中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”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(huì)。
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(chǔ)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(huì)會(huì)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(bào)，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(gè)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(bào)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(shí)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(shí)間、交割的金額，這種方式我個(gè)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(shí)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(gè)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(dòng)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(dòng)性。整個(gè)配網(wǎng)當(dāng)中建立起一些市場價(jià)格的信號(hào)，如果當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)一不小心，發(fā)電減小，我們可以通過價(jià)格信號(hào)的方式來激勵(lì)靈活的儲(chǔ)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(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(gè)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(gè)中心化的機(jī)構(gòu)來直接通過行政命令的方式控制整個(gè)配網(wǎng)當(dāng)中的，無論是可控的儲(chǔ)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(jià)格信號(hào)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(shí)候，風(fēng)電和光伏能不能發(fā)出一個(gè)價(jià)格信號(hào)，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(dòng)性，而不是把這種波動(dòng)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(shí)間也會(huì)跟進(jìn)。這個(gè)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(gè)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(gè)特點(diǎn)，做到園區(qū)級(jí)或者低電壓等級(jí)，我們很多時(shí)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(huì)，自治委員會(huì)相當(dāng)于以某種方式來決定自己在委員會(huì)當(dāng)中的權(quán)重，像剛才顏主任講的，其實(shí)就是共識(shí)機(jī)制的部分，比如誰的計(jì)算機(jī)好，誰的權(quán)重大，誰歷史表現(xiàn)好，這個(gè)自治委員會(huì)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(huì)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(tái)，而不是第三方管理機(jī)構(gòu)建立的平臺(tái)，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(chǔ)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(tái)上應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)。
分兩階段講：第一階段，日前的時(shí)間尺度上制定所有的分布式資源的發(fā)電或者用電計(jì)劃，實(shí)施到來，因?yàn)轭A(yù)測偏差，可能會(huì)造成光伏發(fā)多或者用少或者某個(gè)用戶的用電量超過日前的計(jì)劃值，這時(shí)候可以建立實(shí)時(shí)關(guān)于偏差電量的多邊交易來鼓勵(lì)，通過價(jià)格信號(hào)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(jì)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(gè)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(bào)告語境可能是由下面所有分布式資源共同籌建的一個(gè)管委會(huì)，專業(yè)名詞就是區(qū)塊鏈，這樣的一個(gè)上層協(xié)調(diào)企業(yè)。通過價(jià)格引導(dǎo)的方式來發(fā)現(xiàn)一種合理的價(jià)格，來實(shí)現(xiàn)下層資源的供求平衡。比方上層是管委會(huì)，根據(jù)歷史上的信息，覺得現(xiàn)在的價(jià)格制定在110美元，把這樣的價(jià)格信號(hào)發(fā)布給所有分布式資源，在這個(gè)情況下決定自己的用電量、發(fā)電量，報(bào)告給協(xié)調(diào)級(jí)，如果供大于求，應(yīng)該降價(jià)，降到95，降到95，所有發(fā)電又重新報(bào)價(jià)，這時(shí)候供不應(yīng)求，那這個(gè)協(xié)調(diào)級(jí)根據(jù)預(yù)設(shè)的算法漲價(jià)，漲到100美元。這個(gè)情況下，下面再匯報(bào)他們的發(fā)電量、用電量，可以達(dá)到平衡。
這樣的價(jià)格迭代機(jī)制中，上層的協(xié)調(diào)級(jí)不需要掌握下層的每個(gè)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(gè)儲(chǔ)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(jià)格信號(hào)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(jí)要用區(qū)塊鏈的方式建立？可以保證協(xié)調(diào)級(jí)可以繼承所有的優(yōu)點(diǎn)，做的價(jià)格信號(hào)的發(fā)布，和日前實(shí)施計(jì)劃的生成，所有的迭代過程都是很公平的，如果說管委會(huì)或者協(xié)調(diào)級(jí)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(gè)節(jié)點(diǎn)想把整套流程作弊，比如價(jià)格信號(hào)扭曲，必須占到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中根據(jù)不同的共識(shí)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(shí)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(shí)候，實(shí)施運(yùn)行的時(shí)候，假設(shè)有一個(gè)用戶，中間上面的這個(gè)是一個(gè)用戶，比日前的計(jì)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(jià)格信號(hào)的方式來把有人想多買、有人想多發(fā)電的信號(hào)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(gè)產(chǎn)銷者組成的局域網(wǎng)的自治委員會(huì)，比如6個(gè)產(chǎn)銷者共同構(gòu)成區(qū)塊鏈，發(fā)布了一個(gè)信息說，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中跟日前計(jì)劃相比，跟之前制定的計(jì)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(gè)單元會(huì)提交自己的報(bào)價(jià)，現(xiàn)在把所有的報(bào)價(jià)按照從低到高排序，因?yàn)楝F(xiàn)在這個(gè)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(jià)越低，他的賣價(jià)是120元，應(yīng)該優(yōu)先中標(biāo)，按照賣價(jià)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(duì)列進(jìn)行調(diào)整，假設(shè)這個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)案例當(dāng)中，其實(shí)就是由這6個(gè)單元所共同構(gòu)成的委員會(huì)，每個(gè)人都具有一定的投票權(quán)的委員會(huì)來共同決定的，這個(gè)委員會(huì)其實(shí)從某種意義來說就是一個(gè)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(gè)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(chǔ)、解決爭端。最右上角的圖，區(qū)塊鏈下的交易網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)參與者或者每個(gè)產(chǎn)銷者、每個(gè)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(shí)候，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中預(yù)設(shè)的共識(shí)算法，使所有人達(dá)成一致。
這是日前交易計(jì)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(gè)椅子的協(xié)調(diào)級(jí)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(jì)算機(jī)特別好，誰有更大的概率在這個(gè)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(gè)決定都會(huì)被其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)所審計(jì)，其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)說你這次的行為和之前自動(dòng)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(jià)格出清，才會(huì)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(gè)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(jià)格，我們不依賴一個(gè)中心的機(jī)構(gòu)來做判決，也是這個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)。
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(jì)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(dòng)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(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)。
比如我們怎么在區(qū)塊鏈上做結(jié)算呢？各個(gè)參與方、各個(gè)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(gè)人的交易數(shù)量和價(jià)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(huì)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(gè)節(jié)點(diǎn)要買電，有一個(gè)人驗(yàn)證說這個(gè)信息記錄下來，寫到區(qū)塊鏈里面的第二個(gè)區(qū)塊里面，然后被其他所有節(jié)點(diǎn)都看到，右邊三個(gè)節(jié)點(diǎn)看到左邊的一個(gè)節(jié)點(diǎn)買電，他們提供一個(gè)報(bào)價(jià)，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(bào)價(jià)公開，密封報(bào)價(jià)保證在大家提交報(bào)價(jià)的時(shí)候兩兩之間不會(huì)看到對方的報(bào)價(jià)，保證我們每個(gè)人的報(bào)價(jià)都是獨(dú)立做出決定的。第三步把報(bào)價(jià)信息公開，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)在這個(gè)例子當(dāng)中，我用第一節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)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(gè)例子當(dāng)中應(yīng)該是電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車的報(bào)價(jià)比較便宜。相關(guān)的信息傳到區(qū)塊鏈，保證物理交割的時(shí)候有據(jù)可查，簽訂的合約怎么指定交易數(shù)量和價(jià)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(gè)節(jié)點(diǎn)，比方說電動(dòng)汽車節(jié)點(diǎn)就成為仲裁者，把每個(gè)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(bào)告。謝謝大家！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
