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区块链在电力交易中的潜在应用场景及相关问题

发布时间:2021-02-23区块链应用评论
内容摘要:区块链技术作为分布式记账技术,为能源互联网中的多方协作场景提供了信任基础,在能源互联网中的电力交易等领域已有一些应用尝试。首先,文中回顾了区块链技术在电

内容摘要:区块链技术作为分布式记账技术,为能源互联网中的多方协作场景提供了信任基础,在能源互联网中的电力交易等领域已有一些应用尝试。首先,文中回顾了区块链技术在电力交易中的理论研究情况,总结了其在分布式能源交易、产权登记、商品溯源、交易信息共享等方面的工程应用现状。然后,基于区块链的应用价值模型和中国电力市场的发展需求,展望了区块链技术在电力批发市场、电力零售市场、分布式发电市场化交易、电力衍生品交易、源荷互动电力交易、市场主体信用评价等中的应用。最后,分析了区块链技术在实际应用中面临的运算性能、存储容量和信任构建等潜在问题,给出了针对性的解决思路。

引言

能源互联网是指利用互联网思维和技术改造传统能源行业,以实现互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场的深度融合[1-3],打造各方平等参与、共建共治、协同运行的能源生态圈。在新一代信息通信技术中,区块链技术作为一种全新的分布式基础架构与记账技术,以其巧妙的技术设计和数据治理方式,能够为能源互联网中的多方协作提供信任基础[4-5]。区块链的技术特点与能源互联网的理念具有一定的相似性,二者都体现了去中心化和自治协同性的思想,具有智能化、合约化的趋势,都能够促进市场化平台的建立[6]。因此,近年来关注区块链技术在能源互联网中应用的理论和实践研究也越来越多。文献[7]总结了区块链在能源供给、输送、分配、消费和交易领域的典型应用场景,指出区块链将率先在能源交易领域得到应用。文献[8-9]总结了区块链技术在分布式能源交易、数据管理与信息安全、碳排放权认证与绿色证书交易等领域的应用情况,认为分布式能源交易等场景是最值得优先发展和推广的应用领域。文献[10]介绍了国内外区块链+能源应用的工程现状,指出区块链用于解决可再生能源消纳、电力分布式交易、多利益主体间的信任缺乏等问题具有独特优势。可以看出,在以电网为核心的能源互联网中,电力交易等能源智能交易是目前区块链技术的主要应用方向[11-12]。文献[13]中介绍了分布式能源交易中的互联共识机制、能源交易账户和支付流程等方面的通用区块链技术应用情况,给出了点对点(P2P)交易架构和交易流程。文献[14-16]对基于区块链的分布式能源交易中的市场信用风险评估和管控方法、P2P交易和集中出清过程中的关键技术、智能合约形式和区块内容等具体应用开展了细化研究。在售电侧开放的环境中,区块链可以提供去中心化的双向配售电交易方案,文献[17-19]对于交易的多层次平台架构和可以触发自动交易的智能合约技术等进行了探讨和研究,文献[20]研究了区块链应用于综合需求侧响应资源交易的框架和关键问题。基于区块链技术去中心化、开放自治性、信息不可篡改、匿名性等优势,研究分析了其在电力现货市场交易[21]、跨国跨洲电力市场交易[22]、基于信誉值的光伏系统动态交易[23]、开展电力交易阻塞管理[24]、碳交易市场[25]、多能源系统交易体系[26]等诸多场景中的应用可行性,并设计了相应的架构和机制。受制于政策环境、投资等因素影响,中国落地的电力交易区块链应用极少,对建设细节和应用效果的报道更少,导致现有研究多是框架和机制设计,缺乏对建设成本、应用难点和解决方法的分析。同时,在现货交易等必须进行安全校核的电力交易场景中,需要调度机构作为可信中心化系统保障电网运行安全,利用区块链重构现有电力交易模式是不可行的,区块链只适用于交易系统中的一部分应用,应当加以明确限定。此外,现有研究对于中国电力市场的未来发展形势关注较少,没有针对电力市场发展的需求开展系统的区块链技术应用前景分析。本文首先总结了区块链技术在中国电力交易相关领域的工程应用现状。在此基础上,简述了区块链的特征和应用价值,展望了区块链技术在电力交易领域的可行应用场景和应用方法,然后分析了应用中可能面临的问题和挑战,为下一步区块链的具体工程应用提供了有益的支持和借鉴。1、区块链技术在中国电力交易中的工程应用现状

