基于區(qū)塊鏈技術(shù)的Insolar交互式能源系統(tǒng)介紹

使用區(qū)塊鏈作為新技術(shù)的推動(dòng)者，幫助公用事業(yè)跟上時(shí)代的步伐。

2016年4月，紐約布魯克林居民區(qū)的鄰居之間發(fā)生了第一次官方對(duì)等（P2P）能源交易。被稱為布魯克林微電網(wǎng)的房主擁有太陽(yáng)能電池板能夠以他們選擇的價(jià)格和時(shí)間向鄰居出售多余的能源。能源交易平臺(tái)的提供商是LO3 Energy，這是一家總部位于紐約的初創(chuàng)公司，它使用區(qū)塊鏈技術(shù)在儀表后面的同行之間實(shí)現(xiàn)P2P能源交易，即沒(méi)有當(dāng)?shù)仉娏镜谋O(jiān)督。此時(shí)，區(qū)塊鏈主要與比特幣支付網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)，無(wú)需銀行或其他中介機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)P2P支付。然而，將“切斷中間人”的想法應(yīng)用于能源部門既具有創(chuàng)新性又具有破壞性。

此后，基于區(qū)塊鏈的P2P交易平臺(tái)的興趣激增，僅在2017年就有超過(guò)120家創(chuàng)業(yè)公司籌集了超過(guò)3億美元的資金。由于不斷增加客戶擁有的分布式能源（DER）采用的威脅，文章放大了P2P能源交易平臺(tái)的影響，這些平臺(tái)首先會(huì)削減公用事業(yè)收入流，然后最終完全超越行業(yè)。然而，兩個(gè)主要因素抑制了無(wú)公用能源市場(chǎng)的愿景。首先，盡管由客戶擁有的DER產(chǎn)生電力，但能源交易平臺(tái)仍然需要基礎(chǔ)設(shè)施（電線桿和電線）將電力分配給其同行，該同行仍然由當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司擁有。其次，能源行業(yè)在世界大部分地區(qū)受到高度監(jiān)管，而監(jiān)管機(jī)構(gòu)不允許消費(fèi)者設(shè)定電價(jià)。

這種抑制因素的組合允許公用事業(yè)公司重新校準(zhǔn)他們對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)即將進(jìn)行的現(xiàn)代化努力的方法。公用事業(yè)公司可能會(huì)接受這些DER并利用它們來(lái)幫助提高整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率，而不是拒絕消費(fèi)者采用DER并對(duì)其在配電系統(tǒng)中的滲透水平施加嚴(yán)格的限制。實(shí)現(xiàn)這一思想的概念是交互能量，其被定義為“經(jīng)濟(jì)和控制技術(shù)的結(jié)合，以提高電網(wǎng)的可靠性和效率。與P2P能源交易用例類似，能源交易仍將發(fā)生，但是，公用事業(yè)將成為這些交易的推動(dòng)者，而不是旁觀者。鑒于公用事業(yè) - 客戶關(guān)系向更具交互性的轉(zhuǎn)變，區(qū)塊鏈技術(shù)仍可用于提供有效的解決方案以促進(jìn)交互式能源系統(tǒng)（TES）。

為何需要區(qū)塊鏈？區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁矗?/p>

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（類似于對(duì)等方），共享一個(gè)共同的交易數(shù)據(jù)庫(kù)，稱為分類賬。對(duì)等體之間的事務(wù)被記錄在塊內(nèi)，然后由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的對(duì)等體子集驗(yàn)證其正確性和有效性。所有驗(yàn)證對(duì)等方必須在驗(yàn)證過(guò)程中達(dá)成共識(shí)才能驗(yàn)證交易。一旦確實(shí)驗(yàn)證了所有塊事務(wù)，就將塊部署到公共分類賬并鏈接到最后一個(gè)塊，此后不能單方面修改事務(wù)。智能合約也是區(qū)塊鏈的重要組成部分，可根據(jù)分類賬的狀態(tài)自動(dòng)化同業(yè)之間的交易。智能合約作為分類賬上的軟件應(yīng)用程序存在，根據(jù)分類帳上的數(shù)據(jù)自動(dòng)執(zhí)行對(duì)等方之間合同的業(yè)務(wù)邏輯。在TES的背景下，公用設(shè)施和大型電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)所有者之間的智能合約可以指定在以固定價(jià)格在電網(wǎng)的特定部分中經(jīng)歷擁塞時(shí)使電池放電。電池輸出的測(cè)量結(jié)果將被存儲(chǔ)到分類帳中，并且在確認(rèn)電池以約定的費(fèi)率排出后，支付將被轉(zhuǎn)移到電池所有者。

