中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院助理教授陳思捷在能源區(qū)塊鏈&云儲能專場，發(fā)表了題為“基于區(qū)塊鏈的分布式能源交易技術(shù)”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
陳思捷：非常感謝大會會務(wù)組的邀請，也很榮幸在這么多人面前做演講。
剛才聽了張老師的匯報，我在講之前先說一下感受，張老師從云的角度探討怎么運(yùn)行這些分布式資源，我個人感覺云更多是中心化的管理風(fēng)格，是配網(wǎng)運(yùn)營商或者是國網(wǎng)，如果現(xiàn)在在很多地區(qū)不存在這樣的中心化配網(wǎng)運(yùn)營商，怎么實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的運(yùn)行管理？這種情況下可能需要顏主任和我講的報告，用區(qū)塊鏈的技術(shù)來協(xié)調(diào)管理和運(yùn)行分布式的資源。
剛剛顏主任講了，我們可以看到全世界包括其他的試點(diǎn)項(xiàng)目，其實(shí)已經(jīng)有很多分布式能源基于區(qū)塊鏈的交易，更多是基于云管理的方法。這些項(xiàng)目都有共同點(diǎn)，因?yàn)樗麄兊膭?chuàng)始的理念或者創(chuàng)始的構(gòu)成來說，大部分都是從IT或者是金融領(lǐng)域來切入到區(qū)塊鏈領(lǐng)域來的，因此，他們很多時候繼承的是比特幣交易運(yùn)營管理的方式，所謂P2P的交易方式，這邊有電源，隔壁有用戶，電源和用戶之間簽訂雙邊交易合約，然后交易了多少電量、交割時間、交割的金額，這種方式我個人感覺非常適合現(xiàn)階段的在我們分布式能源交易剛剛開始的時候這種態(tài)勢，包括國家能源局和發(fā)改委出的能源當(dāng)中明確指出分布式能源交易還是以P2P，當(dāng)然他們不是用P2P，而是用一對一的交易方式為主的。我這個可能更偏學(xué)術(shù)一點(diǎn)，所以我講的是更偏向成熟的電力市場當(dāng)中，大家采用優(yōu)化的方式怎么來更好的協(xié)調(diào)各種分布式能源。
我主要講分布式能源交易怎么用區(qū)塊鏈做，以優(yōu)化的方式，它在區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)難度比較小的方式，可能經(jīng)濟(jì)不一定是最優(yōu)的方式。
這張幻燈片指配網(wǎng)當(dāng)中分布式能源的滲透率很高，有很多自發(fā)性的資源，他們帶來了很多的波動性，使得我們協(xié)調(diào)分布式的配網(wǎng)，比起之前沒有任何分布式能源接入的配網(wǎng)難度要大一些。
現(xiàn)在配網(wǎng)當(dāng)中有很多分布式能源，以光伏為例，光伏下降。如果配網(wǎng)當(dāng)中沒有靈活的運(yùn)行機(jī)制，可能依靠遠(yuǎn)端的火電廠，遠(yuǎn)距離平抑波動性。整個配網(wǎng)當(dāng)中建立起一些市場價格的信號，如果當(dāng)風(fēng)險一不小心，發(fā)電減小，我們可以通過價格信號的方式來激勵靈活的儲能也好還有彈性的用戶來降低他們的用電量，從而平抑風(fēng)電的波動，因此可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的供求平衡，而不依賴于遠(yuǎn)端的火電廠提供配用。
這張幻燈片概括了接下來整個演講當(dāng)中想做的兩方面事情：一是在相對傳統(tǒng)的由一個中心化的機(jī)構(gòu)來直接通過行政命令的方式控制整個配網(wǎng)當(dāng)中的，無論是可控的儲能，分布式電源，還是這些不可控的，做負(fù)荷預(yù)測，風(fēng)電、光伏或者用戶，我們希望通過價格信號的方式來發(fā)掘和引導(dǎo)配網(wǎng)實(shí)施平衡，當(dāng)光伏和風(fēng)電，比如現(xiàn)在發(fā)電量比它的預(yù)測值要少的時候，風(fēng)電和光伏能不能發(fā)出一個價格信號，從周圍的這些鄰居們這塊，請求周圍的鄰居們降低他們的用電量，從而在配網(wǎng)中平抑不確定性和波動性，而不是把這種波動性帶來的腹面效果完全推給電網(wǎng)公司，讓電網(wǎng)公司調(diào)用大水電和大火電做平抑。這是美國能源部提的詞，在美國做得比較多，在中國未來時間也會跟進(jìn)。這個詞指的是交易的詞的形容詞形式。
