程学报，2017，37（13）：3672-3681.