趙丙鎮(zhèn)，李達,2，王棟,2，郭慶雷，俞果

(1. 國網(wǎng)數(shù)字科技控股有限公司（國網(wǎng)雄安金融科技集團有限公司），北京 100053；2. 國網(wǎng)區(qū)塊鏈科技（北京）有限公司，北京 100053；3. 國家電網(wǎng)有限公司區(qū)塊鏈技術(shù)實驗室，北京 100053)

0 引言

習(xí)近平總書記在中共中央政治局2019 年10 月24 日集體學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢研討會中強調(diào)，要持續(xù)加強區(qū)塊鏈標準的技術(shù)儲備和國際推廣政策研究，提升中國在區(qū)塊鏈標準制定領(lǐng)域的國際話語權(quán)和規(guī)則制定權(quán)，為中國的區(qū)塊鏈標準化研究明確了方向和重點[1]。

區(qū)塊鏈是一種基于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)和密碼學(xué)的分布式數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)，把加密數(shù)據(jù)以區(qū)塊的形式進行集成、打包，按照實際產(chǎn)生時間的先后順序進行連接，多方共同構(gòu)建，協(xié)同維護的加密共享分布式數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系，互認互信的協(xié)同機制有效保障體系安全，真正實現(xiàn)架構(gòu)安全、數(shù)據(jù)安全、不可篡改的分布式記賬約束[2]。經(jīng)過多年發(fā)展，區(qū)塊鏈深度融合密碼學(xué)、點對點（peer to peer，P2P）對等網(wǎng)絡(luò)、分布式存儲、智能合約、共識機制等技術(shù)，形成較為完備的區(qū)塊鏈技術(shù)棧和架構(gòu)體系[3]。目前區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍涵蓋了金融服務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字版權(quán)、電子政務(wù)、公共服務(wù)等多個行業(yè)。《2018 中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)白皮書》對中國各行業(yè)領(lǐng)域有關(guān)區(qū)塊鏈技術(shù)落地應(yīng)用的具體實踐情況進行了綜合全面的闡述和總結(jié)，重點指出了區(qū)塊鏈在未來能源電力生產(chǎn)、能源電力交易、能源電力資產(chǎn)投融資和節(jié)能減排等方面的發(fā)展?jié)摿蛷V闊應(yīng)用[4-5]。

區(qū)塊鏈技術(shù)在能源電力行業(yè)的推廣應(yīng)用具有巨大的前景[4-9]。目前在電力交易、分布式能源、共享儲能、需求側(cè)響應(yīng)、碳交易、虛擬電廠、微電網(wǎng)等方面研究較為熱門[10-19]。能源電力行業(yè)在實際工作中存在參與主體多、業(yè)務(wù)流程較長、分布范圍廣泛等特點，因此多方存在數(shù)據(jù)孤島分散、數(shù)據(jù)共享協(xié)同效率低下等問題[20-21]。在能源電力行業(yè)中應(yīng)用結(jié)合區(qū)塊鏈架構(gòu)體系可有效提升數(shù)據(jù)共享效率、改善數(shù)據(jù)協(xié)同互信力度、加強不同實體間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)協(xié)同程度，借助區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)可為能源電力行業(yè)數(shù)據(jù)共享和安全信任體系打造全新技術(shù)支撐，發(fā)揮重要作用[6,22]。隨著各國政府和組織對區(qū)塊鏈技術(shù)的認識逐步清晰，國際國內(nèi)均大力推進區(qū)塊鏈技術(shù)在能源電力等行業(yè)的領(lǐng)頭示范應(yīng)用，結(jié)合近年中國能源電力行業(yè)的一些實際經(jīng)驗，亟須制定一系列行業(yè)標準和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

能源電力行業(yè)的區(qū)塊鏈標準體系建設(shè)還遠未成熟，缺乏統(tǒng)一的體系架構(gòu)和評促手段。因此基于區(qū)塊鏈的服務(wù)、應(yīng)用和商業(yè)模式常常面臨難以開展的窘境。當前布局區(qū)塊鏈落地的最為重要的機會是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施要解決的核心問題是建立標準問題，但目前國內(nèi)外立項或發(fā)布的區(qū)塊鏈標準尚在起步階段，以區(qū)塊鏈基礎(chǔ)概念和特征為主，在能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)標準較少，對區(qū)塊鏈技術(shù)在電力行業(yè)的落地缺乏有效的應(yīng)用指導(dǎo)[23-24]，制定能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)的規(guī)范和標準體系的任務(wù)尤為重要和緊迫。

