（1）輔助服務(wù)

 

輔助服務(wù)主要是針對(duì)電力系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定運(yùn)行所設(shè)計(jì)的交易品種。輔助服務(wù)分為基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)。按照有關(guān)規(guī)定，基本輔助服務(wù)是市場(chǎng)成員的義務(wù)，必須提供；有償輔助服務(wù)由市場(chǎng)運(yùn)行部門(mén)有償購(gòu)買(mǎi)使用。輔助服務(wù)包括調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、非旋轉(zhuǎn)備用、替代備用、無(wú)功及電壓支撐、恢復(fù)及黑啟動(dòng)等。為了實(shí)現(xiàn)各種輔助服務(wù)的交易決策、管理和定價(jià)，市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)以輔助服務(wù)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用最低為目標(biāo)，優(yōu)化輔助服務(wù)計(jì)劃，同時(shí)保證 電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。目前由調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)輔助服務(wù)調(diào)用和提供情況進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，定期公布輔助服務(wù)調(diào)用、考核和補(bǔ)償?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析情況，并由電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)建立和管理輔助服務(wù)考核與補(bǔ)償臺(tái)賬，保證臺(tái)賬的記錄完整和公信力。

 

目前的輔助服務(wù)補(bǔ)償經(jīng)費(fèi)由各級(jí)并網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)按照發(fā)電量平均分?jǐn)?，然后將?jīng)費(fèi)支付給提供服務(wù)的機(jī)組。總體來(lái)看，輔助服務(wù)交易建立了鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)的新機(jī)制，促進(jìn)了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了電網(wǎng)整體運(yùn)行效率，奠定了市場(chǎng)建設(shè)的良好基礎(chǔ)。但目前的輔助服務(wù)交易存在較多問(wèn)題: 首先，沒(méi)有建立以電力系統(tǒng)綜合效益最大化為導(dǎo)向的輔助服務(wù)調(diào)度模式；其次，沒(méi)有建立市場(chǎng)化的輔助服務(wù)定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；最后，沒(méi)有建立“誰(shuí)受益、誰(shuí)付費(fèi)”的市場(chǎng)傳導(dǎo)機(jī)制。這三大問(wèn)題不僅限制了輔助服務(wù)市場(chǎng)的健康發(fā)展，更是難以應(yīng)對(duì)未來(lái)大量分布式能源以及可再生能源裝機(jī)帶來(lái)的電力生產(chǎn)挑戰(zhàn)。

 

基于區(qū)塊鏈的輔助服務(wù)方案可以部分解決以上三大問(wèn)題，首先建立所有電廠(chǎng)參與以及部分大型負(fù)荷參與的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，調(diào)度機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)企業(yè)、監(jiān)管機(jī)構(gòu)都作為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)地，所有電站運(yùn)行參數(shù)也必須在區(qū)塊鏈上實(shí)時(shí)登記并驗(yàn)證，以確保整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)能夠全面并且實(shí)時(shí)、真實(shí)地反映系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

 

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)上，輔助服務(wù)需求可以以智能合約的方式通過(guò)區(qū)塊鏈向全網(wǎng)參與者發(fā)布，輔助服務(wù)需求既可以由調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)布，也可以由發(fā)電企業(yè)根據(jù)電站的需求自行發(fā)布。調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)布的輔助服務(wù)需求相當(dāng)于社會(huì)公共服務(wù)，受益的是所有發(fā)電企業(yè)和用電企業(yè)，由所有發(fā)電企業(yè)和用電企業(yè)共同按比例分擔(dān) 存在一定合理性。發(fā)電企業(yè)自行發(fā)布的輔助服務(wù)則相當(dāng)于定向服務(wù)，如果發(fā)電企業(yè)不主動(dòng)發(fā)布輔助服務(wù)需求，坐視由于自身問(wèn)題而導(dǎo)致系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，則監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過(guò)區(qū)塊鏈可以很方便地追溯到責(zé)任主體，并進(jìn)行相應(yīng)嚴(yán)厲懲罰。

 

