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《未来望远镜》栏目是泰尔英福原创科普专辑，内容包括区块链、数字经济、工业互联网、芯片、web3等内容，自4月22日开始，小编将在每周五，与团队专家一起带领大家沉浸式感知科学技术的未来之光。

本期内容：《能源互联网电力交易区块链中的关键技术》

该论文被评为《电力建设》期刊“优秀论文”，此版本在原有基础上稍有改动。本期阐述能源互联网电力交易区块链中的共识机制，敬请阅读。

全文约3700字，预计阅读时间5分钟。

系列摘要

随着清洁可再生能源产业的迅速发展，现有的能源架构难以满足能源产销的需要，一场能源行业的革新势在必行。能源互联网作为一个学术与工业界看好的下一代能源基础设施的发展方向，构建能源互联网是推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要抓手。其开放、互联、对等、分享的基本特征为未来能源发展勾勒出一个丰富的愿景。然而，现有成熟的信息技术方案从设计思想到工程实施无法全面满足能源互联网的特征需求。

区块链作为一个正在快速发展的技术堆栈，具有分布式、平等、安全、可追溯等特性，与能源互联网的设计思想高度契合，有望成为能源互联网落地的关键技术。能源区块链是区块链与能源行业结合的产物，它可以为能源互联网的各个层面提供安全保障和价值支撑。本系列通过定位能源互联网中电力交易区块链中的关键技术，详细地综述了现今能源电力交易区块链在共识机制、交易与智能合约设计、安全机制和其他领域技术等方面的研究进展，并结合研究现状进行讨论与分析，探讨目前各项技术领域存在的问题，以及未来可能的研究方向，为能源区块链的进一步研究与落地提供参考。

引言

今年1月29日，国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出建设现代能源市场，进一步向社会资本放开售电和增量配电业务，创新有利于非化石能源发电消纳的交易机制。

4月26日，中央财经委员会召开第十一次会议，研究全面加强基础设施建设问题，研究党的十九大以来中央财经委员会会议决策部署落实情况。会议指出，要发展分布式智能电网，建设一批绿色低碳能源基地。

基于区块链的智能合约是分布式智能电网中实体间加快交易速度频率，降低交易成本，实现可信M2M交互的重要技术基础。本周我们探讨能源互联网电力交易区块链中的智能合约。

能源互联网电力交易区块链中的智能合约

在能源互联网中，想要成功地完成分布式电力交易，为购、售双方提供及时有效的信息交互，为能量流动保驾护航是电力分布式交易需要解决的重要挑战。

随着能源产销革命的稳步推进，大量个体发电用户涌现并加入能源互联网，电力能源类型逐渐增多，一方面，能源交易逐渐从单一的集中交易、集中管控发展为多元化的综合能源交易；另一方面，交易也需要考虑各类型能源的不同特点，如传输成本和环保标准等，尽可能实现能源就近消纳，降低传输成本，增加清洁能源的使用比例。此外，还需考虑能源数据溯源、自动化结算、偏差/损耗处理等问题，能源互联网电力交易区块链中的信息记录及交互需要能够满足能源互联网中各类角色的不同需求。

智能合约的引入使区块链可以有效地完成更加复杂的程序和计算，并保证程序运行的自动化和正确性，能够很好地实现能源互联网中复杂的多元化综合能源交易。

智能合约在能源交易中应用的研究主要分为3个阶段，

1）针对能源交易结果制定智能合约，将交易结果上链存储，保证交易结果不可篡改；

2）针对能源交易的阶段结果制定智能合约，将价格制定、交易结果和资金转账等数据上链存储，保证阶段数据的准确溯源；

3）针对能源交易双方全流程信息交互需求制定智能合约，为交易双方提供需求信息发布、电力匹配、电力结算和偏差处理等一体化服务，保证了交易流程的自动化执行，避免了人为因素对电力交易过程的干扰。

电力自动化交易

目前，已有较多采用智能合约实现能源互联网电力自动化交易的研究和试点应用。交易过程主要包括价格制定、需求信息发布、交易匹配、交易结算和偏差处理等环节，也有关于调配电、过/并网等相关过程，及风险管理、智能履约等交易辅助功能通过智能合约技术提供支撑。