本文首先梳理了國際標準組織在區(qū)塊鏈標準方面的工作以及國內(nèi)外能源區(qū)塊鏈標準的現(xiàn)狀。其次結(jié)合電力行業(yè)的標準體系，在通用區(qū)塊鏈標準的基礎(chǔ)上，研究如何完善融合后吸收到能源電力區(qū)塊鏈標準體系之中。最后提出了能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系的構(gòu)建原則、研究思路和框架結(jié)構(gòu)，規(guī)劃了標準體系中的基礎(chǔ)共性、核心技術(shù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、保障等關(guān)鍵組成部分。

1 能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準化現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外區(qū)塊鏈標準化現(xiàn)狀

2016 年以來，隨著區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展，一些國際標準組織和機構(gòu)逐步啟動區(qū)塊鏈標準化相關(guān)工作[23]，并加強區(qū)塊鏈標準化項目的監(jiān)督和實施。這有助于在不同國家、行業(yè)和企業(yè)之間逐步取得共識并打通技術(shù)壁壘，為區(qū)塊鏈全球化和行業(yè)標準化應(yīng)用發(fā)展提供了重要的標準基礎(chǔ)。

1.1.1 國際標準化組織區(qū)塊鏈標準現(xiàn)狀

2016 年9 月，國際標準化組織(ISO)率先成立區(qū)塊鏈和分布式記賬技術(shù)委員會，即ISO/TC 307，國家標準化委員會的工作職責(zé)主要圍繞著制定全球區(qū)塊鏈和分布式記賬的國際技術(shù)標準，同時，該組織堅持自身領(lǐng)域標準，并與其他國際性標準組織開展合作，推進相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標準化[15]。2017 年下半年以來，ISO/TC 307 加快推動基礎(chǔ)、智能合約、安全、隱私保護、身份和互操作等方向重點標準項目的研制工作[25]。

截至2020 年7 月底，ISO/TC 307 已先后構(gòu)建五大工作組（基礎(chǔ)工作組WG1，安全、隱私和身份工作組WG2，智能合約及其應(yīng)用工作組WG3，治理工作組WG5、用例工作組WG6），1 個研究組（互操作研究組WG7），1 個聯(lián)合工作組（區(qū)塊鏈和分布式帳本技術(shù)（DLT）與IT（信息）安全技術(shù)聯(lián)合工作組JWG4），1 個專題討論組（分布式賬本系統(tǒng)審核指南AHG2），1 個召集協(xié)調(diào)小組CAG1 和2 個顧問組AG1 和AG2，如圖1 所示。

圖1 ISO/TC 307 組織框架Fig. 1 The ISO/TC 307 organizational framework

目前ISO 已發(fā)布術(shù)語、隱私和個人身份信息等4 項國際標準，另有參考架構(gòu)、分類和本體、治理指南等9 項國際標準正在制定中。中國積極參與ISO/TC 307 工作，承擔(dān)了《分類和本體》國標編輯工作，并聯(lián)合其他國家加入《參考架構(gòu)》的編輯工作。ISO 發(fā)布和在研標準主要集中在區(qū)塊鏈通用技術(shù)方面，在術(shù)語、框架、測試評估、隱私計算等對能源電力區(qū)塊鏈標準的構(gòu)建具有參考意義。

1.1.2 國際電信聯(lián)盟ITU 區(qū)塊鏈標準現(xiàn)狀

2017 年初，國際電信聯(lián)盟電信標準分局(ITU-T)啟動了區(qū)塊鏈技術(shù)在電信相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用演進標準化指導(dǎo)工作，成立了多媒體組SG16、通信安全組SG17、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市研究組SG20。主要研究領(lǐng)域分別為分布式賬本的總體需求、分布式區(qū)塊鏈賬本安全架構(gòu)體系研究,以及在區(qū)塊鏈技術(shù)在電信物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[24]。此外，ITU-T 按照區(qū)塊鏈專題技術(shù)領(lǐng)域分別成立了分布式賬本、數(shù)據(jù)處理與管理和法定數(shù)字貨幣3 個區(qū)塊鏈小組。