1.1?电力P2P交易类应用电力P2P交易具备交易自治、自发进行、电网公司仅核收过网费等特征,对交易可信性、公平性、公正性有较高要求,新能源的随机性还将导致交易执行的不确定性[27-29]。其交易需求与区块链技术的特点高度吻合,因而在全球范围内,最初的区块链能源项目都集中在P2P能源市场平台,知名的如LO3Energy项目的布鲁克林微电网[30]、Conjoule公司在德国试点的P2P市场[31]、TheSunExchange公司在非洲开展的太阳能P2P购买项目[32]等。2017年,国家发展和改革委员会和能源局联合发布《关于开展分布式发电市场化交易试点的通知》[33],为中国分布式发电临近交易,探索清洁电力就近消纳的市场新机制提供了政策支持。1)深圳蛇口能源区块链项目[34]。分布式光伏电站将发出的电能通过能源互联网平台提供给示范社区内的用户,社区内首批100名电力用户志愿参与绿色清洁电能虚拟交易。当用户选择可再生能源时,底层的区块链技术将自动生成智能合约,将分布式光伏电站与用户进行配对,实现P2P直接虚拟交易,同时对选用可再生能源的用户进行认证并出具电子证书。2)四川智慧能源微电网项目。构建基于区块链的电力分享平台,微电网内的用户能够自由进行电力交易。区块链负责交易管理,依靠原有的电力设施进行电力传输。项目开发了用户端应用程序以提升使用体验,在电力生产者和电网处部署了3~6个区块链节点,每1.5~5s确认一次分享记录,每个节点年运维费用约为2万元。1.2产权登记与商品溯源类应用区块链与资金交易过程对接,可以减少登记机构的反复审查和确认过程,从而简化产权登记和交易流程,并防止交易欺诈行为的产生[35]。类似的,由交易产生的电子票据,同样可以通过区块链网络生成,在每个交易环节记账时加入时间戳,确保记账过程单向不可逆,降低审核难度和成本。区块链不可篡改的特性给商品的防伪及追溯提供了有效的解决方案,产品和供应链上的信息都可以按照时间顺序写入区块链,从而变得透明可追溯。国外BLT公司的贸易商共享账本项目[36]、Ondiflo区块链平台的油/气交易自动化项目[37]均据此开展。1)北京电力交易中心可再生能源超额消纳凭证交易系统。在注册阶段,通过区块链密钥生成机制,形成包含存证编号+用户信息+公钥的完整区块链身份凭证信息,背书用户身份和公钥的绑定关系替代传统数字证书认证。交易阶段,市场主体可再生能源消纳量、超额消纳凭证交易结果等信息全部上链存证,实现可再生能源消纳量记账共识互信,账目真实、不可抵赖。同时,运用区块链可追溯特性,实现可再生能源消纳电量全生命周期溯源记录,一方面增强存证的可信度,另一方面可有效防止超额消纳量多次交易套利现象发生。2)珠海绿色证书交易平台[38]。基于国产加密算法和电网私有链技术,建立绿色证书交易平台,以接口服务的形式支持绿色证书的登记、交易、流通和注销等管理业务。通过区块链技术实现了账户信息记录、交易信息保存、流通踪迹溯源和监审过程透明,保证分布式可再生能源对应的绿色证书的全生命周期可信且受控。1.3?交易信息共享类应用区块链具有数据的不可篡改性以及透明性,可有效降低数据的信任成本,实现电力交易信息公开与共享。1)能链资产证券化云平台[39]。基于区块链登记分布式能源资产,使海量的分布式电力资产生产运维过程清晰可见,回报收益可预测。准确、及时、不可篡改的信息披露,帮助投资机构做出最佳投资决策,为能源资产所有者增加融资渠道,降低融资成本。2)北京电力交易中心可再生能源超额消纳凭证交易系统。区块链服务网关向国家电网公司、南方电网公司、蒙西电网公司电力交易平台以及绿色证书交易平台等系统开放,实现责任主体的消纳账户、实际用电信息以及可再生能源电力物理消纳信息在全国范围可监测、可追溯,并提供已确权信息实体的分布式记账权限,完成了全国范围的省级行政区划、承担消纳责任权重的市场成员个体信息的分析统计及跟踪预警。3)浙江电力营销合同管理应用项目[40]。电力营销电子合同签署后,电子合同数据不仅会保存在电网公司,还会同步转发至公证处和司法鉴定机构。区块链技术用来确保各方存储的电子合同数据信息的一致性。2、区块链技术在电力交易中的潜在应用场景

