区块链技术在电力系统中的科学应用分析

区块链技术在电力系统中的科学应用分析

颜世明

锡林郭勒电业局 内蒙古锡林郭勒盟 011100

摘要：区块链技术是数字货币的核心技术之一，越来越受到国内外的关注。区块链技术不仅仅广泛应用于金融领域，在体育、互联网、医疗等领域具有一定的应用价值。但在电力系统中，区块链技术的应用还处于初期阶段。

关键词：电力技术；应用分析；区块链技术；

电力工业是关系国计民生的国民经济的重要支柱产业之一。将区块链技术引入电力系统，可以促进智能电网的建设。提高生产技术和管理水平，提高电力系统运行效率，为系统的安全可靠运行和科学管理提供技术支持，具有很大的应用研究价值。

一、区块链技术

1.区块链技术的定义。区块链是一种基于计算机网络技术发展起来的具有安全加密、协议共识、抗抵赖、防篡改、去中心化等特点的分布式网络账本技术，交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，在实际应用过程中无需中央控制器控制。区块链数据库安全性能相对较高，具有可信任等特点。在区块链信息处理过程中，区域内节点都能进行信息处理，能够有效避免数据流混乱现象。同时，分散节点能编码处理数据，生成数据可被相邻模块接受、认证及分析，能并行处理多类数据，有效提升数据处理效率，从而缓解服务器工作压力，为系统数据传输安全提供技术保障。

2.区块链技术的特点。区块链采用密码学方法、“区块+链式”结构、共识算法、智能合约等一系列技术组合，使其拥有去中心化、透明化、可追溯性、系统自治性等特征。（1）去中心化。区块链技术并不是通过中心节点来建立多个节点间的信任关系，而是利用纯数学方法，在多节点备份数据，大大提高了数据存储的准确性与可靠性。（2）透明化。区块链系统的运行规则和数据在所有节点皆可查询，信息高度透明，成为区块链系统赢得信任的必要条件。（3）可追溯性。区块链利用时间戳和链式结构，不仅交易信息通过时间标记来表明先后顺序，其传递路径还会经由完整的链式结构记录并追踪，因此区块链的交易信息难以被篡改。

3.架构设计。（1）协议层是区块链技术的基础，类似操作系统，通常是一个完整的区块链产品，由存储层和网络层2部分组成。存储层把数据分成不同的区块，区块按时间顺序生成，每一个区块记录下其在被创建期间发生的所有价值交换活动。网络层通过构建一个分布式结构的网络系统，让所有数据都实时更新并存放于网络节点中。常见的区块链底层平台有比特币区块链网络、以太坊、布比网络等。（2）扩展层独立于协议层和应用层，提供应用程序接口和服务，类似于驱动程序，可增强区块链产品的实用性。“智能合约”是扩展层的典型应用，即达到某个条件时，合约自动执行，如自动付款等。（3）应用层是用户可以直接使用的产品，类似于各种软件程序。从理论上说，围绕区块链这套开源体系能够创造非常丰富的服务和产品。区块链技术将不仅仅应用在金融支付领域，也将会扩展到诸如能源、通信等所有可能的应用领域。

4.技术应用研究。区块链技术以分散式处理方式进行数据处理，信息传输安全性较高，自我组织能力相对较强，这种技术能够实现担保交易，且无需第三方参与。在能源互联网应用方面，可以通过区块链技术进行产品交易、认证排放计量等。传统能源系统主要根据载荷与网络等进行界限划分，区块链技术能够在能源系统处理方面发挥作用，将数据处理与存储等功能有效发挥出来。未来能源系统划分将会越来越模块化，对象维度也会越来越紧密，需要利用区块链技术缓解中心化数据处理压力，通过分散化手段进行数据处理，在能源数据存储方面有较大的应用价值，应用重点包括存储对象注册、交易与置换操作等，在物品信息及物流相互融合方面，需要通过区块链技术进行数据传输，从而为能源互联网运行奠定良好基础。