目前ITU 已發(fā)布《分布式賬本技術(shù)的安全威脅》等14 項國際標準，其中4 項與安全相關(guān)，3 項與數(shù)據(jù)管理相關(guān)，3 項與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)。ITU 發(fā)布和在研標準均為區(qū)塊鏈技術(shù)通用性標準，在安全、框架、身份認證等方面對于能源電力區(qū)塊鏈標準的構(gòu)建具有參考意義。

1.1.3 電氣與電子工程師協(xié)會IEEE 區(qū)塊鏈標準現(xiàn)狀2019 年9 月，電氣與電子工程師學(xué)會標準協(xié)會(IEEE-SA)啟動了在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的標準和項目探索，成立了計算機協(xié)會區(qū)塊鏈和分布式記賬標準委員會(C/BDL)，覆蓋區(qū)塊鏈相關(guān)的基礎(chǔ)類、應(yīng)用類、資產(chǎn)類、技術(shù)類、服務(wù)類等標準。截至目前，IEEE 發(fā)布了《區(qū)塊鏈系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式》等6 項國際標準，如表1 所示。

表1 IEEE 區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)標準Table 1 The standard List of IEEE blockchain and DLT

IEEE 已發(fā)布的標準主要集中在加密貨幣方面，在數(shù)據(jù)格式方面對能源電力區(qū)塊鏈標準的有一定的參考性。

1.1.4 萬維網(wǎng)聯(lián)盟區(qū)塊鏈標準現(xiàn)狀

目前，已發(fā)布的23 項區(qū)塊鏈國際標準均由ISO、ITU、IEEE 3 個國際組織提出，如圖2 所示，圖2 中的數(shù)字表示已發(fā)布標準數(shù)量?？梢钥闯?，該標準主要集中在底層基礎(chǔ)技術(shù)、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)等方面，但在智能合約、跨鏈、分片等技術(shù)細分領(lǐng)域和具體應(yīng)用方面涉及尚少，整體處于區(qū)塊鏈標準體系的基礎(chǔ)建設(shè)階段，仍有很大發(fā)展空間。

圖2 ISO、ITU、IEEE 區(qū)塊鏈標準所屬領(lǐng)域Fig. 2 The related fields of ISO, ITU, IEEE blockchain standards

1.1.5 國內(nèi)區(qū)塊鏈標準現(xiàn)狀

2016 年以來，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)、標準化組織等普遍加快區(qū)塊鏈領(lǐng)域的重點技術(shù)標準制定工作和落實推廣工作，總體上遵循國標前期“急用先行、成熟先上”的基本原則，采用團體標準先行，團體標準持循試推廣來有效帶動國家標準以及行業(yè)標準落地的總體戰(zhàn)略部署，區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)標準在架構(gòu)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等領(lǐng)域取得一系列成果。

團體標準方面，中國電子工業(yè)標準化技術(shù)協(xié)會、中國軟件行業(yè)協(xié)會等行業(yè)組織已研制發(fā)布數(shù)據(jù)格式規(guī)范、隱私保護等多項標準，現(xiàn)行全國團體標準信息平臺公開發(fā)布的區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)標準有30 余項。

行業(yè)標準方面，在工業(yè)、金融、司法、通信等行業(yè)已立項研制《區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)安全要求》《區(qū)塊鏈技術(shù)金融應(yīng)用 評估規(guī)則》等10 余項行業(yè)標準。

國家標準方面，已發(fā)布《信息技術(shù) 區(qū)塊鏈和分布式記賬技術(shù) 參考架構(gòu)》《信息技術(shù)區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù) 智能合約實施指南》《信息技術(shù)區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù) 存證應(yīng)用指南》3 項國家標準。已發(fā)布的國家標準中，在框架、智能合約、存證方面對能源電力區(qū)塊鏈標準具有重要的參考意義[26]。

