比特幣系統(tǒng)的底層核心技術--區(qū)塊鏈，作為一種去中心化(開放式、扁平化、平等性，不具備強制性的中心控制的系統(tǒng)結構)數(shù)據(jù)庫技術，近年來開始進入人們的視野。能源互聯(lián)網(wǎng)作為多種能源融合、信息物理融合、多元市場融合的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源產(chǎn)物，也受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”智慧能源試圖建立“一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)”，實現(xiàn)“設備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放”。區(qū)塊鏈技術本身就在革新傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)格局與模式，以保障信任為核心促進交易、認證等多方面高效運行。同樣地，區(qū)塊鏈技術也將在能源互聯(lián)網(wǎng)時代，促進多形式能源、各參與主體的協(xié)同，促進信息與物理系統(tǒng)的進一步融合，實現(xiàn)交易的多元化和低成本化。
區(qū)塊鏈技術
區(qū)塊鏈是由區(qū)塊有序鏈接起來形成的一種數(shù)據(jù)結構，其中區(qū)塊是指數(shù)據(jù)的集合，相關信息和記錄都包括在里面，是形成區(qū)塊鏈的基本單元。區(qū)塊鏈特殊的數(shù)據(jù)結構組織形式，使區(qū)塊鏈技術具有4個主要特點：去中心化、透明化、合約執(zhí)行自動化、可追溯性。區(qū)塊鏈技術的特點與能源互聯(lián)網(wǎng)的理念在一定程度上具有相似性，參見表1。
表1區(qū)塊鏈技術與能源互聯(lián)網(wǎng)理念
區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用維度
區(qū)塊鏈技術核心功能就是不依靠中心或者第三方機構，保障數(shù)據(jù)的真實可信，打破信任壁壘，極大降低了業(yè)務開展需要支付的信任成本，促進業(yè)務的高效開展。區(qū)塊鏈的技術特征與能源互聯(lián)網(wǎng)的理念吻合，使區(qū)塊鏈未來有潛力成為能源互聯(lián)網(wǎng)中重要的技術解決方案之一。如圖1所示，區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用可以從功能維度、對象維度和屬性維度等三個方面進行歸納和分析。
圖1 區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用
在功能維度，區(qū)塊鏈去中心化數(shù)據(jù)存儲的模式與技術，使其天然地包含透明性與可追溯性，因此十分適用于對認證及交換等原先需要第三方進行組織及擔保的場合。區(qū)塊鏈在機制上能夠實現(xiàn)可信任與自組織，因此不需要第三方機構的存在，對“互聯(lián)網(wǎng)思維”下的未來能源系統(tǒng)中具有重要意義。具體而言，在能源及排放的計量認證、能量及其衍生產(chǎn)品的市場交易、多能源形式多主體的組織協(xié)同、能源融資等方面將發(fā)揮巨大作用。
在對象維度，傳統(tǒng)能源系統(tǒng)呈現(xiàn)源、網(wǎng)、荷界限清晰的結構，而未來能源互聯(lián)網(wǎng)中將引入大量的儲能技術，同時源、網(wǎng)、荷的界限逐漸模糊，在不同能源系統(tǒng)中的耦合性逐漸增強。源、網(wǎng)、荷、儲的互聯(lián)網(wǎng)化對傳統(tǒng)的運行和交易機制都產(chǎn)生了極大的挑戰(zhàn)。而區(qū)塊鏈對等以及去中心化的特質，能夠為源、網(wǎng)、荷、儲的互聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展提供關鍵的技術支撐。
在屬性維度，區(qū)塊鏈本質上是分布式數(shù)據(jù)庫技術，數(shù)據(jù)庫中存儲的對象不僅可以是比特幣等“價值”量，還能能夠存儲其他需要進行注冊、認證、追溯、交易或共享的量，例如所有權、生產(chǎn)流程、控制信號、版權甚至健康檔案。能源互聯(lián)網(wǎng)是集成能量、信息以及價值的網(wǎng)絡，其中信息流和物理流深度融合、雙向流動，開放扁平的能源系統(tǒng)將孕育自由多元化的能源及其衍生產(chǎn)品市場，進而帶來復雜多元的“價值流”，區(qū)塊鏈能夠在能量、信息以及價值三個方面支撐能源互聯(lián)網(wǎng)的運行。
區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的典型應用
區(qū)塊鏈能夠為碳排放權的認證和碳排放的計量提供一個智能化的系統(tǒng)平臺，如圖2所示。
圖2 區(qū)塊鏈技術在碳排放權認證方面的應用
區(qū)塊鏈去中心化的本質有助于解決物理信息系統(tǒng)中面臨的部分安全問題，參見圖3。
圖3 區(qū)塊鏈技術在信息物理系統(tǒng)安全中的應用
區(qū)塊鏈能夠為虛擬發(fā)電資源的交易提供成本低廉、公開透明的系統(tǒng)平臺，參見圖4。
圖4 區(qū)塊鏈技術在虛擬發(fā)電資源交易方面的應用
區(qū)塊鏈能夠為多能源系統(tǒng)提供一個去中心化的系統(tǒng)平臺，參見圖5。
圖5 區(qū)塊鏈技術在多能源系統(tǒng)協(xié)同方面的應用
區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中應用的挑戰(zhàn)
區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)部分來自于區(qū)塊鏈技術自身的局限性，部分來自于區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)結合的潛在制約因素。在能源互聯(lián)網(wǎng)的應用中，區(qū)塊鏈目前仍然存在一些內生性短板：
1）區(qū)塊鏈的計算能力及響應速度仍然存在瓶頸；
2）異步共識網(wǎng)絡的容錯挑戰(zhàn)；
3）智能合約的責任主體缺失問題。除區(qū)塊鏈內生性短板，能源互聯(lián)網(wǎng)本身的特點也使得區(qū)塊鏈技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中應用面臨不同方面的挑戰(zhàn)：1、區(qū)塊鏈技術的能源互聯(lián)網(wǎng)實踐經(jīng)驗較少；2、能源互聯(lián)網(wǎng)壟斷性對區(qū)塊鏈信息安全性產(chǎn)生威脅；3、能源系統(tǒng)內在復雜性與物理規(guī)律帶來的挑戰(zhàn)；4、區(qū)塊鏈法律與監(jiān)管仍有待完善。