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈用例是為了緩解不同對(duì)等方之間的信任問(wèn)題，這些問(wèn)題可能不會(huì)相互信任但仍然必須協(xié)同工作。不可變的分類帳和智能合約的使用在很大程度上解決了這個(gè)信任問(wèn)題。在現(xiàn)代公用事業(yè)尋求使用消費(fèi)者DER來(lái)為電網(wǎng)增加靈活服務(wù)和容量的情況下，公用事業(yè)必須能夠信任消費(fèi)者能夠貫徹他們的承諾。將消費(fèi)者，公用事業(yè)和其他利益相關(guān)者連接在區(qū)塊鏈上的公共平臺(tái)上，允許公用事業(yè)公司讓所有各方對(duì)其行為負(fù)責(zé)，并使其交易自動(dòng)化。智能合約代表監(jiān)督其分銷系統(tǒng)上所有交易的公用事業(yè)，而不必一直直接參與，從而減輕處理復(fù)雜費(fèi)率結(jié)構(gòu)和向各利益相關(guān)者支付激勵(lì)的主要痛點(diǎn)。此外，與上面提到的許多集中式系統(tǒng)不同，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是分散的，并且不易受單點(diǎn)故障的影響。

可行的用例

智能電動(dòng)汽車充電：全球公交網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模電氣化迫切推動(dòng)無(wú)疑將對(duì)公用事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施造成很大壓力。在這種情況下，允許公用事業(yè)調(diào)整提供給電動(dòng)汽車（EV）的費(fèi)率的短期合同是一項(xiàng)必不可少的服務(wù)，可以減少電網(wǎng)資產(chǎn)的過(guò)度磨損。該用例還可以通過(guò)車輛到網(wǎng)格（V2G）技術(shù)來(lái)補(bǔ)充，以在網(wǎng)格內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)處提供大量分布式存儲(chǔ)容量。P2P能源交易：在公用事業(yè)管理系統(tǒng)中，能源交易市場(chǎng)有可能糾正由太陽(yáng)能引起的可變發(fā)電的高穿透性引發(fā)的電力不匹配。在當(dāng)?shù)丶?lì)DER的協(xié)調(diào)也可以減少峰值需求并提高公用電網(wǎng)的效率。為了確保交易不違反任何系統(tǒng)約束（轉(zhuǎn)移裝載，支線承載能力），這些值可以包括在智能合約的業(yè)務(wù)邏輯中，以使任何違規(guī)交易無(wú)效。

可行的平臺(tái)：Insolar的交互式能源系統(tǒng)（TES）

Insolar是一家全球性技術(shù)公司，為各種行業(yè)（包括能源和電力系統(tǒng)）構(gòu)建創(chuàng)新的區(qū)塊鏈解決方案。Insolar區(qū)塊鏈平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)源的企業(yè)級(jí)平臺(tái)，旨在提高全球共享業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的效率和透明度。這在交互能源的范圍內(nèi)很好地協(xié)調(diào)，這實(shí)際上是一個(gè)共享的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。因此，Insolar開(kāi)發(fā)了其TES，以便以世界上最高的區(qū)塊鏈交易速度（20個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒20，000個(gè)交易）在各種不同的能源消費(fèi)者和消費(fèi)者之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫和安全的能源交易和服務(wù)。平臺(tái)基準(zhǔn)測(cè)試表明，整個(gè)事務(wù)顯示幾乎接近線性的可伸縮性，因此，平臺(tái)可能能夠擴(kuò)展到1000個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒一百萬(wàn)個(gè)事務(wù)。

上圖顯示了Insolar TES的愿景。網(wǎng)絡(luò)上的不同節(jié)點(diǎn)購(gòu)買和銷售靈活的能源服務(wù)，以共同優(yōu)化整個(gè)電網(wǎng)的性能，從而為所涉及的所有利益相關(guān)者節(jié)省成本。電動(dòng)汽車的集合商可以調(diào)節(jié)其充電率以適應(yīng)意外的太陽(yáng)能斜坡，而工業(yè)微電網(wǎng)可以預(yù)測(cè)未來(lái)一天的大量需求和來(lái)自鄰近微電網(wǎng)的預(yù)購(gòu)產(chǎn)品。另一方面，也可以向公用事業(yè)公司（稱為配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商）提供諸如需求響應(yīng)和電壓調(diào)節(jié)等服務(wù)。Insolar專注于三個(gè)主要用例：智能電動(dòng)汽車充電，智能需求響應(yīng)和企業(yè)微電網(wǎng)。上面詳細(xì)介紹了前兩個(gè)，而企業(yè)微電網(wǎng)則針對(duì)大量客戶，這些客戶可以利用P2P能源市場(chǎng)來(lái)降低主電網(wǎng)的可靠性。