区块链技术在电力交易领域的核心应用价值在于建立信任,解决信息世界的信任问题[41],同时具有可追溯、公开透明、防止单点故障等优势。在应用场景选取时,需要准确把握区块链技术的价值和优势,重点分析业务需求的痛点,兼顾用户信息化水平等因素,以此判断是否需要应用区块链技术。一个可行的方法是,分析判断电力交易中的业务痛点或应用创新需要进行归类,将其与区块链应用价值技术和数据模型进行匹配[42]。逐项分析如下:①在IT架构层次上,该需求是否具有去中心、透明开放、状态一致、强依赖密码学等特征;②在数据层次上,是否需要在多方共识的基础上保持数据一致,防止数据被篡改,并对数据应用全过程溯源;③在业务和社会治理层次上,区块链技术是否能带来流程优化、模式创新等或为透明可信、开放共享和辅助监管等需求提供了新的解决方法。如果3个层次都有契合点,则适合采用区块链技术。随着中国电力体制改革的深化,电力市场正朝着更加透明、公平、自由的市场化交易模式演变,呈现出如下新的特点:①市场交易规模进一步放开,中小用户逐步进入市场,在批发市场之外将形成规模庞大、交易活跃的零售市场;②电力现货市场平稳运行,分时节点电价充分还原电力商品本质属性;③交易品种更多样,在集中交易之外形成电力生产和消费间就近匹配交易的自由市场,满足用户个性化消费需求;④市场主体多元化,能源生产者和消费者的角色逐渐模糊,需求侧资源等分散主体都能参与交易;⑤市场信息更透明,市场博弈更加复杂,市场主体的肖像描绘和评价更加必要,将出现专门的信息服务商提供交易信息服务。未来电力市场中,区块链是发挥群体协作,协调参与者权利与义务的良好解决方案。结合区块链的技术特征和电力市场未来发展的特点,展望和分析了区块链技术在电力批发市场、电力零售市场、分布式发电市场化交易、电力衍生品交易、源荷互动电力交易、市场主体信用评价等6个方面的潜在应用场景。2.1?电力批发市场业务在电力批发市场中,售电公司等市场主体开展跨省运营的需求日益增多,存在的数据传输安全和资产核算不清等风险,例如:①目前电力交易平台的“一地注册,多地共享”机制通过国、省两级平台纵向网络通道同步注册信息实现,数据在两级交易平台交互过程中存在更新不同步、信息变更滞后、数据丢失等风险;②《售电公司准入与退出管理办法》[43]规定了售电公司资产总额及其允许售电量范围,目前电力交易平台无法对售电公司全国范围的售电量进行快速统计核查,也无法甄别同一资产在异地重复核算的情况。1)应用区块链分布式存储技术进行市场主体全生命周期管理,可以简化信息共享的数据传输机制。构建包含国、省两级电力交易中心的联盟链,当市场成员在一地注册或发生信息变更时,同步广播至各地,自动完成信息更新,可以支撑市场主体注册、重大信息变更、重大事项公示、退市等全生命周期的业务活动。与多个中心化数据库间的数据传递机制相比,能够避免数据更新不同步或数据传递丢失的问题。对于目前已经注册的市场主体,让其在新的区块链平台重新进行注册和信息填报是不现实的,需要解决从现有数据库到区块链的数据同步迁移问题。可以采用数据抽取-转换-加载(extract-transform-load,ETL)方式连接区块链与中心数据库(或中心化数据库的日志系统),在ETL工具上实现数据脚本采集,从中心化数据库抽取所需数据开展数据清洗,并通过区块链远程过程调用接口实时提交到区块链上,过程如图1所示。图1基于ETL工具的数据同步和上链流程

