基于區(qū)塊鏈技術的Insolar交互式能源系統(tǒng)介紹

使用區(qū)塊鏈作為新技術的推動者，幫助公用事業(yè)跟上時代的步伐。

2016年4月，紐約布魯克林居民區(qū)的鄰居之間發(fā)生了第一次官方對等（P2P）能源交易。被稱為布魯克林微電網(wǎng)的房主擁有太陽能電池板能夠以他們選擇的價格和時間向鄰居出售多余的能源。能源交易平臺的提供商是LO3 Energy，這是一家總部位于紐約的初創(chuàng)公司，它使用區(qū)塊鏈技術在儀表后面的同行之間實現(xiàn)P2P能源交易，即沒有當?shù)仉娏镜谋O(jiān)督。此時，區(qū)塊鏈主要與比特幣支付網(wǎng)絡相關聯(lián)，無需銀行或其他中介機構即可實現(xiàn)P2P支付。然而，將“切斷中間人”的想法應用于能源部門既具有創(chuàng)新性又具有破壞性。

此后，基于區(qū)塊鏈的P2P交易平臺的興趣激增，僅在2017年就有超過120家創(chuàng)業(yè)公司籌集了超過3億美元的資金。由于不斷增加客戶擁有的分布式能源（DER）采用的威脅，文章放大了P2P能源交易平臺的影響，這些平臺首先會削減公用事業(yè)收入流，然后最終完全超越行業(yè)。然而，兩個主要因素抑制了無公用能源市場的愿景。首先，盡管由客戶擁有的DER產(chǎn)生電力，但能源交易平臺仍然需要基礎設施（電線桿和電線）將電力分配給其同行，該同行仍然由當?shù)毓檬聵I(yè)公司擁有。其次，能源行業(yè)在世界大部分地區(qū)受到高度監(jiān)管，而監(jiān)管機構不允許消費者設定電價。

這種抑制因素的組合允許公用事業(yè)公司重新校準他們對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)即將進行的現(xiàn)代化努力的方法。公用事業(yè)公司可能會接受這些DER并利用它們來幫助提高整個電網(wǎng)的運營效率，而不是拒絕消費者采用DER并對其在配電系統(tǒng)中的滲透水平施加嚴格的限制。實現(xiàn)這一思想的概念是交互能量，其被定義為“經(jīng)濟和控制技術的結合，以提高電網(wǎng)的可靠性和效率。與P2P能源交易用例類似，能源交易仍將發(fā)生，但是，公用事業(yè)將成為這些交易的推動者，而不是旁觀者。鑒于公用事業(yè) - 客戶關系向更具交互性的轉變，區(qū)塊鏈技術仍可用于提供有效的解決方案以促進交互式能源系統(tǒng)（TES）。

為何需要區(qū)塊鏈？區(qū)塊鏈是什么？

區(qū)塊鏈是一個節(jié)點網(wǎng)絡（類似于對等方），共享一個共同的交易數(shù)據(jù)庫，稱為分類賬。對等體之間的事務被記錄在塊內(nèi)，然后由網(wǎng)絡內(nèi)的對等體子集驗證其正確性和有效性。所有驗證對等方必須在驗證過程中達成共識才能驗證交易。一旦確實驗證了所有塊事務，就將塊部署到公共分類賬并鏈接到最后一個塊，此后不能單方面修改事務。智能合約也是區(qū)塊鏈的重要組成部分，可根據(jù)分類賬的狀態(tài)自動化同業(yè)之間的交易。智能合約作為分類賬上的軟件應用程序存在，根據(jù)分類帳上的數(shù)據(jù)自動執(zhí)行對等方之間合同的業(yè)務邏輯。在TES的背景下，公用設施和大型電池能量存儲系統(tǒng)所有者之間的智能合約可以指定在以固定價格在電網(wǎng)的特定部分中經(jīng)歷擁塞時使電池放電。電池輸出的測量結果將被存儲到分類帳中，并且在確認電池以約定的費率排出后，支付將被轉移到電池所有者。

