【精彩论文】区块链技术在分布式电源电费结算中的应用研究

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叶明，王刚

国网能源研究院

周振

 国家电网有限公司

引文信息

叶明, 王刚, 周振, 等. 区块链技术在分布式电源电费结算中的应用研究[J]. 中国电力, 2019, 52(6): 140-146.

YE Ming, WANG Gang, ZHOU Zhen, et al. Research on blockchain application in electricity charge settlement of distributed generation[J]. Electric Power, 2019, 52(6): 140-146.

研究背景

分布式电源通过微电网接入大电网，便于实现多种能源形式互补，有利于提高能源利用效率，扩大可再生能源利用规模。近年来，随着相关领域技术进步、资本跟进以及鼓励可再生能源发展政策的积极支持，分布式电源得到了快速发展。传统大电网集中式结算技术应用模块化设计理念，通过计量采集模块处理电量采集业务、结算模块处理电费结算业务，存在能量流、信息流、控制流不统一，交易流程长、响应不及时、合同履约掌控难、信用体系难建立等问题，难以满足分布式电源迅猛发展的需要，亟需采用以事件驱动为特征的分布式电源电费结算技术，实现能量流、信息流、控制流3流合一，简化流程的同时提高结算效率。

论文所解决的问题及意义

针对分布式电源迅猛发展带来的结算工作量巨量增加、结算频率显著提高和回款时间逐渐缩短等突出问题，文章提出了基于区块链技术的异构分布式电源电费结算系统和方法，以事件驱动和智能合约在电量变化的当前地点和当前时间即时一体化完成交易结算业务，与传统集中式电费结算系统和方法相比，强化了价格管控、结算管控，简化了业务流程，减少了人为干预，提高了结算效率。

论文重点内容

区块链是比特币的底层技术，根据应用场景和设计体系不同，分为公有链、私有链和联盟链3类。作为分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用，区块链具有开放共识、去中心、去信任、交易透明、不可篡改、可追溯的技术特性。近年来，随着区块链技术研究与应用上的不断推进，逐渐形成了2种主流模式。第1种是“社区+区块链+虚拟币”模式，沿袭比特币的运转模式，虚拟币作为保证区块链持续增长的激励，在交易过程中发行。其主要特征：一是参与节点拥有公平且不确定记账权；二是记账成本均摊且可即时补偿；三是记账收入可用于支付结算或可以某种形式实现与法币兑换。这种模式对存储和计算资源要求高，应用场景可以去中心化（或者说中心可漂移，即资本和技术占优势的节点，会成为新的中心），对既有中心化的运营模式会形成冲击。第2种是“社区+区块链”模式，不发行虚拟币。这种模式下因缺乏内在激励，共识机制弱化，场景基本都是弱中心、多中心、类中心或单一功能点的应用，对既有运营模式并不形成颠覆性冲击。在中国，随着2017年9月4日七部委发布《关于防范代币发行融资风险的公告》、2018年9月18日中国人民银行上海总部发布《常抓不懈，持续防范ICO和虚拟货币交易风险》，对数字货币发行的监管趋严，第2种无币模式渐成主流。同时，由于安全、效率、去中心“不可能三角”的存在，实际应用中多放弃了去中心化，转而谋求区块链在增信、共享、协同、效率提升等方面的价值。

文章以分布式电源电费结算业务为应用场景，以确保参与主体间结算过程安全、可信的同时有效简化执行环节、提高效率为目标，引入区块链和智能合约，构建了异构分布式电源电费结算系统。系统面向联盟链应用，由集中式网络平台和分布式网络2大部分组成，总体架构如图1所示，其中合约分发体系之上是集中式网络平台，用于存储费用结算规则，制定智能合约模板，生成与分布式网络中各分布式节点相关的能量智能合约和费用智能合约，并将生成的各能量智能合约和费用智能合约分别作为区块存储在区块链上。联盟链应用场景下，集中式网络平台部署了参与主体维护、计量信息维护、组织结构信息维护、价格体系维护、电费结算合约管理等功能。合约分发体系之下是分布式网络，分布式网络包括多个分布式节点。

系统总体架构图

文章对基于区块链的电费结算流程及所涉及的智能合约抽象、生成、分发方法，电费结算合约自动执行方法，电量数据交叉校核方法，以及交易记录收敛共识方法做出了设计，并结合某供电公司光伏发电应用场景提出了系统部署与实施建议，为提高分布式电源微电网电费结算效率提供了新的解决方案。

研究结论

文章构建的基于区块链和智能合约的异构分布式电源电费结算系统，为创新开放、共享、自治的分布式电源商业模式提供了技术基础，但尚处于早期原型试验验证阶段，未来的应用仍需要结合监管政策和生产环境要求，在提高系统性能和安全性方面开展进一步研究和验证。

主要作者介绍

第一作者：叶明，女，工学硕士，教授级高级工程师，从事财务信息化、企业信息化相关领域技术研究与系统建设工作。

E-mail：[e-mail]。

第二作者：王刚，男，管理学博士、高级会计师，从事电力企业财务管理研究。

E-mail: [e-mail]。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：许晓艳

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