2)应用区块链存证溯源技术进行售电公司资产及售电量链上核查。将售电公司资产项目上链管理,将已注册的售电公司资产赋予电子数据属性,进行标签化溯源治理,避免同一资产重复核算。同时根据月度结算结果,各节点采用对售电公司在不同市场的售电量进行签名记账,并采用哈希算法计算上链存储,实现对售电公司全国范围内售电量的核查统计。2.2?电力零售市场业务随着电力市场交易规模的放开,大量中小用户将进入电力零售市场,售电公司的业务会更加活跃,对售电公司行为的审查和监管更为必要。一方面,受限于金融机构与交易机构的信息交互尚不完善,目前售电公司的履约保函查验是通过电话或现场的方式进行,工作量大且存在疏漏。另一方面,售电公司和用户可以频繁绑定和变更代理关系,签订多样的购售电合同,存在更新滞后和数据篡改的风险,在结算时可能产生纠纷。1)应用区块链存证溯源技术进行售电公司履约保函查验。电力交易平台和银行数字票据交易平台分别与区块链集成,银行将售电公司保函信息上传区块链,由区块链进行存证并提供电力交易平台查询,以解决保函线下验证的复杂流程,同时便于监管保函的流通以及补充、变动、执行等情况。2)应用区块链智能合约技术进行零售交易自动撮合管理,实现合同的在线起草、审批、传签、归档和轨迹查验[44]。合同起草过程为:向售电公司、零售用户提供自主维护的代理合约编辑功能,售电公司可编辑不同内容的代理服务套餐,零售用户可根据自身市场策略编辑代理需求。合同签署过程为:系统验签电子签名和签署时间,通过验签后,形成电子合同文件;也可以设定响应规则自动达成代理协定,由区块链记录合约内容并完成在各节点的共识传输,信息同步至交易与结算环节执行。合同存证过程为:存证系统使用哈希算法计算提交的电子合同的数字指纹,并与区块链上的数字指纹进行比对,判断合同真伪以及是否被篡改。合同公证过程为:产生合同纠纷时,申请方向公证中心提交合同查询码,公证中心从存储端获取电子合同快照文件,从区块链获取电子合同的数字指纹,匹配两者的数字指纹执行公证。2.3?分布式发电市场化交易业务分布式发电交易面临的主要困难,是交易中的潜在信用风险。一方面是用户主体数量庞大且分散,需要可信的认证管理手段避免计量不清、骗补等问题。另一方面是P2P交易数量庞大且分散,交易选择的灵活性、市场价格的剧烈波动和用户出力/负荷预测能力较弱[45],都会导致主体违约风险高,需要对交易流程和结果进行可信记录。1)应用区块链身份认证技术进行市场成员注册登录管理,以数字证书云端托管的方式为市场主体提供身份认证服务。当用户完成入市注册后,通过区块链密钥生成机制,形成包含存证编号+用户信息+公钥的完整的区块链身份凭证信息,背书用户身份和公钥的绑定关系,实现区块链身份认证。以手机盾+区块链背书的方式替换现有数字证书U-key实物灌装模式,可以简化登录手续,同时在保障安全的前提下,实现用户电脑端、移动端随时随地便捷登录与签名存证。2)应用区块链智能合约技术完成分布式发电交易的自动撮合交易。具有交易资格的用户与分布式能源发电商通过交易平台注册并提出购售电请求。分布式交易主要有如下3种匹配方式。①P2P交易模式。用户在应用层自行达成交易意向,完成买卖双方的匹配,由区块链对交易结果进行确权与存证。②智能合约模式。购售双方将交易需求以结构化方式委托至区块链网络运行,当市场中的量价信息满足用户设定的交易条款时,触发智能合约,区块链自动匹配交易双方,达成交易合同,实现全天候的安全、智能交易体验。③报价撮合模式。在一个交易周期内,平台收集卖方售价信息并升序排列,收集买方报价信息并降序排列。将排序好的报价信息全网广播,根据主体的临近范围和信用评价等因素给定可选择的交易范围同步广播。如果节点确认交易,则进行线路安全校核;若校核不成功,则重新匹配交易。校核通过后则自动生成智能合约,买卖双方通过多重签名最终确认合约执行,交易完成后钱款自动入账,流程如图2所示。