為統(tǒng)籌開展國內(nèi)區(qū)塊鏈標準化工作，工業(yè)和信息化部聯(lián)合市場監(jiān)管總局，快速成立了全國區(qū)塊鏈和分布式記賬技術(shù)標準化技術(shù)委員會，主要負責(zé)建設(shè)、管理國內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系。中國的區(qū)塊鏈標準體系框架，包括基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)和應(yīng)用、過程和方法、可信和互操作、信息安全5 個方面，如圖3 所示。

圖3 中國區(qū)塊鏈與分布式記賬技術(shù)標準化體系Fig. 3 The standard system of blockchain and DLT in China

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)已發(fā)布的團體、行業(yè)、國際標準共計42 項區(qū)塊鏈標準中，團標占34 項，如圖4 所示。業(yè)務(wù)與應(yīng)用標準是發(fā)布最多的類型，共21 項，占比50%；基礎(chǔ)標準和信息安全標準分別占比24%和19%；尚未發(fā)布過程和方法類相關(guān)標準，即在跨鏈、共識等方面仍然存在標準空白。從行業(yè)屬性上劃分，國內(nèi)發(fā)布的標準主要集中在金融、數(shù)字貨幣、供應(yīng)鏈等方面，尚未發(fā)布能源電力方向的區(qū)塊鏈技術(shù)標準。

圖4 中國區(qū)塊鏈標準層級和領(lǐng)域Fig. 4 The blockchain standard levels and fields in China

1.2 國內(nèi)外能源電力區(qū)塊鏈標準化現(xiàn)狀

1.2.1 國外能源電力區(qū)塊鏈標準化現(xiàn)狀

在能源區(qū)塊鏈標準應(yīng)用領(lǐng)域，國外主要以ITU-T 和國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)在分布式能源計量、分布式能源交易等細分業(yè)務(wù)領(lǐng)域開展部分標準研究。由于能源領(lǐng)域尤其是電力領(lǐng)域中的區(qū)塊鏈具有一定的特殊性，需在區(qū)塊鏈能源電力垂直領(lǐng)域創(chuàng)建標準。

IEEE-SA 于2018 年9 月批準了P2418.5 能源區(qū)塊鏈標準的立項，該標準擬為能源行業(yè)的區(qū)塊鏈提供一個開放、通用且可互操作的參考框架，涵蓋3 個方面的內(nèi)容：（1）作為電力、石油和天然氣價值產(chǎn)業(yè)鏈DLT 用例的指南，包括可再生能源產(chǎn)業(yè)及其可再生能源發(fā)電相關(guān)服務(wù)。（2）通過建立開放的協(xié)議和技術(shù)無關(guān)的分層框架，為能源領(lǐng)域的區(qū)塊鏈DLT 應(yīng)用創(chuàng)建參考架構(gòu)框架標準，包括互操作性、術(shù)語、功能和系統(tǒng)接口。（3）通過分析能源電力行業(yè)的智能合約、共識算法和區(qū)塊鏈實施類型等，評估并提供有關(guān)可擴展性、性能安全性和互操作性的指南[23]。

IEEE P2418.5 提出一種新型的開放區(qū)塊鏈能源(OBE)結(jié)構(gòu)框架，首次創(chuàng)建能源電網(wǎng)細分領(lǐng)域中采用DLT 的參考架構(gòu)，框架設(shè)計，互操作性要求和用例，以協(xié)調(diào)增強現(xiàn)有的智能電網(wǎng)標準。IEEE P2418.5 分析推斷，區(qū)塊鏈與分布式記賬技術(shù)將成為實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)，為能源/公用事業(yè)引入新的分散服務(wù)，運營網(wǎng)絡(luò)安全模型。