因此，在基于區(qū)塊鏈的輔助服務(wù)市場(chǎng)中，迫于懲罰的壓力，發(fā)電企業(yè)會(huì)自行發(fā)布輔助服務(wù)需求并為之買(mǎi)單。通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)，形成了既有公共服務(wù)性質(zhì)的系統(tǒng)級(jí)別輔助服務(wù)需求市場(chǎng)，又有定向商品性質(zhì)的企業(yè)級(jí)輔助服務(wù)需求市場(chǎng)，分層次地貫徹了“誰(shuí)受益，誰(shuí)買(mǎi)單”的原則。

 

基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)，調(diào)度機(jī)構(gòu)就可以全面實(shí)時(shí)地了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并做出基于綜合效益最大化的輔助服務(wù)調(diào)度方案，并且所有參與節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)區(qū)塊鏈了解系統(tǒng)真實(shí)的運(yùn)行情況。此外，由于區(qū)塊鏈的非對(duì)稱(chēng)開(kāi)放性，系統(tǒng)參與者通過(guò)區(qū)塊鏈發(fā)布運(yùn)行情況，不僅不會(huì)泄露任何單一機(jī)組的商業(yè)隱私，而且部分有強(qiáng)大市場(chǎng)力的參與者也無(wú)法通過(guò)區(qū)塊鏈系統(tǒng)“合謀”如此，電源企業(yè)甚至部分大型負(fù)荷企業(yè)就可以根據(jù)區(qū)塊鏈上呈本差異，獨(dú)立自主地向市場(chǎng)申報(bào)輔助服務(wù)價(jià)格，而輔助服務(wù)需求發(fā)布方也可以通過(guò)智能合約明確其需要何種質(zhì)量等級(jí)的輔助服務(wù)，并且差異化地為不同質(zhì)量的輔助服務(wù)需求提供市場(chǎng)拍賣(mài)底價(jià)，形成良性的基于多買(mǎi)多賣(mài)的輔助服務(wù)價(jià)格形成機(jī)制，建立市場(chǎng)化的輔助服務(wù)定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有效地提高并網(wǎng)電廠(chǎng)提供輔助服務(wù)的積極性。

 

(2)電力生產(chǎn)管理

 

目前幾乎所有的電廠(chǎng)都建立了生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、包含著干生產(chǎn)管理子系統(tǒng)(比如設(shè)備管理、缺陷管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理安全管理、燃料管理等)，但是存在同一集團(tuán)下各電廠(chǎng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)互相獨(dú)立的間題，以及集團(tuán)內(nèi)不同部門(mén)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問(wèn)題，導(dǎo)致從集團(tuán)角度出發(fā)不能實(shí)現(xiàn)所有電源資產(chǎn)的統(tǒng)一管理和信息共享。使用區(qū)塊鏈的私有鏈技術(shù)，可將集團(tuán)內(nèi)不同部門(mén)電廠(chǎng)的數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)塊鏈進(jìn)行共享和記錄，并且還可以通過(guò)與燃料企業(yè)、電網(wǎng)公司、售電公司、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)構(gòu)建聯(lián)盟鏈，實(shí)現(xiàn)發(fā)電業(yè)務(wù)的上下游協(xié)作。

 

(3)分布式電源運(yùn)維管理

 

分布式電源的運(yùn)維管理一直是一項(xiàng)難題，雖然分布式光伏、風(fēng)電運(yùn)維并不存在技術(shù)難度，但由于分布式項(xiàng)目在地理上的離散性，導(dǎo)致目前分布式可再生能源項(xiàng)目的運(yùn)維成本相對(duì)于集中式項(xiàng)目偏高，并且由于難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，導(dǎo)致分布式項(xiàng)目設(shè)備的可用性受到嚴(yán)重影響。

 

如果將電站業(yè)主、電站第三方各 、電站設(shè)備生業(yè)作為節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，之后將電站的生產(chǎn)日志基于區(qū)塊鏈進(jìn)行驗(yàn)證和布置，并通過(guò)公私密鑰進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)加密，則可以確保對(duì)電站運(yùn)維進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，避免業(yè)主的敏感生產(chǎn)數(shù)據(jù)的泄密。此外，還可以通過(guò)區(qū)塊鏈對(duì)電站的生產(chǎn)日志進(jìn)行共識(shí)驗(yàn)證和不可篡改性登記，確保電站生產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、唯性、時(shí)序連續(xù)性和不可纂改性，一旦發(fā)生電站質(zhì)量問(wèn)題，可以自動(dòng)快速通知第三方運(yùn)維服務(wù)企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行運(yùn)維修理，避免無(wú)意義的判紛。

