張力菠，童立敏，周德群，丁鑄

(1.能源軟科學(xué)研究中心(南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院)，江蘇 南京 211106；2. 中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心，北京100080)

我國(guó)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)中的“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”界限清晰[1]，以電力交易為核心的能源交易主要由電力調(diào)度部門和大型國(guó)有企業(yè)主導(dǎo)并集中決策，以實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置[2]。這種基于“單一賣方”的傳統(tǒng)電力交易機(jī)制雖然具有一定的全局性，但隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，可再生能源逐步介入，使得電力市場(chǎng)呈現(xiàn)電力交易小規(guī)模且分散、發(fā)電隨機(jī)、用電主觀等新的特點(diǎn)。而由于市場(chǎng)化程度偏低、有效價(jià)值流通渠道不完善造成了交易的靈活性不足，無法進(jìn)行直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易[3]，這將影響分布式可再生能源的發(fā)展。此外，可再生能源大比例接入背景下，大量產(chǎn)消型用戶主體間的分布電力交易對(duì)交易的效率、公平及隱私等具有較高要求，而采用集中優(yōu)化配置資源方式及基于單一交易中心集中競(jìng)價(jià)的傳統(tǒng)電力交易，往往由于相關(guān)機(jī)制不匹配、信息不對(duì)稱等導(dǎo)致交易效率低下，難以保障交易的公平及用戶隱私安全性[4]。再者，能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的電力交易要求交易及時(shí)化、主體多元化、決策分散化、信息透明化，使得能量流、信息流與價(jià)值流逐漸融合，傳統(tǒng)機(jī)制要管理、維護(hù)海量交易及其信息，往往需要大量第三方管理服務(wù)，不僅降低效率，而且會(huì)產(chǎn)生不必要的高額成本[5]。之所以產(chǎn)生上述問題，根源在于傳統(tǒng)電力交易機(jī)制不夠完善，交易流程和管理技術(shù)落后，監(jiān)管與信用保障建設(shè)不到位，不能適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)及可再生能源快速發(fā)展背景下的電力交易。

能源互聯(lián)網(wǎng)基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”，通過可再生能源高比例接入、電力市場(chǎng)化交易促進(jìn)能源系統(tǒng)的扁平化發(fā)展，推進(jìn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式革命，提高能源利用效率，推動(dòng)節(jié)能減排，從而實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)籌管理[6-7]，因而得到了多國(guó)政府的重視。我國(guó)近年來也給予了大力支持，立項(xiàng)資助了一大批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，其中園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)(park energy internet，PEI)是我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)落地的主要形式[8]，具有典型的由小及大的示范意義，但其建設(shè)推廣過程中也面臨不少挑戰(zhàn)，比如為了處理和應(yīng)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)大量主體用戶信息與電力交易數(shù)據(jù)，目前亟需一種高效、安全、經(jīng)濟(jì)的電力交易機(jī)制。

區(qū)塊鏈融合了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法、智能合約和分布式數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新性的分布式記賬模式[9]，有利于推動(dòng)能源行業(yè)改革、促進(jìn)能源智能化發(fā)展，與能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力交易需求相吻合。事實(shí)上早在2016年，我國(guó)《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》就將區(qū)塊鏈列為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)；2019年10月，中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)專門召開會(huì)議，提出“推動(dòng)區(qū)塊鏈底層技術(shù)服務(wù)和新型智慧城市建設(shè)相結(jié)合，探索在能源電力等領(lǐng)域的應(yīng)用”。可見，區(qū)塊鏈技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的重要方向之一，有助于實(shí)現(xiàn)交易數(shù)據(jù)的分布式共享，有效保障交易用戶個(gè)人隱私，是一項(xiàng)促進(jìn)能源行業(yè)智能化發(fā)展的顛覆性技術(shù)[10-11]。目前已有學(xué)者展開了相關(guān)研究：Li等提出了一種基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的安全能源交易機(jī)制[12]；蔡金棋等設(shè)計(jì)了一種基于區(qū)塊鏈的三層能源交易架構(gòu)，并引入弱中心化管理以應(yīng)對(duì)去中心化帶來的問題[5]；吉斌等提出了一種基于區(qū)塊鏈弱中心化技術(shù)的分層網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，完善并驗(yàn)證了產(chǎn)消型用戶之間電力互濟(jì)交易通信的可靠性[13]；徐健等提出了一種基于區(qū)塊鏈的分布式電能競(jìng)價(jià)交易平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，提供了價(jià)格層面的設(shè)想與理論依據(jù)[14]；于韶源等研究了基于區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)的去中心化分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易機(jī)制，提出構(gòu)建與能源互聯(lián)網(wǎng)概念吻合的智能化合約體系[15]；竇曉波等基于綜合成員利益與系統(tǒng)網(wǎng)損的電能優(yōu)化模型提出了新型的弱中心化市場(chǎng)機(jī)制，并給出了該機(jī)制的框架結(jié)構(gòu)[16]。

