基于区块链技术的电力市场 交易机制架构及应用研究
文/李修臣  2021年第2期第151页  2021-01-22

  摘要:随着区块链技术在能源领域的应用,加之区块链技术本身拥有去中心化、分布式、防篡改等优势,其逐步受到电力市场交易行业的关注和应用。区块链技术在电力市场交易机制中,一般以分布式电源形式存在于区块链网络上,用其组建的网络渠道实现交易的完成并在线上完成合同约定事项。在区块链电力市场交易机制下,可以提高工作的高效性、快速性和便宜性。因此,在区块链技术的背景下研究电力市场交易机制架构及应用是十分有必要的。本文主要基于区块链技术研究探索电力市场交易机制及应用,为电力市场交易今后的发展提出建议。

  关键词:区块链;电力市场交易;机制架构;应用

  一、引言

  区块链技术是一个具有数据“散列验证”功能的数据库,其将众多散乱的数据以时间发展顺序排列组合形成链状形态,用其特有的方式维护数据库的可靠性。最早,区块链技术来自于比特币系统的基础架构,是具有去中心化、去信任化、集体维护、时序数据、可编程和不可篡改的特征的分布式保存库。对于经济行业乃至整个社会行业来说都具备良好的适用能力。因此,在电力交易市场应用区块链技术,可以保证电力市场交易的安全性能、公开透明性能和自主性能。对电力市场交易双方来说可以及时沟通交流信息,实现交易双方的时间价值和降低交易成本,使其形成可以支持大量用户交易,实现能源发展的新态势,使区块链技术为电力市场交易机制提供优质平台。

  二、相关概念概述

  2.1区块链

  2.1.1区块链的类型

  一般来讲,区块链可以分为公有链、联盟链和私有链。公有链即实现信息的透明化和自由度,是真正意义上的具有去中心化特点的一个类型。其能够在去信任化的互联网中迅速的构建框架,建立去中心化的基站,实现信息不可篡改特征,保障了数字货币交易的安全进行。联盟链即限制人员进入,只允许该联盟内部人员通行,并且可制定联盟细则,供联盟人员遵守使用。相对于公有链的数字化,联盟链更加适合金融行业使用。私有链顾名思义,其特征更加秘密,安全性更高,对外来的病毒攻击防范更加高级严格。相对于公有链和联盟链人员构成,私有链人员构成较为简单,一般为内部人员及管理人员。

  2.1.2区块链的基础结构

  区块链基础结构为应用层、合约层、激励层、共识层、网络层和数据层。应用层包括可编程货币、可编程金融、可编程社会。合约层包括智能合约、算法机制。激励层包括发行机制和分配机制。共识层包括工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制。网络层包括对等网络机制、验证机制、传播机制。数据层包括数据区块、默克尔树、哈希函数、非对称加密。

  2.1.3区块链的特性

  总体来讲,区块链技术具有去中心化,防篡改性,可追溯性三个方面的特征。

  (1)去中心化;该特点将整个区块链节点进行数据记账,在记账过程中都有相应的权利,这完全规避了操作中心化的一个弊端。

  (2)防篡改性;该特征确保数据的安全性,即若是想改变区块链存在的信息要素,须要攻击网络里面的51%的节点才能把数据更改掉。

  (3)可追溯性;该特征就是设定一个区块,该区块拥有前面一个区块的程序,使一个哈希值就像一个挂钩一样存在,如果识别前面程序的哈希值才能挂得上去,如此反复,最后发展成为一整条完整的链。

  2.2电力市场交易

  一般来讲,电力市场区分为中长期合约交易市场、期货交易市场、现实时间交易市场、平衡市场和辅助服务市场。中长期合约交易市场将电力供应商提供的价值数据和负荷数据按照公允的价格签订中长期合作意向合约。期货交易市场通过具体的规定和流程在某时某地交易期货商品,电力交易引入期货概念是降低电力市场价格波动带来的风险性,是一种对于电力交易双方受风险影响都较小的交易形式。现实时间交易市场属于必须运营的交易市场,其以提供时时的电力供应,采用峰值计算价格原则,具有实效性。平衡市场是对于电力进行统一调度实现平衡,交易权归于电价管理部门,是电力供需平衡的不二之选,也是维持电力系统的供需平衡的关键。辅助服务市场提供电力帮助服务,平衡供需,对电力市场交易双方服务。

  三、区块链技术及电力市场交易机制的发展现状

  3.1区块链技术的发展现状

  2008年由日裔物理学家中本聪第一次正式提出区块链的概念,后区块链技术成为了比特币系统的基础框架,随着区块链技术的发展,各个行业人员开始关注区块链带给商业的内在价值,挖掘区块链的应用广度和深度。近年来,无论国外还是国内对于区块链的研究都不在少数,对于区块链技术的投资发展仍未停歇,甚至不断壮大。区块链技术慢慢发展为去中心化区块链数据库,多数学者认为其属于一种编程方式,可以将交易的合同更加完整精确地记录下来。区块链的应用更是体现在各行各业中,如军事军工领域、移动通信领域、金融领域、物联网和物流领域、公共服务领域、保险领域、公益领域等。