1.2.2 國內(nèi)能源區(qū)塊鏈標準化現(xiàn)狀

IEEE PES 中國區(qū)已成立IEEE PES 電力系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)委員會(中國)及下屬電力信息通信區(qū)塊鏈技術(shù)等7 個技術(shù)分委會。其中，區(qū)塊鏈技術(shù)分委會致力于區(qū)塊鏈核心技術(shù)自主創(chuàng)新、標準引領(lǐng)、成果應(yīng)用、人培養(yǎng)和行業(yè)生態(tài)構(gòu)建。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會積極籌建電力區(qū)塊鏈標準化技術(shù)委員會，主要任務(wù)為負責(zé)能源區(qū)塊鏈應(yīng)用的標準體系建設(shè)、標準制定/修訂、標準解釋等標準化工作，重點開展基礎(chǔ)、電動汽車、能源交易、綜合能源、虛擬電廠、綠證交易、電力安全、信息安全等方面標準的制定和推廣。目前正組織開展電力區(qū)塊鏈技術(shù)導(dǎo)則、存證應(yīng)用指南、數(shù)據(jù)格式規(guī)范、智能合約規(guī)范、跨鏈實施指南、隱私保護規(guī)范、密碼應(yīng)用指南等7 個方面的能源電力區(qū)塊鏈企業(yè)標準研制工作。

2 能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系構(gòu)建思路和流程

2.1 構(gòu)建原則

在能源數(shù)據(jù)融通共享、能源產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈管理、能源電力運營成本、能源企業(yè)多方協(xié)同和能源行業(yè)各主體信任等方面，能源電力技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)的深度融合將帶來新技術(shù)的應(yīng)用、新業(yè)態(tài)的產(chǎn)生和可信價值創(chuàng)造。根據(jù)綜合標準化的研究方法，構(gòu)建能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系，提出能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系的相關(guān)構(gòu)建原則。

（1）系統(tǒng)性原則。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是由各個構(gòu)成要素形成的有機整體。須以系統(tǒng)整體目標的優(yōu)化為基本原則，從整體與子系統(tǒng)相互依賴、相互制約的關(guān)系出發(fā)，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)，使系統(tǒng)保持平衡和完整，揭示標準體系的特征和規(guī)律。系統(tǒng)性體現(xiàn)能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系具有先進性、適用性和互操作性，保證利益相關(guān)方的系統(tǒng)和設(shè)備互聯(lián)互通。

（2）協(xié)調(diào)性原則。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系由能源、電力、區(qū)塊鏈等眾多技術(shù)要素構(gòu)成，協(xié)調(diào)性在基礎(chǔ)共性、核心技術(shù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、保障5 個專業(yè)方向和維度，保證下層標準系列在數(shù)量上的平衡，不交叉重復(fù)，保證結(jié)構(gòu)上的平衡，相互配合協(xié)調(diào)發(fā)展。

（3）開放性原則。主要體現(xiàn)在無歧視地接納世界范圍內(nèi)國際標準化機構(gòu)、國際企業(yè)聯(lián)盟、跨國公司發(fā)布的先進適用技術(shù)和應(yīng)用標準。標準制定需要堅持遵守流程、達成共識、公開透明和利益平衡合作，標準體系涉及眾多的技術(shù)和應(yīng)用標準，用戶可以根據(jù)市場需要和技術(shù)需求，自主決定是否采用相關(guān)標準。

（4）可擴展性原則?？紤]到未來能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系要盡可能降低區(qū)塊鏈系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊之間的耦合度，提高系統(tǒng)的可擴展和互操作性。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系應(yīng)是一個開放的、可擴展的體系，隨著技術(shù)的發(fā)展及時更新、迭代和擴展，一方面適應(yīng)全球能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展需求，保持一定的先進性；另一方面還要保持整體架構(gòu)、體系的相對穩(wěn)定性。

2.2 構(gòu)建流程

按照標準體系構(gòu)建原則，全方位繼承和吸納現(xiàn)有能源電力領(lǐng)域和區(qū)塊鏈領(lǐng)域的成果，構(gòu)建系統(tǒng)完整、協(xié)調(diào)優(yōu)化、兼容并蓄、易于擴展的能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系。

