摘要：现代社会，随着科学技术的飞速发展，以分布式存储技术而实现区域链的新兴电力交易技术，能有效确保交易信息的完整性、准确性和不可篡改性。文章结合工作经验，浅谈区块链技术在电力交易中的应用及挑战。
关键词：区块链；电力交易系统；去中心化；信任机制
随着电力市场体制改革不断深入以及分布式电源发电在配电侧接入比例的不断提高，开展配电侧多主体参与的电力交易是大势所趋。在光伏发电、电动汽车以及家用类储能设备拥有率不断提升的背景下，传统居民由单纯电能消费者转变成集电能生产和消耗为一体的“电能产消者”，具备新能源发电、响应电力需求以及参与主动配网的能力。
1区块链及其应用简介
区块链的共识算法、分布式记账、非对称加密等技术实现去信任、去中心的特性，在互联网金融领域产生了巨大的影响川，相比传统金融模式具有数据安全性高、反垄断及智能化等优势。随着区块链技术从1.o虚拟货币向2.U智能化合约到3.U智能社会的提出，其为公共事业建设的“去中心”应用提供了智能化实现途径。区块链从本质上来说就是一种几乎不可能被篡改的分布式数据库，“分布式”不仅体现为交易数据的储存，也体现为数据的记录。区块链是按照区块头内时间戳的时间顺序而排列的数据信息“链条”。系统节点通过PeertoPeer(P2P)网络将交易信息广播到所有网络节点，并且所有网络节点都具有同等的地位，具有承担通信网络的路由、验证区块链数据区块的能力，从而实现交易数据的安全和可追溯。区块链之间是采用一串密码学哈希算法指针链接，每一节区块由区块头和区块体两个部分组成，且都有“身份”的编号。区块头包括身份编号、前后区块链接的认证部分、时间戳及Merkle根等性质区块。区块体为具体交易的数据库，以“倒树状”的形式由下往上以哈希函数的形式将每一次交易信息层层汇总存储在区块体中。
2电力交易系统的区块链应用
传统的电力交易系统一般采用中心机构管理与市场成员自我管理的方案管理交易。第一种方案在我国应用广泛，但具有较多缺陷。首先，由于需要第三方金融机构的参与和大量工作人员来维护中心数据库，该方案极大地提高了交易成本。其次，过度中心化意味着信息高度不对称，掌握所有交易信息的中心机构有可能对参与者的利益造成损害。最后，仅由中心机构储存交易信息，增加了数据丢失和被篡改的概率，可靠性较低。
不同于传统电力交易系统，将区块链应用于电力交易系统，能够提高电力资产发行、交易、服务和管理的有效性与安全性。基于区块链的电力交易系统具有去中心化、时间戳、加密技术与智能合约等特征，它为电力交易的参与者提供了一种安全、可靠且透明、开放的解决方案系统。电力交易的参与者主要分为四类:①生产者(传统发电厂、新能源电站等)；②生产消费者(家庭光伏用户、含UPS的商业楼宇等)；③一般消费者(普通家庭用户、普通商业楼宇等)；④公共设施维护者(国家电网、南方电网等)。
2.1电力交易系统区块链的具体应用
对于以区块链为技术基础的电力交易系统，区块链技术作为一项底层技术，可应用于交易过程的如下数个环节。
（1）电力交易计费介质。交易介质是区块链系统的核心部件，与比特币和以太币类似，在将电力虚拟为数字资产时，选用“电力币”作为交易介质，可以促进电力交易系统区块链的发展。
（2）电力的登记发行。电力的登记发行用来表示在任意某时间发电厂能够生产电量的多少。在电力交易系统区块链中，将电力虚拟化为数字资产“电力币”，并在区块链上登记发行，用户可以以购买实际商品的方式购买电力。
（3）电力买卖交易。电力生产商将电能发行到区块链上，用户(个人或者企业)通过电力交易平台或者线下点对点的方式即可进行电力买卖交易。该过程的交易信息包含买家和卖家信息、电价信息和交易电量等。
（4）电费收缴与补贴发放。作为传统电力交易系统的一项重要工作，电费收缴往往会耗费较多人力。基于区块链的电力交易系统可以较轻松完成电费收缴的任务。利用区块链技术，既可以在使用过程中实时收缴电费，还可以记录并分辨电能是否为环保能源，配合政府的补贴政策对环保电力能源的生产和消费予以鼓励。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（5）电力支付清算。采用“电力币”记录电力交易信息有助于缓解电力支付清算结算压力。利用区块链技术，在节点上运行分布式交易程序和智能合约技术，无需经由银行即可实现电力支付实时清算结算。