 

2、輸配

 

(1)調(diào)度自動(dòng)化

 

統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的特征是服務(wù)簡(jiǎn)單、信息單向，各部分信息割裂，存在大量孤島，子系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)外缺乏倍息共享。雖然目前電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的局部自動(dòng)化程度在提高，但由于仍然是分級(jí)管理、分層控制的中心化層級(jí)結(jié)構(gòu)，并且不對(duì)外部系統(tǒng)和參與者開(kāi)放，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的共享能力薄弱，使得調(diào)度系統(tǒng)中自動(dòng)化子系統(tǒng)是割裂的、局部的、孤立的，無(wú)法構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)并且有機(jī)的統(tǒng)一整體，所以整個(gè)電網(wǎng)的智能化程度較低、也難以應(yīng)對(duì)未來(lái)大量隨機(jī)性比較強(qiáng)的分布式可再生能源的并網(wǎng)。

 

在基于區(qū)塊鏈的調(diào)度系統(tǒng)中，布置在變電站和發(fā)電單元的信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)將基于區(qū)塊鏈布置，各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)和電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)將作為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)參與區(qū)塊鏈系統(tǒng)，遠(yuǎn)端采集的遙測(cè)數(shù)據(jù)直接上傳區(qū)塊鏈，由驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共識(shí)驗(yàn)證，并打包成數(shù)據(jù)區(qū)塊放入?yún)^(qū)塊鏈中。此外，外部系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)(比如型、可再生能源系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù))在通過(guò)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的共識(shí)驗(yàn)證后也可以加入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)，并向調(diào)度系統(tǒng)寫(xiě)入遙測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)開(kāi)放式并且多中心化的架構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了全景調(diào)度信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈不同節(jié)點(diǎn)間互相傳輸、相互兼容，互動(dòng)性非常強(qiáng)，消除了信息孤島，實(shí)現(xiàn)了全局整合，并且通過(guò)非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)和參與者節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)開(kāi)放的同時(shí)還可以保證參與者的數(shù)據(jù)隱私。其次，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的強(qiáng)大分布式特征，還可以保證足夠的系統(tǒng)間冗余和組合能力，確保生產(chǎn)和調(diào)度數(shù)據(jù)的安全備份。

 

(2)多能統(tǒng)一計(jì)量

 

能源互聯(lián)網(wǎng)最重要的理念就是實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，水、電、氣、熱相互協(xié)調(diào)配合，如何在配送的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)計(jì)量手段的統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的互聯(lián)，是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)理念的基礎(chǔ)。但是目前的多能統(tǒng)一計(jì)量和多表集抄仍然存在較多挑戰(zhàn)，比如不同能源的計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展水平不均衡。電能的AMI系統(tǒng)已經(jīng)可以覆蓋全國(guó)大部分終端，但是水、氣、熱的AMI系統(tǒng)還處于起步階段，如果要建立基于能源互聯(lián)網(wǎng)的多能統(tǒng)一計(jì)量和集抄系統(tǒng)，則面臨著不同能源的存量計(jì)量系統(tǒng)如何銜接的問(wèn)題。其次，我國(guó)的電、水、氣、熱分屬不同的主管部門(mén)，即供電公司、自來(lái)水公司、煤氣公司與熱力公司，不同的公用事業(yè)公司有著不同的商業(yè)利益，任何一方牽頭都容易遭到其余公用事業(yè)公司的抵制，并且還存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)歸屬權(quán)爭(zhēng)議問(wèn)題。

 