针对电力交易价格的制定，主要有3种方法：自由制定价格、通过智能合约自动化调整价格、密封售价机制。手动制定价格：用户可以手动自由定价，但是能源市场价格波动频繁，一段时间内恒定的价格或不利于电力的售卖的利益最大化；通过智能合约自动化调整价格：依据市场行情，通过智能合约实时调整电价，有利于电力售卖。因电价是影响电力匹配的重要因素之一，公开的电价易被竞争者作为参考，易形成恶性竞争；密封售价机制：通过智能合约保证电价在匹配之前的密封性，有效防止了电价被作为参考的问题。未来电价制定，既要保证其密封性，又要充分参考市场行情，为卖家获取最大化的利益。

为满足买卖双方需求，能源互联网电力交易区块链应为用户提供自主发布购、售需求信息的功能。现阶段，部分研究采用智能合约已实现用户需求信息的自动化发布，如采用交易信息投标智能合约等。在市场中，交易者依据自身喜好和实际需求，发布满足自身需求的购电、售电信息，能够更好地进行电力匹配，激发用户参与电力交易的积极性，促进电力市场的蓬勃发展，同时，用户在发布需求信息时应充分参考市场行情，避免电力供需失衡。

针对复杂的多元化综合能源交易场景，多种电力交易匹配机制被提出，大致可以总结为P2P撮合匹配、双边拍卖匹配和多因素电力交易匹配等3种。

P2P电力交易撮合匹配，在交易数量大、匹配要求多的交易场景中，面向单个用户的匹配方式效率较低。针对大量的电力交易，现阶段研究多采用双边拍卖匹配能源交易。例如，有的研究采用双边拍卖匹配机制为社区用户进行电力匹配，有效减少了整体社区的高峰需求；有的研究提出了一种综合能源交易机制，将匹配过程分为集中匹配和双边拍卖2个阶段。

双边拍卖匹配主要参考电力价格，缺少对能源类型、传输损耗等因素的考虑，不利于清洁能源的售卖，并且远距离传输易造成不必要的传输损耗，增大传输成本。

多因素电力交易匹配，应充分考虑电价、交易量、传输损耗、能源类型和环保指标等多种因素，侧重用户具体需求进行匹配，有利于为用户匹配相对最合适的电力交易。例如有的研究提出的一种基于区块链的分布式多因素电力交易匹配机制，在满足用户需求的同时，还提高了清洁能源的消纳比例，并降低了电力传输损耗，是较为适合多元化综合能源交易场景的一种匹配机制。

针对电力交易结算，现有研究主要采用以下两种方式：依据交易计划的同步结算和依据实际数据的异步结算。前者是先付款后用电，依据交易计划中的购电量等信息利用智能合约进行自动结算；后者是先用电后付款，通过智能电表等设备获取实际的电力供耗数据，并采用智能合约实现异步结算。前者在结算的同时也导致了计划电量偏差处理的问题，后者有效避免了电力偏差浪费和费用预支的问题，较为适合分布式电力交易结算。

针对电力交易中的偏差，主要分为计划电量偏差处理和实际传输偏差处理。前者指的是实际需求量与计划交易量的偏差处理，可通过智能合约向周边用户提交偏差电量交易申请，周边用户更改计划量，进而消除偏差量，该偏差大多因计划交易量不够准确造成，不存在经济处罚；后者指的是实际传输电量与购买电量的偏差处理，造成原因主要是不良卖家少供电，通过对比智能电表采集的实际电量传输数据与区块链中的计划交易数据，得出偏差量，并依据奖惩机制，对违规者进行处罚。

其他功能

智能合约技术在电力交易过程中除以上功能之外，还包括能源主体注册、密钥遗忘处理、计量监管碳排放权、电力交易确权溯源等功能。计量监管碳排放权功能在一定程度上限制了化石燃料的使用，有利于促进清洁能源的推广；电力交易确权溯源主要包括售电和购电信息、电力匹配记录、结算记录以及碳排放权和绿证交易记录的确权和溯源，通过智能合约实现以上信息的自动化上链存储，保证了交易数据的不可篡改和可溯源查询，此外，也为电力结算提供了准确的参考数据，推动了自动化结算功能的实现。

智能合约能够保证程序的自动化运行，避免人为因素对电力交易过程的干扰，区块链技术具体细节过于琐碎，在此不进行细节描述。未来，智能合约技术完善能源交易的自动化执行，可能面临的问题主要包括：自动化运算存储效率、轻量化运行、大规模批量化交易等几方面。

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结语

以上为本期全部内容，下期将讲述能源区块链中的安全机制，敬请期待。