图2报价撮合模式的分布式发电交易流程2.4?电力衍生品交易业务中国的电力交易衍生品目前主要包括碳排放权、绿色电力证书和可再生能源超额消纳凭证。电力衍生品本身只具有金融属性,通常独立于现有电力市场开展交易。基于区块链技术开发衍生品交易平台,可以减少与已有系统数据库的交互,降低开发难度和开发成本,同时发挥技术的信任担保优势。以可再生能源超额消纳凭证交易为例,介绍衍生品交易的业务开展情况。2019年5月,国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》[46],要求建立健全可再生能源电力消纳保障机制,将开展可再生能源超额消纳量交易作为各类消纳责任主体完成自身消纳量指标的重要补充方式。目前,北京电力交易中心已经完成了基于区块链技术的超额消纳凭证交易系统的开发,并启动了试运行工作[47]。系统中仍需要解决的主要问题包括未接入现有数据平台的第三方主体计量认证、发用电凭证生成和凭证交易中的信任问题。1)应用区块链数据确权技术进行第三方主体计量认证。可再生能源电力消纳责任权重业务覆盖地方电网、配电网售电公司(增量配电网项目)、拥有自备电厂的企业等市场主体,这一部分主体的电量计量数据尚未接入政府或电网公司系统,其实际用电数据及可再生能源电力消纳数据的采集与可信度成为权重分析业务的薄弱环节。运用区块链防篡改特性,将责任主体可再生能源消纳电量、用电量等计量数据上链,实现数据确权,确保信息真实可信,进一步支持数据高效共享。2)应用区块链电子签名技术进行消纳凭证核发。电力交易平台将可再生能源发、用电结算信息发送至区块链平台,区块链通过电子签名技术对可再生能源电量核发消纳凭证,分为发电和用电凭证。发电凭证带有发电单位的签名,无法交易,可以作为核算的依据。用电凭证带有发电单位签名、购电单位签名、交易时间、电量、电价、通道等信息。通过区块链可信存证和电子签名可以实现可再生能源电力消纳凭证的溯源与统计,保障了凭证信息不可伪造,凭证数据结构如图3所示。