基于能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)內(nèi)在特點，結(jié)合綜合標準化的工作方法，提出適用于能源電力區(qū)塊鏈的“系統(tǒng)性-目標性-整體最優(yōu)性”工作思路。把能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準化對象及其相關(guān)要素作為一個有機整體開展標準化工作。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準化對象及其相關(guān)要素的研究范圍應(yīng)明確并相對完整。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準化的全過程應(yīng)用計劃有組織地進行。以能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)的整體效益（包括技術(shù)、經(jīng)濟、社會3 方面的綜合效益)最佳為目標，局部效益服從整體效益。能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準綜合體的標準之間，應(yīng)滿足低層次服從高層次的要求。充分選用現(xiàn)行標準，綜合“自上而下”和“自下而上”的分析結(jié)果，識別出待制定或需完善的標準，必要時可對現(xiàn)行標準提出修訂和補充要求。

為有效推動中國能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)的健康有序發(fā)展，本文基于綜合標準化的工作方法提出標準建設(shè)建議，為相關(guān)主管部門、各類企業(yè)和研究機構(gòu)開展核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)以及行業(yè)應(yīng)用提供參考，如圖5 所示。構(gòu)建以評為主、評促結(jié)合的標準化工作閉環(huán)評價流程，首先以對象標準執(zhí)行情況為突破口開展調(diào)研、評估、建立協(xié)調(diào)機構(gòu)；在此基礎(chǔ)上確定評價目標和指標，形成規(guī)劃和評價工作計劃，以及標準綜合體量化集；最后在量化結(jié)合數(shù)據(jù)上構(gòu)建評價模型，并形成建議反饋給評價對象，促進對象的迭代提升和完善。

圖5 能源電力區(qū)塊鏈標準化工作流程Fig. 5 The flow chart of standardization work for energy and electric power blockchain

3 能源電力區(qū)塊鏈支撐技術(shù)和框架

3.1 基礎(chǔ)技術(shù)支撐

能源電力區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)支撐是技術(shù)標準體系的關(guān)鍵。按照技術(shù)支撐的歸屬層次劃分，主要分為：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層、網(wǎng)絡(luò)連接層、共識層、合約層及應(yīng)用層。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層主要是實現(xiàn)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)塊到鏈的構(gòu)建過程。能源電力數(shù)據(jù)區(qū)塊與鏈式結(jié)構(gòu)共同組成能源電力區(qū)塊鏈，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖6 所示。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不可篡改及追加修正是區(qū)塊鏈審計性的根源，通過密碼學(xué)保障鏈上能源電力數(shù)據(jù)修改的溯源安全。每項電力數(shù)據(jù)區(qū)塊實際均是由區(qū)塊頭和區(qū)塊體兩部分共同組成，每一個數(shù)據(jù)區(qū)塊都有一個哈希值代表區(qū)塊地址與其對應(yīng)，區(qū)塊頭結(jié)構(gòu)上實際由上一區(qū)塊哈希值封裝（Hash0）、本區(qū)塊哈希值（Hash1）、時間戳（Timestamp）、Merkle 樹根值等信息共同組成；區(qū)塊體中存儲能源電力服務(wù)等信息。每筆已完成的能源電力交易均由區(qū)塊體永久記錄，公開透明可供各方查詢。

圖6 能源電力區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)Fig. 6 The data structure of energy and electric power blockchain

能源電力交易數(shù)據(jù)大多采用基于Merkle 樹的哈希運算來生成Merkle 樹根值，該結(jié)果封裝于對應(yīng)區(qū)塊的區(qū)塊頭結(jié)構(gòu)中，這種存儲結(jié)構(gòu)可有效提升數(shù)據(jù)的關(guān)鍵key 查詢及檢索校驗效率與擴展性。同時，能源電力數(shù)據(jù)區(qū)塊生成時，加蓋時間戳標明能源電力區(qū)塊產(chǎn)生時間，并隨著區(qū)塊的不斷增多而形成時間維度鏈條，確保能源電力交易信息、數(shù)據(jù)記錄自時間維度的可追溯性。

網(wǎng)絡(luò)層是以P2P 對等網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)技術(shù)點所構(gòu)建的包含配套傳播驗證等一系列標準機制。這種點對點的分散式通信機制使節(jié)點間關(guān)系從根本上回歸到對等和相互印證的角色，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從根本上可以實現(xiàn)對去中心化標準思想的落地支撐。

