赋能传统行业,揭秘电力系统中的 5 大潜在区块链应用场景

碳道小编 · 2019-02-19 15:02 · 阅读量 · 589

摘要:随着物联网(IOT)技术的告诉发展和分布式能源的普及,电力已具备成为成熟数字资产的基本条件,区块链技术在传统行业中的应用日渐清晰。

随着物联网(IOT)技术的告诉发展和分布式能源的普及,电力已具备成为成熟数字资产的基本条件,区块链技术在传统行业中的应用日渐清晰。

近期,区块链行业技术咨询 & 数据评级机构 TokenInsight 对其行业分类框架下的传统行业进行了系统研究,并结合中国能源行业发展现状对区块链在能源行业的应用进行了初探。TokenInsight 团队核⼼成员均拥有清华⼤学,北京⼤学以及美国斯坦福⼤学等海内外顶尖学府相关学术背景,在区块链行业,⾦融行业以及密码学等相关领域享有⼀定声誉。

根据研究,TokenInsight 总结出区块链在电力行业中的 5 大潜在应用场景并予以分析,助力区块链技术赋能传统行业:

电⼒⽣产和交易系统

2016年,由国家电⽹推行的各国家级和省级电⼒交易中⼼陆续成立,标志着中国电力交易迈⼊市场化阶段。然而,随着电⼒交易市场化进程的推进,越来越多的市场主体参与到市场中,市场主体之间也逐渐形成了庞大而复杂的交易系统,为国家电网进⾏市场交易监管带来了挑战。具体而言,对于电力合约的执行;现货的交割;以及对于电价、电量、电力调配区间等关键信息的交互和共享成为交易系统是否能够顺利运行的关键。同时,使⽤用传统方法对该类复杂交易系统进行管理也产生了不必要的消耗,增加了交易成本。

为此,TokenInsight 通过对现有电力⽣产和交易系统进行调研,并结合在此之前对于区块链技术的认知,总结出区块链在如下环节的解决⽅案 :

在各发电企业间建立联盟链网络,实现发电量等关键信息实时互联,合理配置资源; 在市场主体各交易环节中部署智能合约,简化交易流程,保证交易安全和履约; 开发面向⽤户的分布式应⽤,确保电力数据实时传输。

实施⽅方案总体架构如下图所示:

区块链赋能电力交易系统示意图;来源:TokenInsight

微电⽹

微电网由局部的电源和负载组成,通常与传统的广域电⽹(巨型电网)连接并同步,但也可以断开与广域电网的连接,形成「孤岛模式」,根据物理或经济条件⾃主运行。由此,微电网可以有效整合分布式电源(尤其是以光伏为代表的清洁能源)、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置,提⾼能源 使⽤效率,分担广域电网输配电压力。以分布式光伏为例,目前,我国分布式光伏发电主要运行模式为「⾃发⾃用,余电上网」,电力主要依靠主电⽹进行统⼀调配和控制,尚⽆法实现独立运行模式。然而,微电网真正的价值在于实现点对点电力传输和交易,以此实现分布式终端的物理价值(通过实时数据传输辅助⽤电供需策略)和经济价值。

为此 TokenInsight 总结出区块链在微电⽹中的以下应用场景 :

根据我国分布式能源发展现状,在各省级电⼒公司和其下辖区域建立联盟链网络,连接各分布式发电和用电终端,形成对于物理电力传输的映射网络,各用电终端和电力调配主体在⽹络中以节点的形式存在。通过设置节点权限,主电网中的电力调配主体(即各省级电力公司)可以通过智能电表所传输的数据实时管理和监控用电数据,收取手续费,并实现与微电网中各发电和⽤电主体的交互(数据交互和经济交互); 微电网中的点对点交易。区块链具体实现形式可根据市场及政策的变化和对性能的需求灵活调整, 其具体实现形式可以为联盟链,私有链甚至是公有链。根据发电转化率,使⽤⽐例和预设的⽤电需求,微电网中的用电和发电主体通过智能电表将电力数据实时传输至链上,根据预设的交易规则通过智能合约进行交易和结算,实现供需平衡和合约管理(履约,安全等

应⽤用场景如下图所示 :