图3可再生能源消纳凭证数据结构3)应用区块链智能合约技术进行超额消纳凭证自动交易。交易主体在凭证交易系统发布凭证供需信息,并上传至区块链开展双边或挂牌交易。智能合约在区块链中定义并执行,将交易成交逻辑编写为脚本。当满足预先设定的成交条件时,智能合约自动在链上完成交易匹配,进而形成电子合同。交易双方电子签名确认,上链存证,提高交易效率。2.5?源荷互动电力交易业务随着能源互联网发展、新型市场主体涌现,源-网-荷-储互动[48]、虚拟电厂运营[49]、电动车绿电交易[50]等市场模式开展试点并初见成效,具有较好的推广潜力。这些新兴市场模式涉及多方分散主体,其交易的流程和结果同样需要可信记录。1)应用区块链可信链接入技术打通源荷终端。每个发电和用电终端将自身系统或物联网设备与区块链进行对接,无须与其他终端进行多对多对接,在技术层面上简化了对接工作、提高了对接效率。将射频识别、视觉感知等物联网技术与区块链相结合,将每个终端的信息保存为结构化数据上链,为交易过程中的终端相关信息全程追溯并为源荷高效互动管理奠定技术基础。2)应用区块链智能合约技术进行源荷互动交易组织。设计市场规则,将交易规则编写为智能合约,写入区块链。引导市场主体主动参与交易,达到合约条件的交易,在链上自动执行交易结果,提高交易的组织效率。交易申报、出清、执行、补偿等信息全部上链,经所有节点共识,对所有参与方公开,保证源荷互动交易的透明度和可信度。2.6?市场主体信用评价业务电力交易市场主体信用评价工作对于促进电力市场健康发展、助推国家信用体系建设具有重要意义。目前的市场主体信用评价业务中面临以下难点:①外信用数据来源于多行业、多部门,目前主要由市场主体自行申报,数据真实性难以保证;②各信用评级机构的系统独立,不同评级机构因为掌握的信息或评价的体系不同,可能给出差别较大的评级结果;③信用数据割裂,难以实现比对验证和共享互用,将影响信用评价结果的准确性。1)应用区块链数据确权和存证溯源技术进行信用数据确权归集。以电力交易中心为例,可以将交易结算的信用评级规则写入智能合约,在每次结算后自动履行并计算交易双方的信用积分,累计信用评价结果,生成市场主体的信用画像。将电力交易信用信息与工商信息、银行信用信息、企业纳税信息、第三方信用平台信息等信用信息一起上链,一方面实现数据确权、提高可信度,另一方面利用区块链实现各单位信用数据高效共享。2)应用区块链数据共享技术进行信用评价结果共享应用。由电力交易中心牵头组织相关评级机构组建的信用评价联盟链如图4所示。以对用户X进行信用评价为例,其原有的信用评价数据分别独立存储在信用评价机构A和B的数据库内。当需要对用户X的信用进行综合评价时,通过前置终端将经过哈希运算和电子签名的信用评价数据发送给用户X,经用户同意后上传至区块链,作为该评价机构对于用户X的评价元数据。之后,再通过基于代理重加密的数据共享[51],在联盟链主体间进行数据共享,由电力交易中心汇总后形成综合评价结果。用户X本人可以通过专用通道访问链上数据完成个人信用评价报告的查验,以此做到安全、可信的综合各机构信用评价结果,同时只有用户本人拥有自己的数据访问权限,提高数据的安全性与私密性。

图4基于数据共享的市场主体信用评价市场主体在金融、工商、税务等行业的信用评价结果,共享至电力交易平台,可以丰富市场主体场外信息,更为全面、客观地评价市场信用,助推评价结果应用。同样,电力交易信用信息也可共享纳入金融等征信系统,有助于金融机构全面掌握企业经营情况,服务信贷业务,助推全社会信用体系建设。区块链技术在电力交易中的应用场景、对应的业务需求和技术特点如表1所示。

