区块链技术在分布式能源交易领域的创新应用

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.11.001

摘要/Abstract

摘要：

分布式能源具有能效高、污染小、经济性好等特点,其将成为能源互联网主要的一次能源。区块链作为一种新兴的分布式基础架构,具有去中心化、公开透明、不可篡改、可追溯等特点,与分布式能源交易需求相吻合。首先分析了区块链技术在分布式能源交易中的应用可行性;接着对国内外的理论探索和工程实践进行分析总结;然后从共识机制和链下扩展两个方面介绍了区块链技术在提高网络吞吐量性能的新发展,以及根据两种交易模式分析了区块链分布式能源交易的研究现状;最后指出区块链分布式能源交易的发展挑战并提出其发展前景。

关键词: 区块链, 分布式能源交易, 应用场景, 交易模式, 网络吞吐量

Abstract:

Distributed energy has the characteristics of high energy efficiency,low pollution and economics.It will become the main primary energy of the energy Internet in the future.As a new distributed infrastructure,blockchain has the characteristics of decentralization,transparency,unforgeability and traceability,which are consistent with the demand of distributed energy transaction.Firstly,the paper analyzes the application feasibility of blockchain technology in distributed energy transactions.Then,the theoretical exploration and engineering practice at home and abroad are analyzed and summarized;then from consensus mechanism and off-chain expansion it introduces the new development of blockchain technology in improving network throughtput performance,and the research on blockchain distributed energy transactions is analyzed according to the two transaction models.Finally,it points out the development challenges of blockchain distributed energy transactions and proposes its development prospects.

Key words: blockchain, distributed energy transaction, application scenario, transaction mode, network throughput

中图分类号:

TM73

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图/表 5

表1

区块链分布式能源交易典型案例

项目名称	所属地区	核心技术
Power Ledger太阳能交易^[44]	澳大利亚	通过智能合约实现拥有分布式能源的产消者与其他用户的P2P交易,但是采用的是内部私有链,可扩展性差
TransActiveGrid 分布式光伏售电^[45]	美国	在布鲁克林社区提供一个分布式能源交易平台,智能电表采集用户的发用电量及交易数据并记录在区块链,但是项目应用规模相对较小
Share & Charge电动汽车充电平台^[46]	德国	平台使用者在客户端寻找充电桩,利用智能合约实现用户与充电桩运营商之间的交易结算,不过平台发行的代币没有推广性
BittWatt区块链项目^[47]	英国	建立一个基于以太坊的智能化需求响应平台,发电商和消费者可以通过智能合约进行交易匹配
Fortum能源系统^[48]	芬兰	搭建一个基于区块链的需求响应平台,借助智能合约使得主体自动响应系统提出的补偿需求
Scanergy区块链项目^[49]	欧盟	基于以太坊的智能合约实现P2P直接交易,智能合约生成相应的虚拟货币提供给绿色电能生产方,但该项目的经济模型、交易安全、数据隐私等方面有待完善
Sun Exchange光伏设备众筹项目^[50]	非洲	借助区块链平台募集外部资金,以帮助非洲国家建设光伏项目,但该项目与能源的分布式交易、优化运行等方面关联度相对较少
德拉萨大学项目^[51]	菲律宾	该项目以德拉萨大学内的校园微电网项目为基础,区块链的去中心化特点可以支持不同楼宇间的用户进行P2P电力直接交易,但项目的规模较小且处于试验阶段
WePower绿色能源交易平台^[52]	直布罗陀	构建区块链平台,发行能源代币以筹集资金,促进全球可再生能源的发展
智能微电网项目^[53]	以色列	已建成一个基于区块链技术和人工智能的微电网试点工程,以实现绿色电力认证、电力交易、区域能源优化管理和P2P功能
蛇口能源区块链项目^[54]	中国	用户可以通过交易平台选择电能类型,实现用户与电站之间可再生能源的P2P交易,不过奖励机制有待完善
浙江电力营销合同管理应用项目^[55,56]	中国	利用区块链技术确保电力市场各利益主体所存储的电子合同数据信息的一致性,但该项目对区块链的应用场景比较单一
TenneT家庭储能项目^[57]	欧洲	将家庭蓄电池与区块链相结合,进行实时充放电管理以缓解阻塞,但是去中心化的程度较低

表1

表2

表3

买卖双方报价信息

买方	出价	卖方	售价
$A 1 t 1$	80.00	$B 1 t 1$	84.00
$A 2 t 2$	86.00	$B 2 t 2$	80.00
$A 3 t 3$	82.00	$B 3 t 3$	84.00
$A 4 t 4$	80.00	$B 4 t 4$	81.00

表3

表4

报价排序及交易匹配

买方降序	出价	卖方升序	售价	是否匹配	成交价
$A 1 t 1$	80.00	$B 2 t 2$	80.00	是	80.00
$A 4 t 4$	80.00	$B 4 t 4$	81.00	是	80.50
$A 3 t 3$	82.00	$B 1 t 1$	84.00	是	83.00
$A 2 t 2$	86.00	$B 3 t 3$	84.00	否	—

表4

表5

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交易模式	阶段1	阶段2	阶段3
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集中出清	提出购售电请求	信息传递至区块链	买卖双方交易匹配交易清算存储交易信息