区块链在分布式能源上的应用原理及未来业态浅述

分布式能源,英文名distributed energy resources,指的是用户终端利用自身的某些优势,借助其他用户共同联结所构成的分布式网络,达到自己生产能源自己使用的目的。当然也可以将电力进行出售。这里的能源可以是煤、天然气、石油等一次能源,也可以是电力等二次能源。但可实现大规模分布式能源系统的主要是电力。

分布式能源的好处

一:追溯用户

用户自己用装置发电,如果产生了很大的污染就不会像过去一样追究电厂的责任,而是直接追究用户的责任。自己造成的污染自己买单,因此用户自然会想办法减少污染,会尽量使用水电、风能、光伏能、地热能,甚至生物能等清洁能源。这对环保无疑是一件功德无量的事。

二:节约用户成本

首先是这种发电方式从根本上打破了电力系统的垄断局面,电价完全实现竞争,哪里的电价便宜就去哪里买,这样就使得电力市场变成了一个买方市场。其次,是减少了远距离输送的很多功耗。我们知道输送距离越长,输送过程中的电力损耗越大,而被损耗掉的这部分电力全都由最终用户买单。如果利用分布式能源,可以就近利用发电站的电力,减少消耗。最后,目前电力公司为了减少输送过程中的电损,需要架设高压电塔,还要修变压器,这些都会增加设备、工程、人力成本,这也全部由用户来买单。而有了分布式能源,这些成本都可以节约掉。

三:实现资源优化配置

用户可以利用闲置资源来发电。例如小型的分布式太阳能光伏电站,如果阳光充足,可以利用用户的房顶资源、田野资源、空地资源铺设光伏设备。这不仅减少了不必要的资源消耗,特别是对于偏远地区(正好也是阳光充足、地域辽阔地区)的脱贫致富都是有很大帮助的。

实现面临的问题

一:现有利益集团

分布式能源无疑是打破电力行业一直以来的大锅饭格局的一招,会触碰利益集团的核心利益。不仅是在中国,电力在全球任何国家都是一本万利的美差,所以电力集团会抱成团,千方百计阻挠分布式能源的实施,因此用户和供电方的博弈在很长时间内会反复上演,这些博弈在电力价格上将会体现得淋漓尽致。

二:技术

分布式能源的实现机制比较困难。技术还不成熟。理论和实践之间的落差非常巨大。

三:激励机制

分布式能源目前的激励机制很不健全,因此对广大的电力用户缺少吸引力。这样就造成了两个严重的问题,首先是未来的不确定性很大,因此缺少第一个吃螃蟹的企业。

其次是政策和监管的难度,怎么对分布式能源行业进行合理引导和适当不过分的监管,以保证这一行业沿着健康轨道快速发展,成为政策制定的着力点。而这些问题的解决,归根结底还是取决于上面所讲的技术问题。而区块链技术为解决技术问题提供了一个崭新的思路。如果把所有发电的分布式节点全部上到区块链上,那么依靠区块链我们可以解决:

1)激励的公平性问题;

2)分布式能源互联网的监管成本和监管技术问题;

3)分布式节点之间的交易费用问题;

4)能源供需双方的资源速配问题和信任度问题;

5)方面其他机构接入这一分布式体系;

6)数据的高保真、数据的安全都可以得到保证;

7)能够有效解决偷电漏电问题;

8)通过帮助电力用户制定最佳资源使用和供电规划,保证整条闭环电力商品供应链的质量,提高供应链的效率。

能源互联网

“综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。”从上述对能源互联网的描述来看,这个词是一个很新的词,的确能源互联网一词是由远景能源于近年提出的。实现能源互联网需要大数据分析技术、物联网技术,现在看来还必须区块链技术的同步发展来匹配,它是一个集能源采集、线上分配、流量数据分析、负荷和发电预测、智能管控等于一体的综合性闭环式网络。

区块链技术在能源互联网中举足轻重的作用

区块链强大的分布式算法,保证能源互联网全网数据同步,通过功能维度、对象维度和属性维度来最大程度匹配能源互联网的特点。能源互联网在交易计价、风险测量和结算等方面目前存在严重的技术瓶颈,区块链也将有望为这些问题的解决提供参考方法。所以下面我们重点来叙述一下使用区块链技术在分布式能源上述各方面的问题。

首先,区块链可以保存能源互联网的重要参数的数据,例如用电数据、调度数据、发电设备的运行情况等。

其次,区块链能够保障能源互联网用配电的分散化决策。分散化决策取决于能源互联网各个功能模块的互相协调确保整个系统始终处于高效运转的水平上,这称为多模块协同自治。

分布式能源中的主要模块有三个,分别是能源利用模块、输变电模块和能量的供应模块。做好这三个模块的协同自治,需要借助区块链的底层加密技术原理和挖矿原理。各个模块基于PoW(工作量证明)的共识机制,实现最优运行策略。

我们把这一过程称之为“链式优化”。链式优化的表现是如下几点:

1)利用对用能数据处理基础上的电价和成本优化;

2)电能、水能、天然气等多能源调度的优化;

3)从各主体的能源传输网络潮流优化策略中选出最优的那个;

4)利用区块链挖矿时的奖励机制,对某时段能源利用、传输与供应等环节的最优模块进行奖励。这种奖励是目的除了是让各个功能模块积极提供各自的算力(借助电力消耗和优质配置的软硬件等),也可以让各个模块最优化各自的策略。

区块链上的能源交易不涉及到共同对手方的问题,因此很大程度上解决了交易信任度,降低了信用风险,也提高了能源交易主体的公信力(链上的公信力)。

请注意跟比特币的区块链有本质区别但又很相似的是,区块链上的能源交易形成形形色色的“能源区块”,这些数据包括上述提到的用电数据、调度数据、发电设备的运行情况等都封装起来,保存在链上,这些数据一旦上链即具有不可篡改性、可追溯性和非对称加密特性。

本篇从技术角度对区块链技术原理应用到分布式能源的合理性和可行性进行了一定阐述,但到目前为止区块链的使用还停留在实验室阶段,离大规模的商用尚需时日来检验。而理论上的分析在实际应用中可能有不尽如人意的地方。未来随着分布式能源配套的软硬件技术的逐渐成熟,系统搭建所需条件的可获得性增强,以及物联网技术、人工智能技术的进一步完善,区块链+分布式能源的市场优势有可能一夜之间为广大用户所接受。

文章来源:http://www.blockchainbrother.com/article/192

本文来自企鹅号 - 苏州同济金融科技研究院媒体

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