  3.2区块链技术在电力市场交易应用发展现状

  区块链技术最初流行于数字货币上,但由于其去中心化、去信任化、集体维护、时序数据、可编程和不可篡改的特征及分布式保存的特点,慢慢发展成为一种与能源市场中的电力交易市场机制挂钩的技术,在电力交易双方交易机制的作用下,不仅降低了交易双方的合约成本,更加智能地保护数据信息的安全。随着互联网与科技的融合,区块链发展更为迅速,为实现电力行业的可持续健康发展做出了很大的贡献。其节省交易时间,应用于发电商的发电权,发电权在交易机制下的供需平衡理论。

  四、基于区块链技术的电力市场交易机制架构

  4.1基于区块链技术的电力交易合理调度和管理

  电力交易市场运营限制相对较多,其往往会受到多方因素影响,诸如供需关系、价格浮动等。对于电力交易供需关系来说,经济发达地区用电负荷较大,往往供不应求,电力需求强烈。而经济欠发达地区往往供大于求,造成了电力资源的浪费,但就浪费而言,也比向外输送电力节省资金和人力。同时,目前存在的购电方式为大客户直接购电,但这只是电力交易双方的初级合约,不能实现合作双赢的局面,长此以往下去,电力交易市场管理将难以进行,虽然,政府每年会补贴电力能源,但这不利于电力交易市场化的运营。区块链技术应用于电力交易市场,可以更好地通过分布式电源合理安排各个用电终端的用电需求,实现电力负荷的合理配置,满足电力交易的及时性和调度性。

  4.2基于区块链技术下的电力交易市场机制中价格波动限制

  电力市场交易机制中电价的规定采用分时段计费,每日高峰时段用电量决定了电费的峰值,用电需求满足日常生活工作,但用电价格要在合理的范围内上下波动。对于电力市场交易机制电量使用呈现的价格局限也应合理调整,可以开放新能源发电,新方式用电的调整平台。采用区块链技术,电力市场交易机制引入能源销售与负荷之间沟通信任的模式,节省了传统电力供应模式需充值缴费的大量时间,解决了买卖双方矛盾问题,形成了相互信任的信息透明化的交流沟通渠道。对购电模式进行了整改,将价格波动限制在合理的范围内。

  4.3基于区块链技术的电力市场交易机制可靠性分析

  传统型电力供销模式是电力公司统一销售电力供用户终端使用,对于交易双方而言难以实现信息的有效沟通,交易信任可靠性不强,但随着购电客户中慢慢出现“自产供销”的人员,电力市场交易机制的可靠性也越来越需要引起重视。“自产供销”的用户之间有一个共同的特点:规模相对较小。随着区块链技术的研究应用,在保障电力负荷的前提下,实现共享电力共享,对于购买方实行点对点,面对面的可靠性服务,使电力市场交易机制架构更加完整,可靠性更强。

  五、基于区块链技术的电力市场交易的应用研究

  随着区块链技术的发展和成熟,电力市场交易这一复杂的行业领域也开始引入区块链技术。区块链技术建设主要呈集成分布式模式。如今发电领域技术不断创新,互联网科技统筹发电,以燃烧传统能源获取电力能源方式的传统发电模式将被风,光等新能源发电模式取代。区块链技术因为其分布式点对点的结构链条,不仅可以输送较多的电量,而且能够持续保证电力系统的稳定。

  区域电网之间系统管理范围受到限制,省内电网系统调度较慢,配电网系统管理权限不清,这些问题都影响了电力交易市场的有效运营;区块链技术在数据编程的方式下更加智能地调节电力生产,实现电网系统的联合调配,以信息透明化,共享信息传输渠道,及时完成交易的技术性和创新性。区块链技术使电力市场交易机制更加优化,其提供了一个良好的能源共享平台,形成了发电,输电,配电,售电一体化的运营模式,将电力市场交易机制的创建发挥到最大限度的作用。区块链技术对于电力市场交易运行的最大帮助是通信架构的建立,以实时的了解客户需求改变供销策略,最终实现价值最大化。

  六、结语

  区块链技术是目前较为受关注的一种行业应用资源,其框架与互联网应用有众多相似之处,如何合理地融合两种现代智能化的技术应是未来面临的新挑战。目前,区块链技术对于电力市场交易机制架构采用分布式,去中心化的特点运行,在其数据信息传输下实现了电力能源的稳定性和可靠性,在其交易业务中保持良好的交流沟通作用,在电力能源的调配方面实现了操作简单明确化,为电力市场交易机制提供了便利,提高了电力交易效率。C

  (作者单位:郑州电力高等专科学校)

  参考文献

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