已有研究成果可為本文提供有益的參考，如文獻(xiàn)[5，12-13]利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)電力交易機(jī)制，采用弱中心化管理來適應(yīng)電力交易市場(chǎng)化發(fā)展，為解決現(xiàn)有電力交易相關(guān)不足提供了思路。但也還存在一些亟待深入研究的方面，如：文獻(xiàn)[14]提出的完全去中心化交易在能源領(lǐng)域的適用性還有待進(jìn)一步分析；文獻(xiàn)[15]著重描述了智能合約技術(shù)，而對(duì)交易流程的設(shè)計(jì)還有待細(xì)化；文獻(xiàn)[16]提出了弱中心化市場(chǎng)機(jī)制，但其落實(shí)到PEI中的交易細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步研究。

綜上，能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展給電力交易提出了新的要求，區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)步為能源互聯(lián)網(wǎng)電力交易機(jī)制的市場(chǎng)化創(chuàng)新提供了技術(shù)保障，可提升交易透明度與用戶隱私性，并滿足參與交易雙方的信息對(duì)稱。而對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)背景下能源市場(chǎng)主體的準(zhǔn)入、退出、交易等，需制訂有效的管理流程及監(jiān)管措施，尤其當(dāng)交易出現(xiàn)糾紛時(shí)僅靠系統(tǒng)自身和智能合約的強(qiáng)制執(zhí)行尚不能解決所有問題，徹底去中心化的交易體系并不完全適合能源系統(tǒng)的市場(chǎng)化進(jìn)程，基于區(qū)塊鏈的能源交易仍需一定的監(jiān)管保障。

對(duì)此，在借鑒已有研究的基礎(chǔ)上，嘗試構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易機(jī)制，在現(xiàn)有背景下引入?yún)^(qū)塊鏈、弱中心化交易、智能合約技術(shù)，并結(jié)合相應(yīng)的可靠性保障技術(shù)以完善能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的電力市場(chǎng)交易，解決傳統(tǒng)機(jī)制與當(dāng)前發(fā)展要求不匹配的重點(diǎn)問題。具體來說，針對(duì)PEI的特點(diǎn)，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)電力交易與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合的新交易機(jī)制展開進(jìn)一步的細(xì)節(jié)研究，強(qiáng)化弱中心化管理，提出可行的交易運(yùn)作流程及交易過程的隱私保障措施，以促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

1 基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易框架

能源互聯(lián)網(wǎng)一般以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，微網(wǎng)為“局域網(wǎng)”。在作為典型微網(wǎng)的PEI環(huán)境中，隨著多類型分布式電源、負(fù)荷及儲(chǔ)能、信息流系統(tǒng)等的集成，“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”的界限變得日益模糊，各主體的角色也呈現(xiàn)多樣化，比如用戶作為參與交易的主體，既可是購買電力的純消費(fèi)者，也可是銷售分布式電力的生產(chǎn)者[17]。那么，要實(shí)現(xiàn)可再生能源電力的高比例接入及交易，傳統(tǒng)電力交易機(jī)制顯然不能滿足面向多主體的多樣化分布式電力交易及大量數(shù)據(jù)處理的經(jīng)濟(jì)、高效、安全等要求。因此，首先需構(gòu)建專門的公共交易平臺(tái)與機(jī)構(gòu)開展園區(qū)電力交易并提供相關(guān)服務(wù)，在相關(guān)主體發(fā)起交易后，供電方參考外部電網(wǎng)電價(jià)并基于博弈分析確定售電價(jià)格，雙方進(jìn)一步通過協(xié)商形成交易智能合約，再經(jīng)由弱中心化管理機(jī)構(gòu)審核通過并達(dá)成可行交易，最后將交易數(shù)據(jù)存入?yún)^(qū)塊鏈層。基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易框架如圖1所示。

