【區塊鏈+電力能源】鏈博科技“區塊鏈+產業”鏈改系列報告03

1.引言


自改革開放以來,我國國民經濟得到了迅速發展,而全國經濟的加速增長,也帶動了電力需求的加速增長。高速增長的電力需求不斷給電力的生產、運輸、銷售提出了新的要求,使得電力市場迅速發展;但另一方面,電力交易存在的交易成本高、能源浪費等現象日益嚴重,不利於人類社會的可持續發展。


為了進一步構建清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系,國家大力推進能源互聯網的試點與示範工程,積極探索支撐能源互聯的新技術、新模式、新業態。電力能源作為能源中的主力軍,走在了可持續能源改革的最前方,2016年,國家發佈了《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,要求實現“設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放”,拉開了電力體制改革的序幕。


隨著區塊鏈技術的發展成熟,各方也在積極探索區塊鏈在電力能源領域的應用。2019年10月24日的重要講話所提到的區塊鏈應用“六大場景”中,將能源電力歸在了六大場景中的“智慧城市”部分。在新的政策背景下,區塊鏈+電力能源會有怎麼樣的新碰撞,這將是區塊鏈從業者必須深入思考的課題。


2.電力能源行業現狀


2.1 電力能源行業總體發展情況


(1)用電量與發電量持續增長


電力作為國民經濟和產業發展的基礎,也是居民日常生活的必需品,與社會經濟息息相關。近年來,我國國民經濟穩定發展,而經濟的發展也帶來了電力需求的增長,從而促使用電量和發電量持續增長。在2006年至2016年10年間,我國全口徑發電量和用電量持續穩定增長,數據增長在十年間達到100%。可以預見,在我國總體經濟長期向好,增幅穩定的情況下,電力能源行業的發展仍然會保持穩定向上的態勢。


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(2)清潔能源規模快速上升,但佔比仍然較低


隨著國際社會對環境保護和資源保護的愈發重視,全球各國家對於清潔能源的重視程度也愈發提升。我國作為國際大國,也一直致力於發展清潔能源。從數據統計中可以看到,風電、太陽能光伏兩種主要的清潔能源的發電量在持續上漲,增長率也在持續上升。2017年,風電與太陽能光伏的發電量幾乎達到了2007年的10倍,並仍在以高增長率上漲。


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(數據來源:中國電力行業年度發展報告2018)


但是,我們也可以看到,目前我國的清潔能源佔比仍然很低。以2016年為例,風能與太陽能光伏的發電量僅為3074億千瓦時,而當年的總髮電量為59897億千瓦時,風能與太陽能合計只佔到5%。而根據國際能源署IEA的統計,我國的火力發電比例達到了72.23%,超出全球的64%。


從另一個方面看,我國清潔能源的增長率要遠高於總體增長率,因此,在電力能源中,清潔能源將扮演越來越重要的角色。


2.2 電力能源行業特點


(1)基礎行業,重要性高


電力工業的發展水平是一個國家經濟發達程度的重要標誌,在我國國民經濟中佔有十分重要的地位,是國民經濟重要的基礎工業,也是國民經濟發展戰略中的重點和先行產業。電力工業必須優先於其他工業部門的發展而發展,其建設和發展的速度必須高於國民經濟生產總值的增長速度,只有這樣,國民經濟各部門才能夠快速而穩定地發展,這是社會的進步、綜合國力的增強和人民物質文化生活現代化的需要。“科技要發展,電力要先行”,可以看出電能在國民經濟和人民日常生活中的作用。


一旦電力系統出現問題,對國民經濟和人民日常生活造成的影響是難以預估的,不僅可能造成經濟活動和日常生活的停滯,造成巨大的經濟損失,更可能直接危及部分群體(如依靠特定設備維持的病人、特種作業人群等)的生命。可以說,電力能源行業的基礎重要性是大部分其他行業所無法比擬的。


(2)受政策影響大


電力供應屬於國家基礎設施建設的一部分,政策方面,電力是強監管、強政策的基礎行業。電力項目需要得到政策允許或購得資質、牌照等才能推行,國家政策方針對能源結構的影響重大。整個行業的發展趨勢都受到國家政策的影響。因此,對於電力能源行業的發展,政策方向非常重要。


從2016年發佈《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》開始,電力改革的序幕拉開,整個電力行業在向能源互聯網方向發展。應政策要求,電力能源行業也在朝著清潔、可再生、可持續的新能源方向奮進。上網電價、可再生能源配額制、淨計量電價、財政稅收支持政策以及綠色電力價格等電價問題也是在政策的扶持之下獲得發展。


因此,電力能源的行業發展受國家政策影響深重,在現在這個新興事物高速發展的年代,國家也應時代要求提出了電力能源改革,我國的電力市場正在迎來一個改革期。


(3)電力跨區域輸送比例高


我國幅員遼闊,全國各地的自然條件、經濟發展狀況都存在較大區別,因此分地區的電力生產能力和消費需求並不匹配,存在著供需關係不平衡現象。例如,對於經濟發達的珠三角區域和長江三角區域,電力供應量無法有效滿足需求量,使得整體電力能源管理結構失去了實效性。


