传统电力市场能源交易与消纳存在数据存储成本高、隐私数据被非法获取和恶意篡改等问题,具备去中心化、可追溯等技术特征的区块链在能源交易,特别是分布式能源交易中的应用日益受到关注。

此前在2023年8月举办的长三角数字能源算力大会暨专精特新产业融合发展论坛上,科学技术部原副部长、十一届全国人大教科文卫委员会委员吴忠泽表示,区块链最容易导入的应用之一是能源交易的多边市场。

区块链为什么适用于分布式能源交易?

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,更符合分布式能源交易的分散化、参与主体多样性等特征,能够形成以消费者为中心、支持生产者参与的模式,进一步提升能源交易的灵活性、增强能源交易市场的整体效率。

首先,分布式能源交易的控制结构呈现出分散型,而区块链由众多节点共同组成,不存在中心化的设备和管理机构,可以降低网络中所有节点共同参与的交易成本。

其次,分布式能源交易主体越来越多,形式复杂,区块链的不可篡改性意味着一旦进入区块链,任何信息都无法更改,在一定程度上也保证了交易数据的安全性。

最后,由于交互成本较高,集群体(微电网、聚合商、虚拟电厂)之间,以及电网与其他节点之间利益分配机制并不公开透明,导致分布式能源和电网以及集群体之间信息无法对称。但区块链的运行规则和数据信息是公开的,每一笔交易对所有节点都可见。

区块链在分布式能源交易领域有哪些应用场景?

根据苏州科技大学赵升等人发表的论文《区块链技术在分布式能源交易领域的创新应用》,分布式能源交易的应用场景主要有虚拟电厂、微电网并网、自动需求响应、电动汽车充放电四部分。

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)具备灵活调控大量分布式能源的能力,使得大规模的可再生能源发电接入电网成为可能。区块链技术可通过共识机制、加密技术和分布式存储以及智能合约为VPP提供安全的去中心化交易平台,并且保证交易公平公开。

目前,国内外已开启了区块链技术在VPP中的应用,比如中国能源区块链实验室的Hyperledgar Fabric技术能够压缩VPP交易和清结算流程中的成本;美国Trans Active Grid区块链能源项目的以太坊技术平台应用于VPP分布式交易体系和P2P交易。

VPP与区块链技术的结合,可以有效建立安全可靠的交易平台,既有利于VPP的功率交换,加快建设全国碳排放权、用能权、绿色电力交易市场,也有利于有新能源、储能等多种资源的通信与聚合,积极参与到电力市场交易中。

微电网并网方面,由于电网结构灵活自治,能有效降低分布式电源直接并网对配电网运行的影响,已逐步成为分布式电源参与市场化交易的主要应用场景。

区块链与微电网市场具有相似的分布式拓扑结构,采用区块链技术可以简化交易模式,实现点对点交易,促进分布式能源就近消纳,从而减小电力交易成本。王健等人发表的《基于区块链和连续双向拍卖机制的微电网直接交易模式及策略》指出,通过微电网电力交易案例验证了该方法能够满足微电网分散式、小规模和低成本的交易需求。

自动需求响应能够保障电网的实时平衡,但传统电力市场集中交易模式不能满足用户低成本、高效率、高安全的交互,而区块链技术的可追溯等特点能够弥补集中交易模式的不足。

以中小型电力用户自动需求响应为例,将电力需求响应交易关键数据上链存证,能够改善用户与聚合商之间的交易信任度,并有助于电力需求响应项目相关利益主体信息共享,提高交易激励资金分配可信度。

当前,交易和信息安全已成充电桩面临的主要问题之一,已出现盗刷,窃取支付卡数据等驾驶员敏感信息事件。依托区块链建设的充电联盟链,可通过密码学等方式实现数字资产的安全交易,有利于消除电动汽车企业与充电桩运营商之间的信任壁垒,电动汽车车主与充电桩运营商之间可以进行公平的价值转移。

哪些企业在推进分布式能源交易区块链建设?

整体来看,布局分布式能源交易区块链的企业主要有能源、科技两大分支。

能源企业方面,龙源电力(001289.SZ)的数据存证及碳资产交易项目,是基于国能链,以可信数据、可信账户和可信碳资产为基础搭建碳排放可信数据认证体系,并将碳核查报告和碳交易记录数据直接加密并存储在区块链上。

国家电网依托能源区块链的公共服务平台“国网链”,让绿电交易全过程溯源可查、可信、可验,已支撑25个省市1.2万余家市场主体开展绿色电力交易。

科技类企业中,远光软件(002063.SZ)开发了分布式能源交易结算、区块链存证等多款产品,该公司还为北京冬奥会提供区块链“绿电溯源”技术支持。

能链众合则于2016年与TÜV SÜD大中华集团进行战略合作,双方将基于区块链技术在能源服务领域、绿色能源数据追溯与质量评估等方面展开全面合作。

基于区块链的分布式能源交易系统还面临哪些挑战?

现阶段,国家能源局等政府职能部门在积极推进能源区块链发展,但若要实现规模化普及,仍有技术、安全等问题需要克服。

技术方面,区块链在计算效率方面还不能完全满足能源系统产销实时性的要求,并且区块链的计算和响应能力也有一定的制约。此外,相较于热门的金融区块链等热门领域,能源领域区块链技术的应用仍然相对较少、不够成熟。

安全与隐私也是区块链的核心问题之一。区块链的不可篡改、可追溯技术在一定程度上可保证数据的安全性,但是仍有恶意攻击事件出现。欧科云链OKLink发布的2023上半年区块链安全态势数据报告显示,报告期内发生了近250起安全事件,导致全球区块链生态项目损失约7.24亿美元。

最后,相关的监管框架也仍需进一步完善。基于区块链技术的分布式能源交易不能脱离法律的框架,司法机关等职能部门需要制定相应的监管机制,而且,区块链自身的匿名性在保护用户隐私的同时,也为监管无形中增添了一道门槛。