基礎(chǔ)共識層由工作量證明（PoW）共識機制組成，區(qū)塊數(shù)據(jù)能夠在去中心化的分散節(jié)點上快速達到互信互認同步狀態(tài)，其本質(zhì)上依賴于分布式節(jié)點的競爭機制，保證了分布式數(shù)據(jù)的一致性和安全性。

合約及應(yīng)用層主要是通過透明腳本式代碼分享技術(shù)實現(xiàn)對去中心化的任何節(jié)點的合約觸發(fā)和應(yīng)用邏輯執(zhí)行。采用自動化控制理論構(gòu)建分布式的條件檢查和代碼執(zhí)行，以數(shù)據(jù)區(qū)塊和合約的自動化聯(lián)動響應(yīng)完成所有高層應(yīng)用合約的分散式條件觸發(fā)。

3.2 應(yīng)用技術(shù)支撐

能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)支撐框架內(nèi)容可由圖7概括，其總體可以概括為業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支撐、核心技術(shù)和互操作支撐、基礎(chǔ)共性支撐、保證技術(shù)支撐5 個方面。其中核心技術(shù)支撐是區(qū)塊鏈去中心化的根本，依靠對等網(wǎng)絡(luò)建立信任關(guān)系，共識算法確保能源電力節(jié)點數(shù)據(jù)準確一致，智能合約建立在共識之上，其自動執(zhí)行特性保證能源電力區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)不可篡改；基礎(chǔ)共性支撐依據(jù)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)格式規(guī)范、接口規(guī)范等對相關(guān)接口進行封裝，提供業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)支撐；網(wǎng)絡(luò)安全和隱私保護技術(shù)提升能源電力區(qū)塊鏈標準體系的安全性。

圖7 能源電力區(qū)塊鏈應(yīng)用技術(shù)支撐框架Fig. 7 The support framework of energy and electric power blockchain technology

4 能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系實施及評價

擬構(gòu)建科學(xué)量化模型來跟蹤電力行業(yè)特征和區(qū)塊鏈技術(shù)特性以及能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準化實施情況。一方面提出了能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系框架，分為基礎(chǔ)共性標準、核心技術(shù)標準、服務(wù)類標準、業(yè)務(wù)應(yīng)用類標準、保障類標準五大類別，如圖8 所示。其中基礎(chǔ)共性類對照區(qū)塊鏈國家區(qū)塊鏈標準體系中的標準類；核心技術(shù)類融合了國家區(qū)塊鏈標準體系中的過程和方法類、可信和互操作類、國際標準中智能合約和共識機制等內(nèi)容；服務(wù)類融合了國家區(qū)塊鏈標準體系中的信息安全類和已發(fā)布的存證類國家標準；業(yè)務(wù)應(yīng)用類參考電力行業(yè)標準體系和區(qū)塊鏈在電力行業(yè)的具體應(yīng)用場景；保障類融合了國家區(qū)塊鏈標準體系中安全和隱私類。另一方面，以技術(shù)標準體系為抓手，結(jié)合層次決策算法構(gòu)建了技術(shù)標準實施評價模型，實現(xiàn)對能源電力行業(yè)技術(shù)標準的實施情況和實施效果的量化跟蹤與評價。

4.1 技術(shù)標準實施概況

根據(jù)綜合標準化方法，結(jié)合當前能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系，分別面向基礎(chǔ)共性、核心技術(shù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和保障5 類標準體系，在國際、國家、行業(yè)、團體、企業(yè)等多維度進行多方位標準實施評價，構(gòu)建能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準評價模型，實現(xiàn)對區(qū)塊鏈標準體系的實施落地效果秦觀的科學(xué)量化評價，促進不同實體不同細分領(lǐng)域的標準體系快速推進，形成以評為主、評促結(jié)合的行業(yè)快速推進路線方針。目前，按照能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準的行動計劃，已完成表2中相關(guān)行業(yè)標準的報批，正在穩(wěn)步推進國際標準和國家標準的立項。

表2 能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準Table 2 The standard list of energy and electric power blockchain technology