表1区块链技术在电力交易中的应用场景3、区块链技术在电力交易应用中的相关问题探讨

3.1?区块链的运算处理性能问题区块链分布式记账与多节点共识计算对系统处理性能造成一定影响。结合第2章中的分析,全国范围的可再生能源超额消纳凭证智能双边交易是一个典型的高负载应用场景。以105级消纳责任主体、每户日均交易5次估算,单日在线交易量约为50万笔。若交易开市时间为每天09:30—12:00时段,根据“二八原则”(80%的业务量发生在20%的业务时间内)进行推算,则区块链服务网关应满足每秒事务处理数为222。目前商业运营的5共识节点区块链,在生产环境下实测每秒事务处理数约为500,可以满足现阶段电力交易应用需求。随着区块链技术的不断发展,通过混合型存储、多级缓存、内置合约、分层分区共识等技术,优化共识算法,可有效提升处理性能,满足未来电力交易高并发业务需求。3.2?区块链的存储容量问题区块链技术对于底层的数据存储具有一定的要求,分布式记账带来更庞大的存储容量需求[52-54]。结合北京电力交易中心规划开展的区块链相关交易业务,估算区块链存储容量需求如下。1)基础数据。主要包括市场主体基础信息、数字身份信息以及日志信息。根据数据模型设计,单个用户基础信息及身份信息约为0.5MB,基本保持不变;单个用户每月产生的日志信息约为20KB。以106级市场主体预估,3年基础数据存储需求约为1.5TB。2)业务数据。可再生能源超额消纳凭证交易业务,全国年度可再生能源消纳电量约为2000TW?h2000TW?h,若其中10%电量以1MW?h1MW?h为单位发行凭证,则每年发证2亿个。每个凭证初始发行信息约为5KB,每个凭证单次交易流通信息约为3KB,假设每个凭证年均交易5次,则3年存储需量约为12TB。分布式发电市场化交易业务,以105级市场主体规模测算,每个市场主体单月业务数据量约为1MB,则3年存储需量约为3.5TB。零售代理、信用评价等其他业务,每个市场主体按每年2MB测算,则106级市场主体3年存储量约为6TB。综上,业务数据对区块链3年存储需求约为21.5TB。3)业务存证及跨链交互信息存储。业务存证基于哈希算法不可逆原理将信息摘要以散列值方式存储,映射后的数据量通常为原数据量的25%以内。跨链信息交互一般包含与联盟链及异构链之间数据交互或信息共识,交互内容通常占业务数据量的10%。因此,预估业务存证及跨链交互信息存储3年需求总量约为7.5TB。综上,电力交易业务在区块链系统中3年的存储需求总量约为30.5TB,一般区块链系统均可满足。后续随着市场主体增长以及业务扩展,一方面可灵活扩展存储空间,满足业务需求;另一方面,也可通过研发新型存储技术,如混合型存储、分级存储和数据归档技术等,提升存储性能。3.3?区块链的安全风险问题区块链通过共识算法在分布式节点间达成一致性,建立信任。目前虽然有多种共识算法可供选择,但是难以兼顾性能和安全要求。针对具体的应用场景需要选择适当的共识算法,例如,对于高频小额交易,可以在主链的基础上加入侧链结合一定授信机制的设计,并定期与主链同步数据,以保障交易快速完成[55-56];对于相对封闭环境中的数据共享,可以通过在一定程度内降低安全保证的方式来提升系统性能;对于大容量的数据上链存证,将计算数据的哈希值而非数据原文上链存证,确保上链的哈希值不可篡改等[57];对于区块链的监管,可以引入双链模型,确保所有交易都通过监管机构认可后方可执行,同时保证用户层面的身份隐私性。比起底层协议,区块链的上层智能合约和应用较为复杂,程序更多样,更容易受到攻击,包括交易顺序依赖合约、时间戳依赖合约、误操作异常、可重入攻击等,都是典型的智能合约安全漏洞[58]。如果区块链中调配和交易自动化系统的智能合约遭受攻击,那么整个电力调配系统有可能全部瘫痪,进而造成混乱。此外,区块链的密钥失窃会导致链上节点被恶意控制并且向智能合约输入假数据、外部数据和指令的真伪及目的难以确定,这种风险目前还难以避免,也是智能合约设计和验证时需要仔细考虑的问题。结语

区块链技术能够为能源互联网中的多方协作场景建立信任,同时兼顾可追溯、公开透明、信息共享、防止单点故障等价值。区块链技术和集中式交易技术体系难以相互替代,将二者结合能够为电力市场提供更加全面和更低成本的技术支持,在未来的电力交易中发挥更大的作用。通过对区块链技术在中国电力交易相关领域的工程应用情况介绍,并结合区块链的特点和电力市场发展趋势,提出了区块链技术在电力批发市场、电力零售市场、分布式发电市场化交易、电力衍生品交易、源荷互动电力交易、市场主体信用评价等业务中的深化应用模式和应用方法,分析了实际应用中的业务需求、困难和应对方案。为区块链技术进一步的落地应用提供了有益的指导和参考。湖南智库联盟??

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