区块链技术在电力行业中的应用及研究

贵州电网有限责任公司遵义供电局 吴 渲

1 引言

区块链技术最初是由化名中本聪的学者为比特币而设计的一种去中心化、去信任的集体维护数据库技术，基于密码学中的椭圆曲线数据签名算法区块链技术在世界上多个国家引起高度关注，也在多个行业得到广泛应用[1]。区块链技术的兴起为众多行业创造前所未有的优势和便利性，同时为产业变革和技术创新提供帮助。为了推动区块链技术在电力行业的创新应用和发展，需把区块链作为实现技术创新的突破口，扩大研究范围，加大研究深度[2]。

2 区块链技术优势

2.1 带动可再生能源的发展与应用

由于可再生能源具备绿色环保、轻易获取、成本低廉等特征，近年来许多地区大力提倡可再生能源的使用，而在宣传推进过程中，相关部门需要面对可再生能源发电消纳问题，消纳是阻碍可持续能源在后续推广过程中的核心因素。可再生能源消纳需要企业自愿认购，但目前管理力度极其有限，过程繁杂，中间成本费用高昂等问题[3]。为了有效改变这一现状，利用区块链技术可以简化其中的各道工序，为电力企业创造更多的效益。

2.2 数据实时共享

企业在运营过程中会产生的大量的数据信息，实时共享需要涉及大量的人工劳动力，同时庞大的数据量加剧了安全维护人员的工作负担，再加上缺乏科学完善的信息隐私保护机制，导致用户数据非法泄漏的可能性较大，也提高了企业内部资料遗失的风险。此外，一旦数据共享环节出现差错，会导致数据的潜在价值无法完全被挖掘出来，给信息的实时性和有效性造成不利影响，同时对企业生产效率产生负面作用，给电力行业带来不可挽回的损失。区域链技术具有公开透明、防篡改、优化数据储存路径等优势，若成功应用于电力行业，将会大大提高企业数据的可信度，拓宽信息分析路径，为实现数据价值最大化和电力系统管理质量最高化奠定基础。

3 区块链技术在电力行业的应用探析

3.1 全球能源互联网

全球能源互联网是区块链技术在电力行业中灵活应用所诞生的产物，提高了资源配置效率，拓宽了业务分布范围，优化了安全管理质量，同时还满足绿色环保可持续发展理念，为各大电力电网企业的长远发展创造了有利条件。而全球能源互联网的核心功能是把风能和太阳能等可再生能源转换成电能，通过运输线路与用电源头相连接，不断优化电力资源的运输和配置效果。在未来的发展旅程中，全球能源互联网必须同时具备智能输电、智能储电等功能，随着智能化技术的不断深入影响，系统结构愈来愈完善，能够更好更快地应对复杂多变的实际情况。参与主体之间相对独立，缺乏信用互补机制，无法为电力系统的正常供给与运行提供充足的保障。区块链技术具备克服该类问题的优势，为电能与通信网络在技术方面的有效融合奠定基础。

此外，区块链本质上是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每个数据块中都用于验证其信息的有效性和生成的区块[4]。电力能源在建设过程中应用链上+ 链下的设计思路特别普遍，这种方法是将本地数据保存在数据库中，通过加密算法生成密文等一系列参数存储于区块链中为人工排查工作创造极大的便利，区块链链上+ 链下模式设计框架如图1所示。

图1 链上+链下模式设计框架

大部分输配电设备的数据存在追溯期，能够通过互联网获取其中的数据信息，并进行定期追踪更新，共同实现电力资源的合理调配和协调规划。通过近几年技术研发人员的不断努力，区块链技术目前具备高效的数据处理技术和信息整合功能，部分技术研发单位正着力于将电力网络与区块链技术进行有效融合，以此来克服复杂多变的实际情况。以纽约布鲁克林区域的电网平台为例，该平台具备丰富的数据信息资源，能够供用户更加便利地使用区块链网络。

