自2016年10月工業(yè)和信息化部發(fā)布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應用發(fā)展白皮書(2016)》及2016年12月區(qū)塊鏈首次被作為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)技術(shù)寫入國務院發(fā)布的《國務院關(guān)于印發(fā)“十三五”國家信息化規(guī)劃的通知》以來，區(qū)塊鏈技術(shù)日益受到我國政府的重視和關(guān)注。作為新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，區(qū)塊鏈技術(shù)很有可能推動現(xiàn)有計算模式的變革，對能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。

什么是區(qū)塊鏈技術(shù)?

2008年11月，一位自稱中本聰?shù)目茖W家發(fā)表了一篇名為《比特幣：一個P2P電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的論文，提出了一種基于P2P組網(wǎng)技術(shù)、數(shù)學、密碼學技術(shù)、演算法與經(jīng)濟模型等技術(shù)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)的構(gòu)架理念，從此比特幣誕生了。作為比特幣系統(tǒng)的底層核心技術(shù)，區(qū)塊鏈技術(shù)逐步進入人們的視野。

區(qū)塊鏈技術(shù)是基于時間戳的“區(qū)塊+鏈式”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、利用分布式節(jié)點共識算法來添加和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學方法保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算范式。區(qū)塊鏈目前分為三類：私有鏈、公有鏈、聯(lián)盟鏈。區(qū)塊鏈技術(shù)具有以下幾個主要特點：

去中心化：區(qū)塊鏈技術(shù)基于P2P的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不存在中心節(jié)點，網(wǎng)絡中每個節(jié)點的地位均等，互為備份，增加數(shù)據(jù)庫的魯棒性。

訪問權(quán)限控制：區(qū)塊鏈系統(tǒng)對授信用戶開放，未經(jīng)授權(quán)，節(jié)點無法訪問區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。(但對公有鏈而言是完全透明的)

數(shù)據(jù)安全性：區(qū)塊鏈通過鏈式結(jié)構(gòu)、數(shù)字加密、共識算法等技術(shù)保證了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可虛構(gòu)，不可偽造，不可篡改，不可刪除，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、安全且可追溯。

區(qū)塊鏈通過共識算法、智能合約等技術(shù)保證了系統(tǒng)無需信任背書或第三方監(jiān)督也能正確執(zhí)行、自行運轉(zhuǎn)。

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在政策支持方面，當前各國都在大力發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù),美國、英國等發(fā)達國家通過推出創(chuàng)新政策、發(fā)放補貼等方式動員高校、企業(yè)以及其他機構(gòu)參與研發(fā)。近年來，我國政府對區(qū)塊鏈技術(shù)也十分重視。2017年，國務院先后在《關(guān)于創(chuàng)新管理優(yōu)化服務培育壯大經(jīng)濟發(fā)展新動能加快新舊動能接續(xù)轉(zhuǎn)換的意見》《關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》《關(guān)于進一步擴大和升級信息消費持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導意見》《關(guān)于積極推進供應鏈創(chuàng)新與應用的指導意見》等文件中，多次提出鼓勵開展區(qū)塊鏈技術(shù)研究及試點應用，建立新型社會信用體系。

在技術(shù)發(fā)展方面，區(qū)塊鏈技術(shù)是具有普適性的底層技術(shù)框架。按照目前區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展脈絡，區(qū)塊鏈技術(shù)會經(jīng)歷以可編程數(shù)字加密貨幣體系為主要特征的區(qū)塊鏈1.0模式、以可編程金融系統(tǒng)為主要特征的區(qū)塊鏈2.0模式和以可編程社會為主要特征的區(qū)塊鏈3.0模式。目前，一般認為區(qū)塊鏈技術(shù)正處于2.0模式的初期，股權(quán)眾籌和P2P借貸等各類基于區(qū)塊鏈技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)金融應用相繼涌現(xiàn)。然而，上述模式實際上是平行而非演進式發(fā)展的，區(qū)塊鏈1.0模式的數(shù)字加密貨幣體系仍然遠未成熟。

在行業(yè)應用方面，區(qū)塊鏈最先的應用是實現(xiàn)貨幣和支付手段的去中心化，試圖脫離本質(zhì)為國家信用擔保的法幣體系，建立新的數(shù)字貨幣體系，如比特幣的開發(fā)與應用。繼比特幣提出后，其他數(shù)百種基于區(qū)塊鏈的加密數(shù)字貨幣也相繼出現(xiàn)。跨國大型金融集團諸如紐交所、花旗、納斯達克等都在2015年以創(chuàng)投的形式進入了區(qū)塊鏈領(lǐng)域。而我國央行研發(fā)的數(shù)字貨幣，率先探索了區(qū)塊鏈技術(shù)的實際應用，基于區(qū)塊鏈的數(shù)字票據(jù)交易平臺也測試成功。今年2月，由央行發(fā)行的法定數(shù)字貨幣也在該平臺試運行，這意味著在全球范圍內(nèi)，中國央行將成為首個發(fā)行數(shù)字貨幣，并開展真實應用的中央銀行。

除了金融領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)的應用場景也在逐步向醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、物流等領(lǐng)域拓展，在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也開始嶄露頭角。中國電科院正在積極探索區(qū)塊鏈技術(shù)在電力調(diào)度與交易領(lǐng)域的應用場景，并已啟動基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電力系統(tǒng)調(diào)頻業(yè)務考核管理、分布式源—荷市場化交易等關(guān)鍵技術(shù)研究和原型系統(tǒng)研發(fā)工作。

