区块链在能源互联中的应用探索

本书主要论述区块链技术特性，新形势下的能源构成，能源互联中源、网、荷、储及交易。本书通过区块链透明、开放、安全、多方参与等技术特征，介绍区块链在能源输送（客户侧）、能源转换、能源消费（能源资产数字化、能源交易、能源金融等）中的应用；介绍多能源主体下的协同及经济运行，演绎能源价值传递。

本书有助于提高整个能源系统运行的经济性，推动分布式可再生能源的大规模利用。

本书适合能源系统相关从业人员阅读。

源、网、荷、储四个环节协同共治，以电力系统为核心，以互联网及其他前沿信息技术为基础，以分布式可再生能源为主要一次能源，与天然气网络、交通网络等其他系统深度结合，形成新的能源利用体系，实现能量流、信息流和业务流的“三流融合”。而能源互联的发展过程中，也面临能源整合、能源交易、能源应用等方面的问题，尤其是随着电力市场改革的不断深入，能源互联尚未完全打通的价值链成为研究的热点。能源的价值传递因其不确定性，与能量、信息不同步而无法合理阐述能源互联的价值，如何将价值流融入能源互联，进而实现能量流、信息流、业务流、价值流的四流合一，适应能源互联的新形势，成为当前必须面对的现实问题。

作为典型的分布式系统，能源互联连接了海量分布式设备（分布式发电设备、储能设备、智能电器及电动机车等）、大规模用户，并融合各种能源网络，而区块链正是基于分布式系统而生的技术。区块链具有高度透明、去中心化、去信任、集体维护、匿名等性质，能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无须互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供解决方案。

区块链的技术特征与能源互联理念的吻合，使区块链有潜力成为能源互联的底层技术解决方案。当前的能源互联集成能量流、信息流和业务流，价值流的传递与上述三流存在异步问题，而区块链的分布式存储技术能够充分融合能量流、信息流、业务流和价值流，实现四流合一。区块链技术的基础理论和技术框架，为其在能源领域的应用做好技术储备，能源互联为区块链提供应用平台，实现能源的价值体系重构，构建能源区块链生态系统。

本书第1章综述了区块链技术及能源结构的发展现状。第2章介绍了区块链技术的起源、关键技术、成熟的技术流派。第3章从能源主体分析及从能源互联架构阐述能源互联网技术与区块链天然的适应性。第4章从应用理念和维度探索区块链在能源互联网中的应用。第5章分析能源在生产、传输、存储、消费四个方面的存在形式，探索性地提出了基于区块链技术的解决方案。第6章介绍构建基于区块链的能源交易系统体系架构。第7章重点阐述分析能源金融市场交易出现的问题，结合区块链的技术特性，提出了各个场景的应用方案。第8章介绍了区块链与电网业务应用结合，提出了基于区块链技术的综合能源平台构建方案。第9章深入分析信息物理系统CPS发展历程和技术特性，重点突破PGCPS的技术能力，尝试建立区块链融合于CPS的信息安全架构。第10章重点描述区块链在能源互联网应用发展与展望。

本书涉及的研究成果得到了国家电网公司总部科研机构的支持。内容来自于国家电网公司资助的重点项目“区块链在能源互联网中的应用”（52110417000G），以及国网电子商务有限公司资助的项目“区块链在国网电商互联网金融服务系统中的应用研究”（546802170009）。互联网金融实验室主任何清素在区块链技术、能源互联等方面做了大量研究并取得一定的成果，在此基础上搭建国网底层区块链平台，初步实现积分通兑、供应链金融、金融授信存证等业务区块链技术的应用，在能源消费侧的价值传递应用上也取得一些成效，由此为本书的编写提供了实践依据。

本书第1部分由杨东伟牵头，何清素、李丽丽、贺金红、朱兴雄、韩庆芝、王秋艳等参与编写；第2部分由樊涛、何清素牵头，贺金红、李丽丽、王俊生、刘周斌、蒋梨花、石欣、高德荃等参与编写；第3部分由陈勇、龚政、何清素等共同参与编写。何清素负责全书的组织与章节结构设计，贺金红、李丽丽负责全书的统稿，杨东伟对全书进行审校。

在编写本书过程中得到广大朋友和单位的支持与关爱。感谢互联网金融实验室全体同仁在本书出版过程中的大力支持；感谢北方工业大学孙强教授及其研究生雷静、谢宇等在本书撰写中所做的工作；感谢中央财经大学信息学院朱建明教授及其团队在项目中给予的支持和帮助；感谢国网浙江省电力有限公司电力科学研究院周志强等的大力支持和帮助，感谢中国计量科学研究院的大力支持。

希望本书能够对关心能源互联网、区块链技术、能源价值传递的各级领导和行业部门、科研院所以及产业链相关领域的从业人员、投融资人士等有所裨益，为区块链在能源互联网中的应用探索与落地尽绵薄之力。

由于编者理论水平有限以及研究工作的局限性，特别是区块链技术本身处在不断发展完善之中，书中难免存在不足，恳请读者批评指正。

编者

2018年4月