1.1 交易主體

基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易由用電方和供電方等交易主體發(fā)起并完成。前者既有純電力消費(fèi)用戶，也有產(chǎn)消型用戶等；后者包括園區(qū)內(nèi)的可再生能源電力供應(yīng)商、產(chǎn)消型用戶和其他能源持有者。供電方和用電方可通過售電公司代理等方式，積極參與到電力交易與輔助服務(wù)市場(chǎng)中[18]。由于短期內(nèi)傳統(tǒng)電力仍占較大比重，園區(qū)內(nèi)可再生能源電力可能尚不足以滿足園區(qū)用電需求，參與交易的供電主體需要滿足月最低供電量要求，而且PEI還應(yīng)包含外部電網(wǎng)，可發(fā)揮對(duì)電力資源的統(tǒng)一調(diào)配作用，為園區(qū)內(nèi)供電方主體提供電價(jià)參考，還能通過雙主線配置實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)用電方主體的電力不間斷供應(yīng)。

1.2 弱中心化管理機(jī)構(gòu)

在能源互聯(lián)網(wǎng)和電力體制改革的雙重推動(dòng)下，電網(wǎng)公司亟需轉(zhuǎn)型提供綜合能源服務(wù)，突破現(xiàn)有發(fā)展瓶頸[19]，因此未來電網(wǎng)公司的角色定位將逐步變化，更多的是承擔(dān)電力傳輸運(yùn)行、電網(wǎng)維護(hù)、輸配電系統(tǒng)的升級(jí)與擴(kuò)容工作，并收取適當(dāng)?shù)倪^網(wǎng)費(fèi)，以確保用戶側(cè)能量管理系統(tǒng)與調(diào)度機(jī)構(gòu)間擁有足夠的通信能力[20]。而在區(qū)塊鏈背景下，作為微網(wǎng)典型代表的PEI，其電力交易主體的交易資格準(zhǔn)入、收取違規(guī)罰款、主要的交易信息區(qū)塊打包等輔助服務(wù)工作及管理職能一般由專門成立的弱中心化管理機(jī)構(gòu)來承擔(dān)，相關(guān)的審核罰款收入和區(qū)塊信息打包收入即為該機(jī)構(gòu)的主要收入來源。存儲(chǔ)園區(qū)電力交易信息的創(chuàng)世區(qū)塊由弱中心化管理機(jī)構(gòu)編寫打包后，其他節(jié)點(diǎn)也可參與之后的交易信息打包工作，并在打包成功后獲得相應(yīng)收益，但在其他節(jié)點(diǎn)的打包意愿不強(qiáng)烈時(shí)，仍由弱中心化管理機(jī)構(gòu)承擔(dān)該職責(zé)。

弱中心化管理機(jī)構(gòu)還是智能合約執(zhí)行的監(jiān)督者，在雙方交易正式達(dá)成時(shí)，用電方以月度為單位付給供電方的費(fèi)用將由其臨時(shí)管理，在該機(jī)構(gòu)主導(dǎo)完成交易反饋環(huán)節(jié)后，再把相關(guān)費(fèi)用按智能合約自動(dòng)轉(zhuǎn)給供電方。這一程序發(fā)揮了弱中心化管理機(jī)構(gòu)重要的監(jiān)管作用，保障了整個(gè)交易環(huán)節(jié)的安全與可控。

圖1 基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易框架Fig.1 Less-centralized electricity trading framework of PEI based on blockchain

1.3 區(qū)塊鏈層

區(qū)塊鏈層構(gòu)成了整個(gè)交易機(jī)制的底層核心技術(shù)。一般的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中每個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)是完全對(duì)等的，都承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)路由、驗(yàn)證與傳播交易信息、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)、打包交易數(shù)據(jù)等全部工作，因此不存在任何中心化的特殊節(jié)點(diǎn)和層級(jí)結(jié)構(gòu)。但在PEI電力交易的實(shí)際運(yùn)行過程中，物理設(shè)備性能差異明顯，存儲(chǔ)空間也不盡相同，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)都作為全節(jié)點(diǎn)并不現(xiàn)實(shí)，于是將園區(qū)的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)劃分為全節(jié)點(diǎn)和輕型節(jié)點(diǎn)。前者是傳統(tǒng)意義上的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，包含完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，支持區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的全部功能，需要性能足夠強(qiáng)大的設(shè)備才能滿足；而大多數(shù)用戶的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)設(shè)備都是輕型節(jié)點(diǎn)，主要具備數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、上傳與查詢等功能。各用戶節(jié)點(diǎn)間通過對(duì)等的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連接，組成P2P網(wǎng)絡(luò)，建立智能合約構(gòu)成交易事實(shí)，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通。