4.2 技術(shù)標準實施評價模型

基于圖8 的技術(shù)標準體系，結(jié)合能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準的適用情況和實施效果指標集來構(gòu)建相應(yīng)的層次指標評價模型，其輸出結(jié)果可作為電力行業(yè)區(qū)塊鏈標準的評價指標和有關(guān)項目創(chuàng)優(yōu)的重要量化依據(jù)，引領(lǐng)后續(xù)區(qū)塊鏈行業(yè)項目的快速開展以及高效實施落地。

圖8 能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系框架Fig. 8 The standard system framework of energy and electric power blockchain technology

該模型基于層次分析法來構(gòu)建，結(jié)合4.1 節(jié)中能源區(qū)塊鏈當前標準體系層面的類別相撞和評價指標的特點，將復(fù)雜的區(qū)塊鏈標準技術(shù)實施評價目標作為整個量化系統(tǒng)的主要內(nèi)容，根據(jù)主題進行指標層次化分解，形成不同的多個目標，進一步再將其細分為多個部分的若干個不同層次，通過模糊那些不能直接量化而需要通過其他方法實現(xiàn)量化的評估指標方法，得到層次單評價指標排序和總評價指標排序，并將其結(jié)果作為總體評價目標，以此來討論整個能源電力區(qū)塊鏈標準體系優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。

（1）能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系可分為目標層、準測層、指標層3 個層次，其中準測層包括基礎(chǔ)共性、核心技術(shù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、保障5 個方面。關(guān)于基礎(chǔ)層次分析法的技術(shù)模型即為能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準體系框架。

（2）專家打分法是評估層次結(jié)構(gòu)中各項指標較為高效且直觀的方式。一樣重要、相對重要、比較重要、明顯重要、絕對重要，這5 個不同強烈程度的劃分屬性可以表示需要定性區(qū)分的5 個準則層細分類別。如果有關(guān)的標準體系因為某些因素需要更高的精確度，那么可以再取左右兩個相鄰尺度的中間值，進而得到1～9 的數(shù)字標度，以此對內(nèi)容指標的重要程度進行定量化打分。

（3）經(jīng)過專家對準則層的5 個領(lǐng)域逐項打分，建立能源電力區(qū)塊鏈實施評價的判斷矩陣，計算出該判斷矩陣最大特征值所對應(yīng)的特征向量。

計算判斷矩陣A的最大特征值λmax為

式中：W為整體特征向量；Wi為單指標特征向量。

W表示判斷技術(shù)標準各項唯一最大特征值集合，但由于判斷矩陣A會出現(xiàn)一定程度上的誤差，可以利用其理論最大特征值λmax與n之差檢驗一致性，從而判斷最后得出的評價結(jié)果是否合理。確認權(quán)重有效差值C的計算式為

（4）能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)標準最終的成熟度等級確定，可以參照如準則層所劃分的5 個模塊下各項細分方面，設(shè)計有關(guān)的標準實施情況調(diào)查問卷，以封閉式的打分制調(diào)查問卷為主要形式對區(qū)塊鏈技術(shù)標準的落地應(yīng)用進行量化調(diào)研。最后，技術(shù)標準實施評價模型指標權(quán)重的數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)合問卷調(diào)研得到的有效性數(shù)據(jù)，計算能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)的標準化實施程度評價系數(shù)。

5 結(jié)語

中國能源結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性，建設(shè)能源電力區(qū)塊鏈技術(shù)體系能夠有效推動中國的能源電力數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)進程。以區(qū)塊鏈技術(shù)與能源電力行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)合點為抓手，探討了能源電力區(qū)塊鏈標準體系建立的必要性，梳理了區(qū)塊鏈的國際和國內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)標準的現(xiàn)狀。通過研究現(xiàn)有區(qū)塊鏈標準體系的內(nèi)容和特點，依托區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)支撐，提出了能源電力區(qū)塊鏈標準體系的構(gòu)建原則和思路，并結(jié)合當前技術(shù)標準的推廣實施情況，構(gòu)建了能源電力行業(yè)區(qū)塊鏈技術(shù)標準實施評價模型，形成了能源電力區(qū)塊鏈標準體系及實施情況的量化評價辦法和建議。