寧夏電力公司 丁茂生：能源區塊鏈之美在透明賦信

為規范發電企業并網運行管理及合理評估其輔助服務質量，能源監管機構制定了《區域發電廠并網運行管理實施細則》《區域發電廠輔助服務管理實施細則》，簡稱“《兩個細則》^[1-2]”。這些管理細則的頒布和實施對促進網源協調，確保電網安全穩定運行發揮了重要作用。但電力市場新環境下，如何實現市場主體對調度管理考核全過程的信息快速掌握和不言而信^[3]，提升調度管理考核透明度是亟待解決的問題。

區塊鏈是互聯網時代的一種新興信息技術，由密碼學、共識機制、P2P網絡、腳本語言等多領域技術緊密耦合而成，其本質是在多方之間建立一個實時共享的信任機制，實現價值在互聯網上的傳遞^[4]。區塊鏈借助密碼學算法，采用去中心化方式，通過共識機制由所有參與方共同維護一個開放、透明的鏈式分布式數據庫^[5]。各參與方都擁有完整賬本的副本，可實時查看和校對數據，在實現數據共享的同時保證了信息的完整性和一致性，其內嵌的腳本語言和智能合約使得區塊鏈用戶能夠在鏈上部署各式各樣的功能接口，實現多領域的應用。

區塊鏈不可篡改、可追溯及智能合約等技術特點使其在調度管理考核中的應用具有明顯的優勢，能有效解決《兩個細則》執行過程中存在的問題，實現考核結果的真實可信、公開透明和開放共享，顯著提升了電力調度機構的公信力^[6]。區塊鏈技術在調度管理考核應用的匹配度分析如下。

1）區塊鏈可將發電企業相關數據信息上鏈存證，保證數據源頭的真實可信。數據在流轉過程若被篡改將被記錄，實現數據的不可篡改和可追溯。

2）數據、考核結果上鏈存證后，區塊鏈上的各節點將保存同樣的數據，實現了數據的分布式存儲，各市場主體間可實現數據共享。

3）利用智能合約，將《兩個細則》中考核指標模型保存在區塊鏈中，自動觸發執行，考核結果不可篡改，提升了調度管理考核的透明度^[7]。

基于區塊鏈技術的電力調度考核系統架構如圖1所示。

圖1  基于區塊鏈技術的電力調度考核

為實現電廠數據上鏈，設計的區塊鏈調度考核評價系統主要由采集層、存儲層、邏輯層和應用層等組成，系統架構圖如圖2所示。

圖2  系統架構圖

采集層主要包括同步相量裝置、測控裝置、保護設備、邊緣代理裝置等智能終端，實現對發電廠考核管理所需基礎數據的采集和預處理^[8]。上述智能終端可實現對發電廠站穩態、動態、暫態、火電機組綜合監測、新能源綜合監測、輸變電設備在線監測等數據的采集和處理，由調度中心與電廠共同維護智能終端，確保數據準確無誤上鏈。采集層采集到的數據直接存儲到區塊鏈平臺，保證區塊鏈平臺從電廠側采集到原始、真實、可信的數據，為兩個細則考核提供可靠的依據。

存儲層主要是區塊鏈服務平臺，主要存儲采集層各采集裝置采集到的數據，數據經過清洗后通過數據和電子文件的哈希值儲存在區塊鏈服務平臺的區塊中^[9]，支撐電力調度考核。數據以鏈式區塊形式組織存儲，通過共識機制達成多節點一致，基于數據安全與用戶信息涉密，對存儲數據訪問用戶進行分級權限控制。

邏輯層主要用來計算考核指標、數據校驗和數據分析等功能，構建系統考核計算模型，主要包括自動發電控制(AGC)投運率計算模型、自動電壓控制(AVC)投運率計算模型、AVC合格率計算模型和一次調頻合格率模型^[10]，利用區塊鏈定制化智能合約將兩個細則所有考核模型固化到區塊鏈平臺，自動執行調度考核，計算考核結果，提高考核效率。

應用層主要支撐調度考核業務實施，實現功能模塊中的各個功能點，包括電力調度實時監控、管理考核、信息發布等。應用層作為區塊鏈使用的窗口，方便用戶實時查詢真實可信的區塊數據和考核數據，滿足發電側、調度側考核評價的業務需求。