下面的兩張圖，為什么想用區(qū)塊鏈做這個事？當(dāng)然這里面除了區(qū)塊鏈，在其他行業(yè)所提到的優(yōu)點(diǎn)，比方說因?yàn)樗欠植际劫~本，像顏主任說的，用區(qū)塊鏈技術(shù)保證，非常安全，能抵抗單點(diǎn)攻擊等等，這些優(yōu)點(diǎn)之外，在我們的很多分布式能源的應(yīng)用場景中還有一個特點(diǎn)，做到園區(qū)級或者低電壓等級，我們很多時候不存在中心化的調(diào)度機(jī)構(gòu)，因此，區(qū)塊鏈有兩套技術(shù)方案，或者建立第三方中心化調(diào)度機(jī)構(gòu)，運(yùn)營和管理所有的分布式能源。第二種方式是讓區(qū)塊鏈做協(xié)調(diào)，相當(dāng)于讓分布式能源構(gòu)成了自治的委員會，自治委員會相當(dāng)于以某種方式來決定自己在委員會當(dāng)中的權(quán)重，像剛才顏主任講的，其實(shí)就是共識機(jī)制的部分，比如誰的計算機(jī)好，誰的權(quán)重大，誰歷史表現(xiàn)好，這個自治委員會誰說話的分量重，甚至誰的發(fā)用電數(shù)量比較多，誰的分量就比較大，這樣的自治委員會由利益相關(guān)方組織構(gòu)成的運(yùn)營協(xié)調(diào)管理的平臺，而不是第三方管理機(jī)構(gòu)建立的平臺，就是區(qū)塊鏈在具體應(yīng)用場景當(dāng)中的表現(xiàn)形式。
我們怎么設(shè)想在配網(wǎng)當(dāng)中建立分布式能源，包括儲能、光伏、分布式光伏還有用戶之間的協(xié)調(diào)機(jī)制，以及在區(qū)塊鏈平臺上應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)。
分兩階段講：第一階段，日前的時間尺度上制定所有的分布式資源的發(fā)電或者用電計劃，實(shí)施到來，因?yàn)轭A(yù)測偏差，可能會造成光伏發(fā)多或者用少或者某個用戶的用電量超過日前的計劃值，這時候可以建立實(shí)時關(guān)于偏差電量的多邊交易來鼓勵，通過價格信號來引導(dǎo)小范圍內(nèi)局部的分布式資源去平抑或者消除和日前計劃的偏差量，從而達(dá)到自組織和自平衡，不依賴大電網(wǎng)調(diào)整下的自組織和自平衡。這上面有一個兩把椅子的，可以管它叫中心化的運(yùn)營商，在張老師的語境中，上面可能是云服務(wù)的運(yùn)營商，我的報告語境可能是由下面所有分布式資源共同籌建的一個管委會，專業(yè)名詞就是區(qū)塊鏈，這樣的一個上層協(xié)調(diào)企業(yè)。通過價格引導(dǎo)的方式來發(fā)現(xiàn)一種合理的價格，來實(shí)現(xiàn)下層資源的供求平衡。比方上層是管委會，根據(jù)歷史上的信息，覺得現(xiàn)在的價格制定在110美元，把這樣的價格信號發(fā)布給所有分布式資源，在這個情況下決定自己的用電量、發(fā)電量，報告給協(xié)調(diào)級，如果供大于求，應(yīng)該降價，降到95，降到95，所有發(fā)電又重新報價，這時候供不應(yīng)求，那這個協(xié)調(diào)級根據(jù)預(yù)設(shè)的算法漲價，漲到100美元。這個情況下，下面再匯報他們的發(fā)電量、用電量，可以達(dá)到平衡。
這樣的價格迭代機(jī)制中，上層的協(xié)調(diào)級不需要掌握下層的每個產(chǎn)銷者或者分布式資源實(shí)際運(yùn)營的情況，他們的成本、他們的需求或者物理約束，比如光伏或者某個儲能有它運(yùn)行的無論是能量還是容量的約束，只需要通過價格信號引導(dǎo)的方式就可以倒逼或者揭示出來所有的這些對于分布式能源最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)，這樣可以保證運(yùn)行機(jī)制達(dá)到經(jīng)濟(jì)最高效的狀態(tài)。在上層的兩把椅子的協(xié)調(diào)級要用區(qū)塊鏈的方式建立？可以保證協(xié)調(diào)級可以繼承所有的優(yōu)點(diǎn)，做的價格信號的發(fā)布，和日前實(shí)施計劃的生成，所有的迭代過程都是很公平的，如果說管委會或者協(xié)調(diào)級當(dāng)中，如果有人想作弊，其他節(jié)點(diǎn)，誠實(shí)節(jié)點(diǎn)占大多數(shù)，他們可以提出反對意見，從而保證一個節(jié)點(diǎn)想把整套流程作弊，比如價格信號扭曲，必須占到整個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中根據(jù)不同的共識算法，有的綜合節(jié)點(diǎn)占51%，有些要占33%，這樣的情況下才能實(shí)現(xiàn)。