2.2电力交易系统的区块链交易过程
电力交易系统的区块链交易过程，重视利用区块链交易记录的不可篡改性和不可否认性，可准确记录电力交易的全过程。
3电力交易系统中区块链应用面临的挑战
当前，尽管基于区块链的电力交易系统的研究己取得一定进展，但作为刚刚兴起的新技术，区块链仍面临着问题和挑战。在电力交易系统中，区块链面临的挑战主要体现在技术与政策两个层面。
3.1技术层面
区块链技术是新兴技术，仍处于发展阶段，本身仍有可完善、改进的余地。区块链技术在能源领域的应用案例数量少、规模小，技术层面的潜在问题无法得到完全突显。目前，区块链技术在应用中的关键技术问题大体可总结为如下三个方面。
（1）信息安全问题。区块链技术使用的加密机制、智能合约和隐私保护机制，均存在安全隐患。随着密码学的发展，区块链采用的加密机制会日趋脆弱，分布式节点被侵入的概率逐渐提高，会引起节点账本信息泄露问题。区块链技术的智能合约尚为实现规范统一，且本身具有安全威肋、问题，因此需要定期更新维护智能合约。区块链系统的各节点无法完全匿名，数据完全公开透明，极不利于用户的隐私保护。
（2）效率及响应速度问题。区块链系统要求每一个节点存有一份完整的数据，而区块链长度的增长将导致数据存储成本的提高。此外，交易过程中，由于区块链最优结果牵涉到大量节点间的数据传输与验算，故区块链每秒处理的交易量与成熟的银行交易平台相比不够大。电力交易系统区块链的交易延时问题会限制其应用项目的规模。
（3）数据维护问题。每个人都有电力交易需求，使得基于区块链技术的电力交易系统包含海量的节点。此外，每一节点自身存储的数据量极大，所以对项目的总体数据进行信息筛选、管理和维护极其困难。
3.2政策层面
能源安全关乎国家命脉。在能源行业应用区块链技术，必定会对传统业务模式造成冲击，故国内外对区块链在能源行业的应用都十分谨慎。相关项目要落到实处，必须有相关政策和法律的支持。目前，这项新技术在法律使用方面具有不确定性。随着区块链技术的不断发展，极可能与法律规则存在一定程度的不兼容，这将会限制区块链的发展。此外，区块链技术的信任机制全然不同于传统交易，与之对应的法律尚未制定，一旦产生纠纷，立法、执法机构与企业管理者要如何利用法律手段加以处理，有待商榷。
4结论
电力交易系统的参与者众多，一直都存在由信任问题导致的交易摩擦。区块链技术凭借其去中心化、公开、透明的特点，可以较高程度地解决该问题。本文针对电力交易过程的具体环节，分析了区块链技术在各个环节的应用，并在此基础上给出了基于区块链的电力交易方法和具体交易过程。虽然区块链技术在电力交易中显示了良好的前景，但区块链技术并非万能，它的核心优势是将集中管理变更为分布式，并没有提高系统性能。鉴于此，本文最后从技术和政策两方面论述了区块链技术应用于电力交易系统面临的挑战，这有助于建立符合中国国情的基于区块链技术的电力交易系统。
参考文献
[1]唐学用,李庆生,和远舰,叶航超,张裕.基于区块链技术的电力交易系统安全建模及性能分析[J].南方电网技术.2019(05)
[2]朱文广,熊宁,钟士元,唐玮,舒娇,李玉婷.基于区块链的配电网电力交易方法[J].电力系统保护与控制.2018(24)
[3]杨选忠,张浙波,赵申轶,靳晓凌,白翠粉,张冉.基于区块链的含安全约束分布式电力交易方法[J].中国电力.2019(10)
[4]张靖,路宇,郝宇星,徐道磊.基于区块链技术在电力交易中应用面临的挑战[J].无线互联科技.2019(10)
[5]高春成,翟莹莹,王春艳,郑宗强,王海宁.售电侧放开的电力交易中的智能合约应用[J].控制工程.2018(12)
论文作者:白靖
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：区块论文; 电力论文; 技术论文; 交易系统论文; 节点论文; 分布式论文; 信息论文; 《电力设备》2020年第1期论文;