二、分析电网系统中区块链的运用

1.在智能电网中的应用分析。随着国家“两化融合”（工业化和信息化融合）“双轮战略”的全面实施，电力系统正在向智能化方面加速发展，智能电网建设正在深入推进，区块链技术的应用也将提高到战略的高度。目前，电力系统数据信息传输中的信息逻辑与物理难以隔离，容易对系统运行安全性造成影响，而利用区块链技术可以处理数据库中的特征值，解决TCP/IP技术和服务器同时运行中存在的矛盾问题，从而为系统数据信息传输提供安全保障。某电网公司应用区块链技术进行智能电表交互功能及数据传输功能开发应用，有效降低了智能电网互联成本。当前我国智能电网技术正在逐渐成熟，供电企业在电力系统建设方面可以根据电网供求系统变化情况实现多机交互区块链支撑。比如在电网系统业务测试管理方面，企业可以利用模型方式评价电网功能。在电网系统用户流程自助管理方面，系统用户可以利用区块链技术进行信息交易、信息处理与信息传输等，达到电力系统智能化发展要求，从而为智能电网提供基础保障。

2.在能源网互联与交易中的应用分析。现代居民用电方式逐渐发生转变，供电方式由远距离传输转变为居民自给自足。部分居民通过太阳能、风能与地热能等清洁能源对地方资源开发应用，转化满足日常供电需求。在太阳能微电网开发应用方面，欧洲某项目组以区块链为基础成立了太阳能微电网原型系统，系统用户之间可以通过加密数字货币进行电力交易，地方居民可以通过剩余电力交易进行交易，从消费者转变成供销者，当用户太阳能电力系统供电不足时，可以通过该系统购买能源，从而满足电力需求。在微电网系统交易过程中，系统用户数据需要公开、透明化，交易双方可以通过系统相互了解，且系统用户无法对交易记录进行篡改，一旦发现账本不同系统会自动识别，确定真假账本。电力系统是碳排放中的重点对象，在碳交易市场中属于活跃用户。针对碳排放市场中的商业模式需求及挑战等问题，某地方政府部门明确了各用户碳排放额度，利用区块链技术构建智能化平台，为当地电力企业碳排放额度计量及碳排放权认证提供技术支持。在智能合约机制应用过程中，可以通过代码形式将碳排放相关规则标准存储到区块链中，若企业碳排放量超标则可通过智能合约进行自动处罚。

3.在大用户直购电中的应用分析。自区块链技术进入3.0之后，大用户直购电交易规模逐渐扩大，在大用户直购电交易方面，地方政府需要利用区块链技术将市场准入条件及相关指标等融入到交易环节中，集中撮合与直接协商属于大用户直购电交易中常见形式，这两种交易方式都有一定缺陷。而以区块链为基础建立的交易模式更加具备可靠性，能够为交易双方相互了解、协商交易价格、时间交易量等提供辅助决策作用，提高交易成功率。在大用户直购电交易物理约束方面，可以利用分布式算法利用区块链各节点实施安全校核。例如在集中撮合交易过程中，可以通过区块链技术修改交易内容，若交易双方想要削减交易电量，则交易双方可以在阻塞管理区块链中形成新交易，确保区块链能够不断前进，不会对交易双方交流造成阻碍。当系统应用过程中出现严重阻塞问题时，可由联盟成员投票使区块链强制分叉，从而为电网正常供应提供安全保障。

总之，区块链技术在电力系统中具有较高的应用价值。在电力技术快速发展的同时，电力系统用户供电需求量越来越多、要求也越来越高。通过区块链技术构建电网管理和交易平台，为企业管理和用户交易、身份认证及数据信息安全等提供技术支持。因此，区块链技术应该得到政府和电力行业的高度重视，以促进能源互联网的可持续发展，打造具有中国特色的国家电网品牌，服务经济社会发展，服务全国乃至全球电力客户。

参考文献：

[1]张忠斌.浅谈区块链技术在电力系统中的科学应用分析.2018.

[2]赵永静.区块链技术在电力行业的应用展望.2018.