剛才講的是提前一天的時候，怎么確定分布式資源發(fā)電量和用電量的情況，當(dāng)?shù)诙煺嬲絹淼臅r候，實(shí)施運(yùn)行的時候，假設(shè)有一個用戶，中間上面的這個是一個用戶，比日前的計劃值多用3度電，風(fēng)機(jī)發(fā)現(xiàn)日前預(yù)測值有點(diǎn)保守，可以多發(fā)一度電，這種情況下希望通過市場和價格信號的方式來把有人想多買、有人想多發(fā)電的信號傳遞給局域網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中其他人，讓其他人看有沒有需求，而不是依賴于更遠(yuǎn)端的火電廠做供求平衡。現(xiàn)在這6個產(chǎn)銷者組成的局域網(wǎng)的自治委員會，比如6個產(chǎn)銷者共同構(gòu)成區(qū)塊鏈，發(fā)布了一個信息說，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中跟日前計劃相比，跟之前制定的計劃相比，現(xiàn)在還需要再購買2MWH，有沒有其他的靈活產(chǎn)銷者多花2度電或者少用2度電消除供求偏差呢？每個單元會提交自己的報價，現(xiàn)在把所有的報價按照從低到高排序，因?yàn)楝F(xiàn)在這個系統(tǒng)當(dāng)中是大家想買電，我們把賣家按照從低到高排序，誰的賣價越低，他的賣價是120元，應(yīng)該優(yōu)先中標(biāo)，按照賣價從低到高依次決定他們的出行序列。這種情況下有可能導(dǎo)致一些安全約束不能被滿足，還需要根據(jù)安全約束對出行隊列進(jìn)行調(diào)整，假設(shè)這個情況下存在一些設(shè)備的躍線，通過調(diào)整設(shè)備上下游的中標(biāo)情況可以消除整個網(wǎng)絡(luò)的躍線情況，在滿足安全約束情況下最優(yōu)的出行結(jié)果。
整個右邊的7步流程圖，既可以采用張老師剛才講的云供應(yīng)商的思路來處理，當(dāng)然在我這個案例當(dāng)中，其實(shí)就是由這6個單元所共同構(gòu)成的委員會，每個人都具有一定的投票權(quán)的委員會來共同決定的，這個委員會其實(shí)從某種意義來說就是一個區(qū)塊鏈。還有一步是結(jié)算。
方案的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)講過了。
第三，這個東西具體在區(qū)塊鏈上怎么實(shí)現(xiàn)。
區(qū)塊鏈的有點(diǎn)，剛才顏主任已經(jīng)說過，比較形象的例子是右上角的圖，之前所有的交易通過中心化的節(jié)點(diǎn)把大家組織在一起，掌握網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有的節(jié)點(diǎn)仲裁權(quán)、生殺大權(quán)，負(fù)責(zé)仲裁、存儲、解決爭端。最右上角的圖，區(qū)塊鏈下的交易網(wǎng)絡(luò)。每個參與者或者每個產(chǎn)銷者、每個分布式資源自己都有分布式的賬本，記錄仲裁網(wǎng)絡(luò)中的所有事情，發(fā)生終端的時候，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中預(yù)設(shè)的共識算法，使所有人達(dá)成一致。
這是日前交易計劃（音）在區(qū)塊鏈上執(zhí)行的具體方案，其實(shí)我們可以把剛才有兩個椅子的協(xié)調(diào)級想象成配網(wǎng)當(dāng)中或者是園區(qū)當(dāng)中，所有的分布式資源其實(shí)都是有可能，如果他們愿意成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的出行節(jié)點(diǎn)，他們都有可能自己做到這兩把椅子上，誰應(yīng)該坐到兩把椅子上？比如比特幣的算法，誰的計算機(jī)特別好，誰有更大的概率在這個交易中成為網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者或者仲裁者，成為網(wǎng)絡(luò)的仲裁者不等于一手遮天，他所做出的每個決定都會被其他三個節(jié)點(diǎn)所審計，其他三個節(jié)點(diǎn)說你這次的行為和之前自動化合約預(yù)設(shè)的交易機(jī)制一致，這種情況下交易結(jié)果，比如日前到底誰花多少、誰用多少、以什么樣的價格出清，才會被各方接受，并被各方執(zhí)行。
