能源系統中的區塊鏈:概念應用與展望

能源系統中的區塊鏈:概念應用與展望

智能系統中的區塊鏈來自Ulam烏拉姆00:0011:44

第一篇論文已經講完,現在我們換一篇論文《能源系統中的區塊鏈: 概念、應用與展望》

能源系統中的區塊鏈:概念應用與展望

美國著名學者傑里米!裡夫金在其著作《第三次工業 革 命》 一書中首先提出了“能 源 互 聯 網” ( Energy Internet) 的概念和願景,在國內外引起了廣泛關注。文獻[2]給出了能源互聯網的初步定義: 能源互聯網是以電力系統為核心,以互聯網及其他前沿信息技術為基礎,以分佈式可再生能源為主要一次能源,與天然氣網絡、交通網絡等其他系統緊密耦合而

形成的閉環運行的複雜多網流系統。能源互聯網將改變傳統的電、熱、冷、氣等能源“平行流動”的狀況,實現在生產、輸送、存儲、消費等各個環節的耦合,使得不同形式能源在諸多環節可相互轉化,實現多流網絡的協同運行。能源互聯網不僅可在工業系統中應用,也可在居民區甚至家庭內實施。到目前為止,對能源互聯網的研究總體上尚處於理論研究和架構設計層面,真正運行的能源互聯網尚很鮮見。

能源系統中的區塊鏈:概念應用與展望

能源互聯網可實現能量與信息的高效傳遞,但能源行業的價值鏈並沒有打通,源、網、荷、儲等多個環節還未能深度融合,各個環節之間的交易存在廣泛的摩擦。隨著能源互聯網中的分佈式電源、儲能、電動汽車、電轉氣等設備的快速發展,能源消費者可能同時成為生產者,參與者的身份逐漸多元化。能源互聯網因參與主體多,系統複雜性強,以及身份的模糊性、資源的多樣性及分佈性等特性,導致能量流、信息流、資金流的流向複雜,在能量流動和價值流動過程中交易管理等成本大大增加。以電力市場環境下的電力調度為例,調度中心一直被人詬病採用的調度方式不公平、不透明; 事實上,即使調度是公平的,外界也不會相信,這種信任問題是中心化調度方式所導致的。如何適當監督調度機構並要求其披露相關信息給市場參與者,以便讓參與者信任調度中心,是一個相當困難的問題。能源互聯網可以實現能量與信息的高效傳遞,但參與主體之間存在的信任問題會給交易帶來很高的附加成本。

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區塊鏈基於密碼學原理解決交易過程的所有權確認問題,保證交易系統對價值交換活動的記錄、傳輸、存儲結果都是可信的。區塊鏈記錄的信息一旦生成將永久記錄,且無法篡改。區塊鏈被認為是繼大型計算機、個人電腦、互聯網、移動/社交網絡之後計算範式的第 5 次顛覆式創新,是人類信用進化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行貨幣信用之後的第 4 個里程碑。

能源系統中的區塊鏈:概念應用與展望

區塊鏈目前主要應用於金融業,不過國內外已開始研究“區塊鏈 + 能源”並取得了初步成果,尚處於概念證明階段或前期研究,沒有商業化應用報道。Grid Singularity 公司開發了能源支付捐贈平臺,捐助者可將錢直接發送到比特幣驅動的預付費電錶,無須通過中介組織,保證捐贈款不會被挪用。能源公司 LO3 和 區 塊 鏈 公 司 ConsenSys 一 起 開 展 了

TransActive Grid 項目,驗證了基於區塊鏈技術的分佈式 P2P 能源交易可成功將居民家中太陽能板產生的過剩電能賣給鄰居。目前,西門子公司的 next47部門也加入了 TransActive Grid 項目。德國 RWE 與區塊鏈公司 Slock. it 合作研發出基於區塊鏈技術的電動汽車支付系統 Block Charge,用戶直接與機器,而非與人或公司簽訂合同。美國的 Filament 公司計劃在澳洲利用區塊鏈技術和物聯網技術,通過在電線杆上裝設的傳感設備,將其數據通過區塊鏈傳輸出去,以及時報告停電隱患。在物聯網中,Filament 採用無線傳感器組件,使

各個智能設備進行獨立溝通和交互。同時,這些智能設備還能進行價值交換,包括比特幣、數據和網絡接口在內的多種內容都能進行交換。另外,設備間的交易是由智能合約直接管理的,因此是自動執行的。美國的 IDEO CoLab 採用區塊鏈技術和物聯網設計了基於區塊鏈技術的太陽能電池板設備,利用 Filament的接口直接與納斯達克平臺聯繫,在追蹤記錄發電量的同時自動形成可再生能源證書/補貼( RECs) 。這可以激勵可再生能源市場的發展,並保證 RECs 市場的透明性。國網浙江省電力公司電力科學研究院承擔了國家電網公司第一個區塊鏈科技項目,是國內最早將區塊鏈應用於能源互聯網的科研機構。萬向區塊鏈實驗室將投資 2 000 億元在杭州建設新聚能城,在雲端使用區塊鏈技術,來重構“數字化城市”,建設集物聯網、互聯網、車聯網於一體,以研發、孵化、轉化、生產、運營為生命全週期,以智能生活、智能交通、智能服務為內容的萬物互聯互通的智能城市。

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能源區塊鏈實驗室將建成能源區塊鏈主鏈,發行以 核 證 碳 減 排 量 ( Chinese certified emission reduction,CCER) 為基礎資產的數字資產即碳票,並以碳票為應用結算單位。介紹了碳排放權認證、信息物理系統安全、虛擬發電資源交易以及多能源系統協同等應用場景。

區塊鏈技術在金融等行業已有較多應用,且有些已經商業化。本節對區塊鏈技術在能源領域的應用進行展望

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當市場收益隨著經濟向好逐漸增加時股市就會上漲同時人們會根據現有的趨勢抱有對未來更好的預期繼續增加投資熱情,隨著經濟週期的高漲過程投資熱情同樣高漲,任何東西,只要需求增加價格就會上漲表現出來的往往是股票價價格在經濟復甦和上行過程中高於市場收益所得到的理性價格。

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1、P2P 電力交易

TransActive Grid 項目考慮鄰近電力公司之間的電力交易,把電力當作普通商品來處理,未考慮網絡安全約束。在 P2P 電力交易中考慮安全約束,並進行阻塞管理; 不過,該文認為在缺乏中心化機構管理的情形下,電力市場交易主體之間存在信任問題。事實上,區塊鏈的主要特徵就是提供了信任機制,如果講在區塊鏈上進行交易存在信任問題,那隻能說明區塊鏈設計得不夠合理。另外,該文提出的弱中心化機構和傳統的中心化機構的主要區別在於

能夠更好地保護用戶隱私,不過該文所述的弱中心化交易機構需要設置進入門檻,從而就需要一個身份認證中心,這樣的身份認證中心仍然面對隱私洩露風險。因此,從隱私和安全校核的角度來看,採用區塊鏈技術開發電力交易平臺未必合適。P2P 電力交易的思路擯棄了交易中心模式,筆者認為在 P2P 交易框架下如要考慮安全校核,交易就必須程序化且軟件代碼公開,這樣才符合區塊鏈的思想。P2P 電力交易的理想應用場景為含有分佈式電源和/或儲能等有供用雙方且可以形成自治的微網環境。考慮到電力系統的安全性要求,主網的電力交易不適於採用 P2P 交易模式。


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