由於電力能源市場方範圍的擴張,市場內部能源管理需求和潛力逐漸增大,要想從根本上解決管理模型的實效性,就要積極建立更加系統化的控制措施。正是基於此,我國制定了西氣東輸計劃,旨在有效緩解能源的供需失衡問題。在統計數據中可以看出,2006年至2017年,我國跨區送電量保持穩定增長,供應能力持續增強,電源結構持續優化調整。


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(數據來源:中國電力行業年度發展報告2018)


3.電力能源行業痛點


3.1 電力數據安全問題凸顯


2018年9月,國家能源局發佈《關於加強電力行業網絡安全工作的指導意見》,內容全面覆蓋《網絡安全法》、《電力監管條例》及相關法律法規要求,對強化關鍵信息基礎設施安全保護、加強電力企業數據安全保護等方面提出了要求。


而近年來,大多數電力企業雖在持續加強信息安全建設,但由於自身網絡複雜、業務特殊、系統繁多等特性,依然面臨嚴峻的安全威脅與挑戰。電力企業的營銷、人資、財務、資產、協同、綜合等核心系統中存儲著大量的業務往來、用戶隱私等重要敏感數據,如若發生盜用、洩露、篡改、刪除等安全事件,不僅會對電力企業自身的業務、信譽和經濟利益造成嚴重損害,甚至可能影響能源供應,導致社會恐慌,威脅國家安全。


電力企業在實際業務中,數據安全管理仍然存在著較多問題,如:


敏感數據管理不足:部分電力企業仍存在採用腳本或人工脫敏的情況,脫敏規則也不統一,從而導致脫敏效率低下,以及脫敏後數據質量差、數據間關聯關係被破壞等一系列問題。


風險行為監控不足:電力企業規模龐大、系統繁雜、人員眾多,日常工作中發生越權訪問、下載或篡改數據等違規操作行為,且難以及時發現和定位;同時,部分電力企業數據庫版本陳舊,安全措施落後,容易成為攻擊的對象。


數據庫運維管控不足:電力企業的網絡複雜、業務特殊、數據庫眾多,中心化運維嚴重,不僅成本高昂,性能受限,一點遭受攻擊還容易造成整個系統的崩潰。


3.2 電力損耗較為嚴重


前文曾談到我國電力跨區域輸送比例高,這無疑導致了電力損耗的加重。根據數據統計,2015年我國因輸配電電力損耗約佔總髮電量的6.6%。在整個電力系統中,造成電力損耗的原因較為複雜,主要可以分為固定損耗、可變損耗、管理損耗三類,並與電壓、電流、電阻、配電變壓器等各種電力系統配件、導線長度等多種因素息息相關。


目前,對於電力損耗的優化往往針對上述因素,以配電變壓器的優化為主,通過技術細節、管理規範、以及總體結構設計入手。


3.3 電力管理、銷售與交易中心化


傳統發電站都是集中式的大型發電站,如火力發電站、核電站、水電站和大型風力發電。大電網、高壓電、大機組是傳統供電系統的特點。傳統集中式供電系統產能效率高且便於管理,然而系統的容錯率較低,且靈活性小。傳統電網一旦出現故障,其影響範圍廣、難修復、損失大,如近期出現的印度大停電、巴西大停電和美加大停電。


另一方面,電力體制改革背景下, 國家電改配套文件《推進售電側改革的實施意見》明確了電網公司承擔電力市場結算職能,為適應電力體制改革、支撐及促進電力市場建設, 電網公司需要建設高效便捷的市場電費結算系統, 建立與之相適的結算業務處理規則與工作流程,為電力市場主體提供安全、快捷、高效的電費清分和資金結算服務,做好電費結算信息的披露工作, 進一步鞏固公司統一電費結算核心優勢。


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然而, 相比電改前的傳統電費結算, 電改後的市場化結算在市場成員、交易合同和交易品種等方面對應用和系統提了新的要求。成員增多、交易品種多樣化,合同規則複雜化,要求結算系統能靈活拓展,按照市場價結算;同時允許購、售電端自主協商、集中競價, 導致最終市場價格、電量都不統一, 這些都對交易結算管理及風險防範都提出了更高要求。


然而,目前的電力交易仍然面臨著諸多問題。發電企業通過配電企業銷售給小用戶,中心化程度高;能源交易由交易所統一規劃管理,不僅需要向第三方機構支付費用,還需要以高昂的成本維護中心數據庫,而場外交易則需要承擔信用風險和做市商的成本,成本居高不下,這顯然是與《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》中“系統扁平、交易開放”的要求是相悖的。


3.4各項過程繁瑣,紙質文件多


隨著電力體制改革的深化,電力市場日趨複雜,購售電合同數目也幾何級增長。長期以來電力交易合同以紙質合同形式簽訂,需要人工錄入信息系統,效率低且容易出錯。目前的電子合同在電力領域僅針對電網公司內部的雙邊交易,不適用於以小用戶為核心的電力零售市場。且購售電合同按照規定需報送給法律、審計、監察各部門,而各部門信息管理系統各自獨立運行,造成信息不對稱,數據不規範,數據易篡改等問題。


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