此外，该平台为每位用户提供了能源数据查询的渠道，完全摆脱第三方机构，直接进行电能消费交易，便利而又高效。而该类交易是以区块链技术为基础进行的虚拟交易，能够实时追踪用户的用电量以及周边住户的用电交易情况。虽然区块链技术为电能网络平台操创造了各类优势，但不能否认的是技术在应用过程中仍会受到各类因素的共同影响，如当地政策因素、人为干预因素以及气候因素等，同时还会面临许多棘手的实际问题，如技术操作要求高、实践难度大、成本高昂、管理制度不够完善。

3.2 电力支付结算

电力企业在运营过程中需要涉及大量的交易业务，随着智能化技术的不断应用与普及，电子支付平台处于初露头角的阶段，其主要功能是记录电能消费支出明细、电商绩效数据，及第三方信息共享。以支柱产业国家电网为主，作为业务遍布全国各地的大型企业，主要服务宗旨是为社会各界提供高质量的电能服务，近年来致力于组建电子商务平台，在激烈的能源市场中站稳了脚跟。为了实现未来可持续发展战略目标，与各大电商平台和互动网站形成密切合作关系，同时运营数据库实现用户与平台的线上交易，也是提高电子交易质量的前提。

作为一种分布式账户系统，区块链技术与电子交易行业具有许多共同特征，对人们的日常生活也具有潜移默化的影响。区块链支付体系为交易双方提供独立而又可靠的环境，没有第三方的机构的介入，避免了许多麻烦和风险，充分发挥出互联网的商业价值。

3.3 物资合同管理

物资合同管理作为电力部门的主要工作内容之一，区块链利用其独特的技术优势弥补了电子合同管理模式的不足之处。区块链技术能够为电子合同赋予密码学保障和智能监管。在合同面临存档、使用过程时，区块链技术对物资合同的管理成效才得以体现，针对电力部门合同实时生效等问题，企业可以利用区块链建立企业与资源采购部门的供应链，用于签订合同。而这种联盟链的底层由物资合同履约平台提供数据和Web 交互界面,联盟链的设计由基础层、逻辑层、安全层和业务层组成[5]。物资合同签署过程如图2所示。

图2 基于区块链下的物资合同签署流程

4 区块链在能源电力行业的发展建议

区块链技术在电力领域的应用已经取得显著成效，各项难题在探索过程中获得进展，在未来的发展过程中，并结合目前发展现状，给予以下建议。

一是全面考虑并推进电力网络区块链建设工作，优化区块链模式的资源配置机制；二是推动标准制定，不断完善区块链标准体系以及相应的技术操作规范标准；三是将发展重心转移至技术研发领域，重视核心技术的研发，打造一流的区块链电力智能化系统；四是将智能建模、数据分析、云计算等高技术与区块链技术进行有效融合，推动各模块的有机结合，从而带动各分项工程的集成创新和融合应用；五是充分结合海内外的区块链技术案例，吸取其中的经验，打造电力区块链的应用示范工程，促进区块链技术的后续发展；六是重视技术创新，为区块链技术加入创新元素，促进其能够更好地解决实际难题，力求做到对内实现提质增效，对外实现融通发展，尽可能地为企业获取经济效益。七是区块链技术正处于研发与维护阶段，电力行业在引入区块链技术的同时，需要面临潜在的安全隐患与各类风险。主要体现在技术的控制过程、数据安全和病毒防护等领域。技术控制作为区块链技术的重要内容之一，一般情况下以源框架为基础，再进行国密化改造等过渡手段。八是企业需要完善智能合约的解决方案，智能合约能够简化电能交易流程，具有极高的便利性和高效性。而智能合约存在部分弊端未得到有效改善，最明显的是数据安全问题，存在由于合约不严谨造成的经济损失的案例数。而传统安全防护方案完善程度远远不及预期目标，存在许多难题有待突破。通过技术人员的不断努力，安全防护平台能够不断完善，进一步推动电力行业的长远发展。其中一种智能合约创新优化流程如图3所示。

图3 基于区块链下的电力企业智能合约的优化流程

5 结语

综上所述，区块链技术在电力行业得到了有效应用，其中包括与生产安全、电子金融以及物资合同等方面的有效融合，为电力企业创造了前所未有的经济效益。希望在未来区块链模块研发工作人员能够将技术提升至新的高度，推动电力行业的高质量发展。