1.4 智能合約

智能合約是由事件驅(qū)動(dòng)、具有狀態(tài)的、運(yùn)行在可復(fù)制共享區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)賬本上的計(jì)算機(jī)程序，是區(qū)塊鏈的核心構(gòu)成要素(合約層)，能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)或被動(dòng)的處理數(shù)據(jù)，接受、儲(chǔ)存和發(fā)送價(jià)值。其作為一種嵌入式程序化合約，可內(nèi)置在任何區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)、交易、有形或無形資產(chǎn)上，形成可編程控制的軟件定義的系統(tǒng)、市場(chǎng)和資產(chǎn)[21]。PEI電力交易中，交易雙方通過協(xié)商達(dá)成意向后形成智能合約，如圖2所示，其中確認(rèn)信息內(nèi)的第三方簽名用于交易隱私保護(hù)系統(tǒng)，能更好地保障用戶隱私安全。

圖2 PEI電力交易智能合約模塊Fig.2 Smart contract module in PEI power trading

智能合約和具體交易過程通過智能電表將能量信息轉(zhuǎn)化為相關(guān)數(shù)據(jù)，智能合約通過P2P網(wǎng)絡(luò)將交易信息廣播到基于區(qū)塊鏈創(chuàng)建的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，待數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈打包完成后，交易正式達(dá)成，數(shù)據(jù)通過密碼學(xué)協(xié)議存儲(chǔ)到每一個(gè)分布式區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)。交易完成后，雙方賬戶會(huì)依據(jù)智能合約內(nèi)容自動(dòng)完成電費(fèi)轉(zhuǎn)移。

2 交易流程

交易流程是PEI電力交易機(jī)制的核心內(nèi)容，是電力交易有效運(yùn)行的基本保障。根據(jù)圖1的交易框架，給出了交易資格準(zhǔn)入條件下，基于交易協(xié)商、信息記錄和交易執(zhí)行3個(gè)階段的交易流程。

2.1 交易資格準(zhǔn)入

交易資格準(zhǔn)入是PEI開展電力交易的前提，只有通過審核后具備交易資格的主體才能夠參與電力交易活動(dòng)，如圖3所示。

相關(guān)主體包括用電方和供電方，其中：用電方不需要審核，只需在公共交易平臺(tái)申請(qǐng)賬戶，并安裝智能電表即可完成資格準(zhǔn)入；供電方在交易資格準(zhǔn)入階段首先要報(bào)備次月最低發(fā)電量，并由弱中心化管理機(jī)構(gòu)審核發(fā)電能力，只有通過審核的供電方，才能在公共交易平臺(tái)獲得賬戶。為保證電力穩(wěn)定供給，弱中心化管理機(jī)構(gòu)將對(duì)最低發(fā)電量進(jìn)行限制，鼓勵(lì)供電量小的主體將交易權(quán)委托給供電中介，由其聯(lián)合較小的分布式發(fā)電主體，形成一個(gè)較大的供電方主體參與電力交易。供電主體和用電主體擁有公共交易平臺(tái)賬戶后，就成為了能源區(qū)塊鏈的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并擁有了獨(dú)一無二的電子簽名，如果是全節(jié)點(diǎn)還可以參與區(qū)塊信息的打包工作；在公共交易平臺(tái)擬定并簽署PEI通用的智能合約后，就獲得了交易資質(zhì)，即可正式開展電力交易。

2.2 不同交易階段的運(yùn)作流程

PEI電力交易流程分為交易協(xié)商、信息記錄、交易執(zhí)行3個(gè)主要階段。

2.2.1 交易協(xié)商階段

此階段主要包含制定價(jià)格和形成合約2個(gè)交易流程，如圖4所示。用電方和供電方分別發(fā)布用電和供電信息，客戶可以在公共交易平臺(tái)尋找適合的交易對(duì)象，并與之進(jìn)行協(xié)商。一般由供電方首先依據(jù)外部電網(wǎng)電價(jià)和園區(qū)內(nèi)可再生能源電價(jià)，并結(jié)合相關(guān)補(bǔ)貼或懲罰政策，在綜合博弈后制定一個(gè)符合自身利益的電價(jià)，擬定智能合約并提供數(shù)字簽名。