基于區塊鏈技術的調度考核評價系統流程如圖3所示。

圖3  系統流程圖

智能合約是一種自我驗證合約數據、自動執行合約條款、去中心化、可編程的計算機協議，因其和區塊鏈技術弱信任、去中介、開放自主、可信溯源等特點高度契合而成為區塊鏈應用至各領域的載體^[11]。智能合約中的執行條款、觸發條件、預置規則等可由參與合約的多方共同協商制定，之后再將自然語言編碼為計算機語言封裝在區塊鏈分布式賬本中。用戶通過對相應的合約地址發起交易請求以調用合約。

將電力調度考核評價與智能合約相結合，建立基于智能合約的電力調度考核評價機制。基于智能合約的電力調度考核評價機制無需第三方的參與，也可以實現可信的電力調度考核評價，其考核評價結果具有可溯性和不可逆轉性^[12]；另一方面，在執行智能合約的過程中，利用分布式節點上預先設定的代碼，可以實現智能合約的強制執行，保證了智能合約的無法干預性和去中心化特征^[13-14]。

利用基于智能合約的電力調度考核評價機制，可以實現對發電企業的并網運行管理以及輔助服務管理考核。智能合約實現模型如圖4所示。

圖4  智能合約實現模型圖

智能合約實現模型主要包含5個部分：數據上傳、數據分發、并網管理規則制定、輔助服務管理規則制定、多方計算。

數據上傳模塊將考核測量數據傳入智能合約，由發電企業和電力調度機構共同維護數據，達成共識，能源監管機構負責監管測量數據的可信性。

數據存證（區塊鏈）負責考核數據上鏈存證，實現多方參與計算，參與計算的節點應該包括能源監管機構以及被考核發電企業之外的多家發電企業，確保計算過程的透明性和公平性。

并網管理規則制定模塊依據《并網運行管理實施細則》，由電力調度機構將其中每一項考核轉化為計算機可執行程序規則，在輸入考核數據后，該模塊直接輸出考核分數。

輔助服務規則制定模塊依據《并網發電廠輔助服務管理實施細則》，由電力調度機構將其中每一項考核轉化為計算機可執行程序規則，在輸入補償測量數據后，該模塊直接輸出補償分數^[15]。

多方計算模塊實施并網運行管理及輔助服務調用的計量與結算，最終確定發電企業結算金額。

基于智能合約的電力調度考核評價核心部分是考核規則制定，分別依據《并網運行管理實施細則》和《并網發電廠輔助服務管理實施細則》制定并網管理規則和輔助服務管理規則。之后，再將規則轉換為可執行的計算機程序。各節點運行相應計算機程序后，得到并網管理規則對應的考核得分以及輔助服務管理規則對應的補償得分。

被選中參與計算的區塊鏈節點，各自按照考核邏輯順序依次執行并網管理所有規則，得到每一條考核條目的得分，求和即為月度考核總得分，記為MA；按照考核邏輯順序依次執行輔助服務管理所有規則，得到月度補償總分數，記為MC。最終各節點將計算所得的并網管理考核分數以及輔助服務補償分數提交給能源監管機構，監管機構校核計算結果，并將多數節點得到的一致結果作為發電企業的最終考核結果。

本文提出了一種基于區塊鏈技術的電力調度考核系統架構設計方案，基于區塊鏈技術設計出包括采集層、存儲層、邏輯層、應用層的系統總體架構，設計了一種改進的智能合約與考核具體的實現步驟。具有以下意義：

一是，區塊鏈技術的應用實現了電力調度管理考核結果的真實可信、公開透明和開放共享，有助于提高發電企業服務積極性，提供電網企業的自律意識，增強電力調度工作的公信力。實現了調度考核結果的真實可信、公開透明和開放共享；

二是，調度運行管理的透明化對提升電網運行管理水平、優化電力營商環境、促進新能源消納及進一步深化電力市場改革的重要意義。

三是，基于所提架構筆者和團隊完成了基于區塊鏈的《兩個細則》考核功能的試驗驗證，但能源區塊鏈的應用還處探索階段，上鏈數據的篩選、存儲和查詢的安全機制等都急需研究完善。

▎參考文獻

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