實(shí)施也是一樣的，剛才實(shí)施當(dāng)中我舉的例子是有兩個用戶有用電偏差，他們希望從其他人那塊以最低的成本來購買到一些電量，消除他們的用電偏差，使網(wǎng)絡(luò)不需要外力介入依然達(dá)到供求平衡。誰來組織這些交易、誰負(fù)責(zé)這場拍賣，決定誰中標(biāo)，中標(biāo)電量、中標(biāo)價格，我們不依賴一個中心的機(jī)構(gòu)來做判決，也是這個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有人都有資格，都有一定的概率來成為協(xié)調(diào)者。在POW這樣的機(jī)制下，誰的算力強(qiáng)，POS下，誰的歷史信用表現(xiàn)，不代表計算機(jī)強(qiáng)就每次都是我中標(biāo)。無論是POW還是POS的思想，都是指計算機(jī)好的人、信用好的人、發(fā)用電量多的人有更大的概率成為這次交易的仲裁和組織者，得到的結(jié)果很方便被其他所有節(jié)點(diǎn)審計。
這是用區(qū)塊鏈的方式組織配網(wǎng)內(nèi)部的交易的思路。
區(qū)塊鏈除了可以用來組織交易，像顏主任說的，還可以負(fù)責(zé)計量和結(jié)算，比如這樣的屋頂光伏，它智能電表的數(shù)據(jù)可以自動的傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈上面去，然后網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有人可以去看智能電表的真實(shí)物理上的發(fā)用電量，是不是和實(shí)時交易機(jī)制等判決出來的屋頂光伏應(yīng)該發(fā)電多少、用電多少是吻合的，并且網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中借助無論是能源代幣還是非能源代幣，比如人民幣也可以實(shí)現(xiàn)資金在這幾個網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時流轉(zhuǎn)。
比如我們怎么在區(qū)塊鏈上做結(jié)算呢？各個參與方、各個利益相關(guān)方首先達(dá)成一套采用什么樣的交易規(guī)則在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中決定每個人的交易數(shù)量和價格，把它寫到區(qū)塊鏈的智能合約里面，區(qū)塊鏈可以保證，如果說交易機(jī)制一旦被寫到智能合約里面，基本不會被其他成員所篡改，相當(dāng)于刻在石頭上的《憲法》，在古代很難擦除掉。寫在區(qū)塊頭里。有一個節(jié)點(diǎn)要買電，有一個人驗(yàn)證說這個信息記錄下來，寫到區(qū)塊鏈里面的第二個區(qū)塊里面，然后被其他所有節(jié)點(diǎn)都看到，右邊三個節(jié)點(diǎn)看到左邊的一個節(jié)點(diǎn)買電，他們提供一個報價，我愿意多少錢賣多少電給左邊的節(jié)點(diǎn)。所有的信息記錄下來，被所有的節(jié)點(diǎn)收到。比如我們可以把密封的報價公開，密封報價保證在大家提交報價的時候兩兩之間不會看到對方的報價，保證我們每個人的報價都是獨(dú)立做出決定的。第三步把報價信息公開，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的某個節(jié)點(diǎn)在這個例子當(dāng)中，我用第一節(jié)點(diǎn)，第一個節(jié)點(diǎn)預(yù)期比較好，記賬權(quán)或者管理權(quán)或者運(yùn)行權(quán)，執(zhí)行智能合約，判定誰應(yīng)該以多少的數(shù)量來出售電能給網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的其他人，比如這個例子當(dāng)中應(yīng)該是電動汽車，電動汽車的報價比較便宜。相關(guān)的信息傳到區(qū)塊鏈，保證物理交割的時候有據(jù)可查，簽訂的合約怎么指定交易數(shù)量和價格的。結(jié)算部分，所有人把自己的智能電表發(fā)出的實(shí)際物理上的發(fā)用電量的信息傳到區(qū)塊鏈上，有一個節(jié)點(diǎn)，比方說電動汽車節(jié)點(diǎn)就成為仲裁者，把每個節(jié)點(diǎn)實(shí)際的發(fā)用電量和合約里的發(fā)用電量做比對，確保吻合，宣布交割，大家沒有違約，成功了，在所有人的監(jiān)督下實(shí)現(xiàn)金額的轉(zhuǎn)移。
這次的交易就結(jié)束了。這是關(guān)于分布式能源交易如何在區(qū)塊鏈上做的報告。謝謝大家！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