基于區(qū)塊鏈的多能統(tǒng)一計(jì)量方案可以部分解決目前面臨的挑戰(zhàn)。首先，建立能源用戶(hù)、不同公用事業(yè)公司以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供電子簽名和加密，而公用事業(yè)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)則以驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)的角色為數(shù)據(jù)提供信任背書(shū)和加密，計(jì)量和集抄數(shù)據(jù)通過(guò)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證后存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，數(shù)據(jù)歸屬權(quán)屬于整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，而不單獨(dú)屬于任何一家公用事業(yè)公司，避免了數(shù)據(jù)最終歸屬權(quán)的爭(zhēng)議，外部機(jī)構(gòu)想要調(diào)用區(qū)塊鏈內(nèi)的計(jì)量數(shù)據(jù)，必須取得能源用戶(hù)、公用事業(yè)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的許可。

 

(3)信息物理系統(tǒng)安全

 

信息與物理系統(tǒng)的融合是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要特征之一，有 利于物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知與快速?zèng)Q策，可有效提升能源系統(tǒng)的運(yùn)行效率。準(zhǔn)確的信息將指導(dǎo)物理系統(tǒng)進(jìn)行合理的決策然而一旦信息系統(tǒng)損壞或受到攻擊，錯(cuò)誤的信息可能會(huì)為實(shí)際物理系統(tǒng)帶來(lái)災(zāi)難性的影響。

 

在未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中，保障信息物理系統(tǒng)的安全存在一系列挑戰(zhàn)與技術(shù)需求，目前電網(wǎng)中的重要信息均是通過(guò)內(nèi)網(wǎng)傳播和交換的，增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。此外，電力網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)目前還沒(méi)有主動(dòng)防御攻擊的完整解決方案，主要針對(duì)某一特定攻擊間題需要構(gòu)建具有針對(duì)性的模型，不具有普適性。

 

可將區(qū)塊鏈作為能源互聯(lián)網(wǎng)中信息系統(tǒng)的底層。在感知執(zhí)行層安全上，每個(gè)傳感器都有自己固定的私鑰，每次向全網(wǎng)廣播數(shù)據(jù)時(shí)都在數(shù)據(jù)包末尾添加用私鑰加密的數(shù)字簽名，這使得攻擊者試圖偽造傳感器數(shù)據(jù)欺騙網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)變得非常困難。網(wǎng)絡(luò)中只有得到授權(quán)的節(jié)點(diǎn)才能獲取其他節(jié)點(diǎn)和傳感器的公鑰，因此如果沒(méi)有公鑰攻擊者將無(wú)法解密網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸層，系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)鏈接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得數(shù)據(jù)通路存在冗余。即使攻擊者阻斷了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械牟糠謹(jǐn)?shù)據(jù)通路，信息仍然可通過(guò)其他數(shù)據(jù)通路進(jìn)行傳輸。在應(yīng)用控制層，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中所有用戶(hù)的個(gè)人信息具有絕對(duì)隱私，因此也不存在隱私泄露問(wèn)題。

 

3.負(fù)荷

 

(1)虛擬電廠(chǎng)設(shè)計(jì)

 

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，眾多隨機(jī)性強(qiáng)、容量偏小的分布式電源將并入大電網(wǎng)運(yùn)行。通過(guò)虛擬電廠(chǎng)對(duì)分布式能源、響應(yīng)、分布式儲(chǔ)能等進(jìn)行集中管理，統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)不同虛擬發(fā)電資源的匯聚與協(xié)同是實(shí)現(xiàn)分布式能源消納的重要途徑。

 

在虛擬發(fā)電資源交易的愿最中存在一系列商業(yè)模式的挑戰(zhàn)。首先，虛擬電廠(chǎng)的交易缺乏公平可信、成本低廉的交易平臺(tái)虛擬電廠(chǎng)之間的交易以及虛擬電廠(chǎng)與其他用戶(hù)的交易成本高品，難以實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利最大化；其次，虛擬電廠(chǎng)缺乏公開(kāi)透明的信息平臺(tái)。每家虛擬電廠(chǎng)的利益分配機(jī)制并不公開(kāi)，分布式電源無(wú)法在一個(gè)信息對(duì)稱(chēng)的環(huán)境下對(duì)虛擬電廠(chǎng)進(jìn)行選擇，增加了信用成本。

 

