区块链技术及其在智慧能源系统中的应用

区块链技术可谓近年来各项信息技术发展的集大成者，它集成来分布式数据存储、点对点传输、共识机制及加密算法等信息技术的最新成果，可以有效解决在信息时代尤其突出的信任缺失、数据造假等行为，通过去中心化的技术与机制，天然地构建出可信的数字环境乃至社会环境。因此，区块链技术最初以被应用在以比特币为代表的虚拟货币体系中而广为人知，但由于其本身的技术特征，应用领域正在迅速由单纯的数字金融体系而扩展到智慧城市、智慧物流、智慧工厂、智慧医疗等各个领域与环节，在这些不同的领域中，智慧能源系统同样由于其天然的特征，更适合与区块链技术进行无缝融合。

传统的能源项目往往是投资巨大的超级工程，这样的特征导致了能源体系天然的垄断性，能源巨头也天然的拥有了对能源的产生、传输主要环节的绝对的话语权。近年来，随着化石能源迅速枯竭的现状与经济增长对能源依赖快速增加之间的矛盾，使得以分布式为主的可再生能源成为人类社会可持续发展的希望与方向，无论是否愿意，能源行业也会逐渐缓慢但坚定地由化石能源转向可再生能源。在以分布式为主的可再生能源系统中，能源的产生、传输与使用不再是单向的，而是成为更复杂的网状体系。

一个以用能为主的工厂，也可能通过分布式的光伏、热电联产等系统向周围的用户提供能源，而一个家庭也可能同样使用微型的光伏与热电联产系统在向外提供能量。在这样的情况下，当能源在网状的系统中多向传输时，其调配、计量、交互乃至优化决策都会变得异常复杂而难以控制。而在我们的研究中，区块链技术正是解决智慧能源系统中这些问题的不二法门。

对区块链技术最浅显易懂的解释，是分布式账本。在传统的银行业务中，只有银行一家中心化的机构在提供记账服务，而在分布式账本系统中，每个人手里都有一个同步的账本（但这不表示你可以随时查看别人的账目），所有业务的发生在每个账本里都有记录。这样即使某个账本丢失了，仍然可以还原所有的账目，而如果某个人意图通过修改账本而篡改账目，也在理论上变得不可行了。那么，这样去中心化的区块链技术，在面向以分布式为主的智慧能源系统时，都可以起到那些作用呢？我们认为，基于区块链技术本质，其对智慧能源系统的意义，主要体现在计量、交易和决策机制三个方面。

能源计量：在智慧能源系统中（以分布式系统为主的区域性能源网络），能源的价值会随着产生与消耗量实时浮动，每个用户既是能源的产生者也是能源的消耗着，因此相互间的能源与费用计量会变得很复杂。因此，在我们的智慧能源计量表计中，会将能源分为标准化的单位模块，并对每个单位打上区块链标识（token），以此利用区块链的强大能力，确保计量的可靠与精确。同时，利用区块链技术赖以存在的安全技术，我们可以有效保证计量安全与用户隐私。

系统交互：当不同用户间存在大量匿名的能源交易时，很难通过一个中心化的系统实时完成，而区块链技术则为这样的大量匿名的交互行为提供了条件。当表计标识与个人标识相关时，流入流出的能源单位会自动完成匿名化交易过程，既甲家中的微型斯特林热电联产系统产生的多余的电能，在通过区域能源网被乙使用的同时，区块链系统也自动完成了甲乙之间的能源交易。当然这一交易过程可能最终仍然要周期性的通过金融机构结算为流通货币，但如果流通的金融货币系统在未来也广泛应用了区块链技术的话，那么两个系统之间应该是可以实时连接的。

调度决策：能源系统的实时波动，要求整个系统更高效地运行。但各自独立的分布式能源系统可能无法自动实现效率最优化，比如，当每个包含有储能或者热电联产的分布式系统都希望在能源价格高的时候提供更多能源时，可能造成能源过剩与价格下跌，或者反复严重的振荡，而给整个脆弱的智慧能源网络带来更多的不稳定因素。区块链技术的共识机制可以更有效地在各个系统间进行能源的调度与分配。

综合上述情况，在集成了区块链技术的智慧能源系统中，用户可以清晰准确的看到每一个单位能源（比如一度电或者一千焦热量）的流向，而系统则可以自动完成用户之间的能源交易与系统能源调度，及时调整各个分布式能源站点的能源状况，从而实现更高效、清洁、可靠的智慧能源系统。