區(qū)塊鏈在能源互聯(lián)網(wǎng)的應用前景

能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以分布式可再生能源為主要一次能源，與天然氣網(wǎng)絡、交通網(wǎng)絡等其他系統(tǒng)緊密耦合而形成的復雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。相比現(xiàn)有的電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)涉及了更多樣的能源形式和更廣泛的參與主體，并在信息的交互模式上進行了改革。區(qū)塊鏈技術(shù)具有不可偽造、難以篡改的特點，能夠有效解決復雜系統(tǒng)中各主體間的信任問題。同時，區(qū)塊鏈技術(shù)在去中性化、系統(tǒng)自治等方面的特點與能源互聯(lián)網(wǎng)的理念具有一定程度的相似性。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)將能在能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建、發(fā)展與升級過程中發(fā)揮重要作用，其應用前景將主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

能源供給。分布式和集中式的結(jié)合是未來能源供給領(lǐng)域的典型模式，區(qū)塊鏈的去中心化與分布式電源之間的物理特性具有較強的耦合性，而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的實時更新有助于實現(xiàn)集中式和分布式之間的實時信息共享，避免多種能源的重復建設(shè)，減小能源供給系統(tǒng)的浪費，可應用的場景包括：基于私有鏈的分布式能源多能互補之間的計量;基于聯(lián)盟鏈的大型能源基地之間的打捆模式等。

能源輸送。參與能源輸送的角色眾多，且存在廣義的博弈競爭，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個角色之間的強制信任和角色之間交易的透明化，能夠?qū)崿F(xiàn)多種能源之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化傳輸，提高系統(tǒng)的效率。典型的應用場景包括：基于私有鏈的能源傳輸系統(tǒng)的阻塞管理和損耗分攤計算;基于聯(lián)盟鏈的能源傳輸系統(tǒng)的實時監(jiān)測和協(xié)調(diào)控制等。

能源分配。分布式能源的廣泛接入改變了能源分配系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，多種能源之間的交叉轉(zhuǎn)化和時空耦合對能源系統(tǒng)的計量提出了新的要求。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的自動執(zhí)行和廣泛共享將會顯著提升能源分配的合理性，典型的應用場景包括：基于聯(lián)盟鏈區(qū)域能源系統(tǒng)的自動計量，基于聯(lián)盟鏈的儲能系統(tǒng)的規(guī)劃運行一體化分析等。

能源消費。基于分布式賬本和智能化合約的區(qū)塊鏈技術(shù)的應用，將會極大地提升能源消費側(cè)和能源供給側(cè)的透明度，從而改變區(qū)域能源系統(tǒng)的用能需求曲線，實現(xiàn)多種能源之間的合理利用和泛在交互。典型的應用場景包括：基于私有鏈的需求側(cè)管理、家庭能量管理、電動汽車充放電智能支付系統(tǒng)等。

能源交易。結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)狀的分析，區(qū)塊鏈將會率先在能源交易領(lǐng)域得到應用，典型的場景包括：基于私有鏈的電費結(jié)算;基于聯(lián)盟鏈的微電網(wǎng)中多元化角色的內(nèi)部交易;基于公有鏈的分布式能源系統(tǒng)內(nèi)部各種多樣化能源之間的交易;基于公有鏈的國家之間的能源交易體系和商業(yè)模式等。

需要關(guān)注的問題

區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)的應用中，需要重點關(guān)注以下幾方面問題：

效率問題。區(qū)塊鏈技術(shù)本身處在一個不斷完善和成熟的過程中，當前區(qū)塊鏈在計算效率方面難以滿足能源系統(tǒng)產(chǎn)銷實時性的要求。未來區(qū)塊鏈系統(tǒng)需要在吞吐量方面進行優(yōu)化，包括在減少區(qū)塊生成時間和區(qū)塊確認時間等方面開展相關(guān)研究。

安全問題。區(qū)塊鏈技術(shù)中，允許節(jié)點在區(qū)塊中加入自定義信息。若附加信息中包含惡意代碼，將會對整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡產(chǎn)生影響。另外，區(qū)塊鏈中的每個節(jié)點都會有一份完整的賬本，對所有用戶都公開透明，敏感信息容易被泄露。這些安全風險可以考慮利用硬件加密措施、加大區(qū)塊鏈審計(防篡改、可溯源是區(qū)塊鏈的優(yōu)勢，也是數(shù)據(jù)話語權(quán)的體現(xiàn))力度和進一步研究相關(guān)匿名算法來解決。

政策問題。能源行業(yè)是國家強監(jiān)管的基礎(chǔ)性行業(yè)，與國家政策的依附性非常強。當前很多應用在技術(shù)上是可行的，但若無國家相關(guān)政策指引，仍無法實現(xiàn)落地。隨著“管住兩頭，放開中間，售點側(cè)改革，交易平臺獨立”新電改政策的全面推廣實施，給區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域的應用帶來了新的契機。但在具體領(lǐng)域的實施過程中，仍需要國家相關(guān)政策的跟進和落實。

人才問題。區(qū)塊鏈技術(shù)是包含了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、密碼學技術(shù)、P2P技術(shù)、數(shù)字認證等多學科融合的技術(shù)體系，在能源互聯(lián)網(wǎng)中應用時，還需要進一步結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)業(yè)務模式。此外，還需要進一步結(jié)合金融交易相關(guān)知識。復合型人才的缺失是區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中進一步推廣的一個瓶頸。

(作者單位：中國電科院)