對(duì)于用電方主體，PEI電力交易機(jī)制基于園區(qū)內(nèi)用電成本最低、費(fèi)用最小的目標(biāo)，綜合各類發(fā)電形式進(jìn)行多電能分配轉(zhuǎn)化，以滿足每位用戶的需求[22]；進(jìn)一步通過智能合約的方式，讓用戶產(chǎn)生對(duì)區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)和算法的信任，充分降低電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本，從而提升PEI電力交易的可信度和公平性。用電方優(yōu)化模型為

圖3 PEI電力交易資格準(zhǔn)入Fig.3 Power trading qualification access of PEI

圖4 交易協(xié)商階段的運(yùn)作流程Fig.4 Operation process in transaction negotiation stage

(1)

式中：f為用電方用能的目標(biāo)成本；I為單位時(shí)間內(nèi)用電方從各供電方處接收的不同時(shí)段、不同類型電力的輸入量、分配額度等情況，Imin、Imax為其下限和上限；fA(I)為用戶的用電總成本；fB(I)為電力傳輸過程中的過網(wǎng)總成本；D為用戶的單位用電需求；R為不同時(shí)段、不同類型電力的輸入與輸出關(guān)系；k為邊際系數(shù)；t為單位購電周期內(nèi)的循環(huán)次數(shù)。供電周期數(shù)越多，所產(chǎn)生邊際收益使單位平均成本越低。

對(duì)于供電方主體，由于PEI采用的是集中式電力與分布式電力相結(jié)合的方式，在保證用戶用電需求的前提下，還要考慮充分調(diào)動(dòng)發(fā)電主體提高電能產(chǎn)量的積極性，并降低電力在傳輸過程的損耗，全面提升能源利用率，其優(yōu)化模型為

(2)

式中：M為不同時(shí)段、不同類型電力的輸出量，Mmin、Mmax為其下限和上限；fC(M)為電力的輸出總量；fD(M)為電力設(shè)備的發(fā)電成本；fE(M)為電力供應(yīng)設(shè)備的電損量；S為電力在傳輸轉(zhuǎn)換過程中的損耗，即供電方發(fā)電量與用戶入戶電量之差，電力入戶前的損耗應(yīng)由供電方承擔(dān)。

2.2.2 信息記錄階段

信息記錄階段主要包括交易達(dá)成和交易信息存儲(chǔ)2個(gè)流程，如圖5所示。

用戶在瀏覽公共交易平臺(tái)中的報(bào)價(jià)后，綜合考慮供電方價(jià)格與用電方自身電量需求，評(píng)估交易價(jià)值和各項(xiàng)成本，選擇符合自身需求的供電方。用電方在擬定好的智能合約上也提供數(shù)字簽名，雙方將獲取的唯一密鑰相互確認(rèn)后，達(dá)成智能合約。交易雙方達(dá)成的智能合約將會(huì)第一時(shí)間送至弱中心化管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行審核，不符合交易要求的交易主體會(huì)被攔截。審核通過后，該交易信息會(huì)在公共交易平臺(tái)進(jìn)行廣播，使信息在每個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)公開。當(dāng)某一區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)將交易數(shù)據(jù)打包記錄在區(qū)塊鏈主鏈中，并存儲(chǔ)至各區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)時(shí)，交易正式達(dá)成。

2.2.3 交易執(zhí)行階段

交易執(zhí)行階段的流程主要包含執(zhí)行合約和交易反饋，如圖6所示。

交易正式達(dá)成后，供電方開始按合約提供電力，用電方則按合約消納電力，此時(shí)弱中心化管理機(jī)構(gòu)對(duì)交易過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)督，智能電表會(huì)記錄下用戶某時(shí)間內(nèi)流通的電能。該交易機(jī)制是以月度為單位的中長(zhǎng)期市場(chǎng)交易，當(dāng)雙方交易達(dá)到約定的額度或時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)，智能合約依據(jù)電能數(shù)據(jù)流通情況，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)交易資金的轉(zhuǎn)移。判定交易雙方無違約情況后，公共交易平臺(tái)公開交易完成信息，并提升交易雙方的信用分，交易正式結(jié)束。