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈用例是為了緩解不同對等方之間的信任問題，這些問題可能不會相互信任但仍然必須協(xié)同工作。不可變的分類帳和智能合約的使用在很大程度上解決了這個信任問題。在現(xiàn)代公用事業(yè)尋求使用消費者DER來為電網(wǎng)增加靈活服務和容量的情況下，公用事業(yè)必須能夠信任消費者能夠貫徹他們的承諾。將消費者，公用事業(yè)和其他利益相關者連接在區(qū)塊鏈上的公共平臺上，允許公用事業(yè)公司讓所有各方對其行為負責，并使其交易自動化。智能合約代表監(jiān)督其分銷系統(tǒng)上所有交易的公用事業(yè)，而不必一直直接參與，從而減輕處理復雜費率結構和向各利益相關者支付激勵的主要痛點。此外，與上面提到的許多集中式系統(tǒng)不同，區(qū)塊鏈本質(zhì)上是分散的，并且不易受單點故障的影響。

可行的用例

智能電動汽車充電：全球公交網(wǎng)絡的大規(guī)模電氣化迫切推動無疑將對公用事業(yè)基礎設施造成很大壓力。在這種情況下，允許公用事業(yè)調(diào)整提供給電動汽車（EV）的費率的短期合同是一項必不可少的服務，可以減少電網(wǎng)資產(chǎn)的過度磨損。該用例還可以通過車輛到網(wǎng)格（V2G）技術來補充，以在網(wǎng)格內(nèi)的各個點處提供大量分布式存儲容量。P2P能源交易：在公用事業(yè)管理系統(tǒng)中，能源交易市場有可能糾正由太陽能引起的可變發(fā)電的高穿透性引發(fā)的電力不匹配。在當?shù)丶頓ER的協(xié)調(diào)也可以減少峰值需求并提高公用電網(wǎng)的效率。為了確保交易不違反任何系統(tǒng)約束（轉移裝載，支線承載能力），這些值可以包括在智能合約的業(yè)務邏輯中，以使任何違規(guī)交易無效。

可行的平臺：Insolar的交互式能源系統(tǒng)（TES）

Insolar是一家全球性技術公司，為各種行業(yè)（包括能源和電力系統(tǒng)）構建創(chuàng)新的區(qū)塊鏈解決方案。Insolar區(qū)塊鏈平臺是一個開源的企業(yè)級平臺，旨在提高全球共享業(yè)務網(wǎng)絡的效率和透明度。這在交互能源的范圍內(nèi)很好地協(xié)調(diào)，這實際上是一個共享的商業(yè)網(wǎng)絡。因此，Insolar開發(fā)了其TES，以便以世界上最高的區(qū)塊鏈交易速度（20個節(jié)點每秒20，000個交易）在各種不同的能源消費者和消費者之間實現(xiàn)無縫和安全的能源交易和服務。平臺基準測試表明，整個事務顯示幾乎接近線性的可伸縮性，因此，平臺可能能夠擴展到1000個節(jié)點每秒一百萬個事務。

上圖顯示了Insolar TES的愿景。網(wǎng)絡上的不同節(jié)點購買和銷售靈活的能源服務，以共同優(yōu)化整個電網(wǎng)的性能，從而為所涉及的所有利益相關者節(jié)省成本。電動汽車的集合商可以調(diào)節(jié)其充電率以適應意外的太陽能斜坡，而工業(yè)微電網(wǎng)可以預測未來一天的大量需求和來自鄰近微電網(wǎng)的預購產(chǎn)品。另一方面，也可以向公用事業(yè)公司（稱為配電系統(tǒng)運營商）提供諸如需求響應和電壓調(diào)節(jié)等服務。Insolar專注于三個主要用例：智能電動汽車充電，智能需求響應和企業(yè)微電網(wǎng)。上面詳細介紹了前兩個，而企業(yè)微電網(wǎng)則針對大量客戶，這些客戶可以利用P2P能源市場來降低主電網(wǎng)的可靠性。