區(qū)塊鏈能夠?yàn)樘摂M發(fā)電資源的交易提供成本低廉、公開(kāi)透明的系統(tǒng)平臺(tái)?；趨^(qū)塊鏈系統(tǒng)建立虛擬發(fā)電廠(chǎng)信息平臺(tái)和虛擬發(fā)電資源市場(chǎng)交易平臺(tái)，虛擬發(fā)電廠(chǎng)與虛擬發(fā)電資源可以在信息平臺(tái)上進(jìn)行雙向選擇。每當(dāng)虛擬發(fā)電資源確定加入某虛擬電廠(chǎng)中時(shí)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)將為兩者之間達(dá)成的協(xié)議自動(dòng)生成智能合約。同時(shí)，每個(gè)虛擬發(fā)電資源對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率即工作量大小的認(rèn)證是公開(kāi)透明的，能夠進(jìn)行合理的計(jì)量和認(rèn)證，成發(fā)用月、分布式能源等參與到虛擬發(fā)電資源的運(yùn)作中。在區(qū)塊鏈?zhǔn)袌?chǎng)交易平臺(tái)中，虛擬電廠(chǎng)之間以及虛擬電廠(chǎng)和普通用戶(hù)之間的交易可以智能合約的形式形成長(zhǎng)期購(gòu)電協(xié)議，也可以在交易平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)買(mǎi)賣(mài)。

 

(2)碳市場(chǎng)應(yīng)用

 

碳排放權(quán)是對(duì)各行業(yè)二氧化碳排放的一種分配和計(jì)量方式。政府有關(guān)部門(mén)會(huì)結(jié)合我國(guó)碳減排目標(biāo)，以及根據(jù)各行業(yè)排放情況，對(duì)產(chǎn)生排放的各主體分配一定配額的碳排放權(quán)。排放超過(guò)配額的主體要被處以罰款。多產(chǎn)生的碳排放需要通過(guò)額外購(gòu)買(mǎi)排放權(quán)的方式抵消，排放權(quán)有余額的參與主體可以將多余部分轉(zhuǎn)移給排放超額的主體從而獲取利潤(rùn)。電力系統(tǒng)是碳排放的大戶(hù)，也將是碳交易的活躍部門(mén)。

 

目前碳排放市場(chǎng)中存在一系列商業(yè)模式的挑戰(zhàn)和需求。首先，政府部門(mén)需要對(duì)每一個(gè)能源消費(fèi)者進(jìn)行碳排放配額認(rèn)證，排放企業(yè)數(shù)量繁多，使得碳排放權(quán)認(rèn)證工作量巨大。因此需要一個(gè)自動(dòng)化、智能化的認(rèn)證機(jī)制；其次，政府部門(mén)需要對(duì)所有排放企業(yè)上交的排放配額進(jìn)行追溯，確保其真實(shí)性。碳排放權(quán)的頻繁交易使得其追溯過(guò)程極其復(fù)雜，因此碳配額的數(shù)據(jù)記錄應(yīng)可追溯并且不能篡改。

 

能化的系統(tǒng)平合。采用區(qū)塊鏈技術(shù)搭建的碳排放權(quán)認(rèn)證和交易 區(qū)塊鏈能夠?yàn)樘寂欧艡?quán)的認(rèn)證和碳排放的計(jì)量提供一個(gè)智平臺(tái)給予每一單位的碳排放權(quán)專(zhuān)有數(shù)字身份，加蓋時(shí)間戳并記錄在區(qū)塊鏈中。排放企業(yè)的溫室氣體排放實(shí)時(shí)向區(qū)塊鏈進(jìn)行更新；區(qū)熱系統(tǒng)將根據(jù)排放企業(yè)的排放情況，采用智能合約方式自動(dòng)確認(rèn)碳排放權(quán)消耗量；進(jìn)行碳交易時(shí)，每當(dāng)碳排放權(quán)發(fā)生一次所有權(quán)轉(zhuǎn)移，交易信息即記錄在區(qū)塊鏈中并且不可篡改區(qū)塊鏈系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)超標(biāo)排放的企業(yè)進(jìn)行罰款。