若供電方在交易期限內(nèi)未能按合約發(fā)出相應(yīng)的電能，即判定其違約，其賬戶內(nèi)相應(yīng)的違約金會(huì)被自動(dòng)扣除，弱中心化管理機(jī)構(gòu)依據(jù)智能合約進(jìn)行交易追溯，并在區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)中反饋交易信息。一旦確定存在非不可抗力導(dǎo)致的交易違約時(shí)，公共交易平臺(tái)將對(duì)違約信息進(jìn)行公開，對(duì)違約的供電方扣除一定的信用分。同樣，用電方在合約規(guī)定的年限內(nèi)未能消耗完電力時(shí)，可按合約對(duì)剩余電量進(jìn)行清零處理，用電方自行承擔(dān)損失。

圖5 信息記錄階段的運(yùn)作流程Fig.5 Operation process in information recording stage

圖6 交易執(zhí)行階段的運(yùn)作流程Fig.6 Operation process in power transaction execution stage

整個(gè)交易過程均由事先編好的程序自動(dòng)執(zhí)行，且交易雙方都無法篡改已經(jīng)記錄在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，所以整個(gè)交易清算過程并無第三方參與，保證交易雙方能按事先達(dá)成的智能合約協(xié)定順利執(zhí)行，解決了交易雙方的信任問題[23]。

3 隱私保障

為使PEI電力交易順利實(shí)行，除合理交易流程外，還應(yīng)具備相應(yīng)保障機(jī)制，以確保整個(gè)交易過程順暢運(yùn)行。雖然PEI區(qū)塊鏈上的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)公開透明，但該屬性不能滿足某些用戶的隱私保護(hù)需求。對(duì)此，每個(gè)智能合約可設(shè)定一個(gè)共享密鑰，實(shí)現(xiàn)對(duì)合約內(nèi)容的部分加密，只有擁有共享密鑰的用戶才有權(quán)讀取原始合約信息。

PEI電力交易的隱私保障如圖7所示。用戶在提交智能合約時(shí)，可使用共享密鑰對(duì)合約內(nèi)容對(duì)稱加密，再對(duì)此加密數(shù)據(jù)提供數(shù)字簽名，證明是用戶本人的真實(shí)操作。而每個(gè)需要加密的智能合約至少需要擁有一個(gè)第三方管理端賬戶，該第三方可以是需要介入合約的用戶或弱中心化管理機(jī)構(gòu)，也可以是其他中介機(jī)構(gòu)。共享密鑰由用戶各自的私鑰加密保存在區(qū)塊鏈中，因此并不需要牢記共享密鑰的信息，只需提供用戶私鑰即可打開共享密鑰，查看合約內(nèi)容。第三方管理端賬戶雖擁有共享密鑰，但并無用戶私鑰，故無權(quán)替用戶完成簽名，智能合約簽約的真實(shí)性得以確保。因此，對(duì)于選擇執(zhí)行隱私保護(hù)機(jī)制的合約來說，只有交易雙方、第三方管理端賬戶和其他擁有共享密鑰的更高級(jí)監(jiān)管機(jī)構(gòu)賬戶才有權(quán)查看合約的原始數(shù)據(jù)；對(duì)于沒有共享密鑰的用戶來說，只能在區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)上看到加密數(shù)據(jù)，并沒有讀取原始合約數(shù)據(jù)的權(quán)限，滿足了用戶對(duì)交易內(nèi)容的隱私保障需求。

圖7 PEI電力交易的隱私保障Fig.7 Privacy guarantee system for PEI power transaction

4 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)電力交易不能適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展要求的不足，以我國(guó)主要試點(diǎn)落地形式的PEI為對(duì)象，提出了一種基于區(qū)塊鏈的PEI弱中心化電力交易機(jī)制。首先明確了弱中心化電力交易的主體框架；然后分析了交易資格準(zhǔn)入條件，細(xì)化了交易協(xié)商、信息記錄、交易執(zhí)行等主要階段的運(yùn)作流程；最后給出了PEI電力交易的隱私保障措施。該交易機(jī)制可滿足能源互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展背景下可再生能源電力大比例接入、多主體互聯(lián)及電力交易下大量信息和數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)、高效、安全等處理要求，可為我國(guó)電力交易機(jī)制改革提供參考，也有利于促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。后續(xù)可進(jìn)一步深入研究該機(jī)制中交易定價(jià)機(jī)制、用戶用電優(yōu)化策略、弱中心化管理機(jī)制、隱私保障等相關(guān)的具體問題。