区块链赋能微电网示意图;来源:TokenInsight

碳排放交易

为遏制日益加剧的温室效应,我国已对各能源消耗企业设定严格的碳排放量标准。根据企业规模和能源实际消耗情况,实行碳排放配额制度,企业碳排放量不得超过所设定标准的上限,若超额排放,企业需向仍具有碳排放配额的企业购买指标。由此,我国碳排放交易市场的框架初步形成同时,关于碳排放权的立法也已进⼊实操阶段,碳排放权有望在不久的将来以数字资产的形式存在。

根据区块链的特性,该技术将在以下⼏个⽅面赋能碳排放交易市场:

碳资产上链:通过在碳交易市场主体间部署区块链,根据企业规模、历史用碳量和预测⽤碳量等关键指标记录企业实际碳资产规模,信息上链后确保透明性且不可篡改 ; 碳资产认证:碳排放权实名注册登记,通过国家相关部门(在区块链网络中为具有更高权限的节点)审核后方可在市场中进行交易; 碳资产交易:通过实时数据传输,平衡供需,匹配买卖双方 ; 碳资产结算:通过智能合约提前设置交易规则,交易一旦触发交易流程将⾃动执行,包括交易双⽅碳排放权余额排查和交易资质等将同步完成,确保交易公开透明 电动汽⻋充电桩网络

电动汽车的普及进一步增加了用户对充电桩的需求,⽽充电桩的分布式特性为电⽹对于充电桩网络的集中管理带来了挑战。从用户的角度⽽言,目前世界各地的充电桩多分布于加油站、停车场等预先建设的基础设施中,该种程度的覆盖远远⽆法满足⽇益增加的电动汽⻋数量。对于电动汽⻋⽤户⽽言,电动汽⻋车的续航问题在⼀定程度上限制了其在⽇常生活中的使用。以⽬前销量最高的某品牌电动汽车为例,其旗舰产品的续航能力虽然可以达到 480 公里,但由于充电桩基础设施的搭建远未达到传统加油站的普及程度,使⽤电动汽⻋进行⻓途旅⾏仍会受到限制。

因此,充电桩⽹络的搭建仍有巨⼤市场潜力,⺠营充电桩则可以有效弥补集中式充电桩在未覆盖区域的空缺,加速充电桩⽹络的建设。而在充电桩基础设施搭建的过程中,对于充电桩网络管理方案的研究也应同步进行。由于充电桩⽹络的分布式特性,使⽤传统的集中式数据库对充电桩网络数据进行管理将⾯临数据传输准确性和时效性的挑战;同时,充电桩网络不仅涉及物理电力传输和电力信息传输,更牵扯到交易的传输,为使⽤传统⽅法搭建充电桩⽹络后端基础架构增加了难度。

在该领域,区块链技术为充电桩网络的管理提供了切实可⾏的解决方案,区块链自身的分布式特性;对于数据传输安全的保障和不可篡改特性;对于点对点交易系统的成熟解决方案符合现阶段充电桩⽹络的需求。

具体⽽言,区块链在充电桩⽹络中的应用如下图所示 :

区块链赋能电动汽车充电网络示意图;来源:TokenInsight

能源供应链

国家电网的供应链体系错综复杂,涉及市场主体众多。从国家电⽹管理供应商的⻆度⽽言,在进行物资采购时对于供应商的选择⾄关重要,对于供应商的资质,产品质量和价格的把控是影响电网基础设施搭建的重要因素之一。然⽽,传统的 ERP 系统更多依赖于⼈为输⼊,⽆法保障信息的准确性和不可篡改性;同时,电⽹与各供应商之间的供应链系统是相互独立的,无法实现信息的实时互联。从供应商的⻆度⽽言,以分布式光伏 EPC 服务商为例,在进行光伏板、线缆、⽀架、逆变器等关键光伏组件采购时, 对于供应商的选择常常会消耗较高的时间成本和信任成本;⽽电站施工完成后的并网和结算常常需要经过冗⻓复杂的报送审核流程。对于国家电⽹和相关供应商⽽言,在其供应链各环节部署区块链⽹络都将提高其供应链的运行效率,较低运营成本,削减不不必要的浪费。

具体实施⽅方案如下图所示 :

区块链赋能能源供应链示意图;来源:TokenInsight

以下 TokenInsight 该深度报告的全文内容:



来源:链闻研究院
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