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电力行业在能源区块链技术下的发展研究

第一章、摘要:

2020年4月,国家发改委首次明确将区块链纳入新基建底层基础设施进行重点建设。区块链作为一种新兴的记账技术,采用分布式存储,以链式结构记录全部参与方的交易信息,并将其以区块方式妥善保存,与大数据技术结合可以对电力交易相关业务革新。作为新兴技术的代表,区块链发展越来越受到国家及企业重视,习总书记在第十八次中共中央政治局集体学习的讲话中指出:“要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,加快推动区块链技术和产业创新发展。”对区块链技术应用前景和发展给予极大肯定,从战略层面为区块链应用发展指明了方向。

区块连可以保证交易信息的完整性、不可篡改性和不可抵赖性,应用密码学原理处理交易过程的所有权确认问题,同时,区块链记载的信息一旦生成,将永久保存。大数据技术与区块链技术一样,都属于颠覆性的信息技术。利用区块链分布式存储、多节点共识同步、文件哈希加密存储特性,将电力交易数据上链,基于大数据技术的数据管理和数据共享,数据平台监控管理、防止网络安全威胁带来的篡改、恶意删除等操作,有效保障数据的公平性、可靠性与真实性。

为贯彻落实中央关于加快推动区块链技术和产业创新发展的重大决策部署,顺应数字经济和能源转型发展趋势,全面支撑“数字新基建”建设,2019年国网公司启动了区块链公共服务平台即“国网链”建设工作,提出“一主两侧多从”的区块链架构体系,并在产业链金融、综合能源交易、物资电商化采购、司法存证等方面开展了研究与试点探索。2020年国网公司初步建成“国网链”平台,包括三地数据中心和国网山西、山东、浙江、福建、河南、四川、辽宁、青海电力“一主两侧多从”公共服务平台建设,拓展了跨链互信交互等功能,探索开展能源、金融、政务领域等十二类工作应用区块链技术试点应用。2021年国网公司要求继续提升国网链业务支撑和运营保障能力,加强外部政企链互联互通,打造国家级区块链平台。开展“星火·链网”能源行业骨干节点建设,实现国网链升级为能源行业子链,按需开展省侧从链升级为区域子链,完成国家级区块链基础设施升级。

“星火·链网”是由中国信通院牵头于2020年9月在现有工业互联网国家顶级节点的工作基础上启动建设的国家级区块链新型基础设施,融合提供互联网域名、工业互联网与物联网标识、区块链等网络基础服务,为产业数字化转型提供支撑的同时,进一步推动国家级区块链新型基础设施的建设布局,实现新基建的引擎作用。“星火·链网”是以数字经济为主要场景,以区块链技术为主要解决方案,以网络标识资源为突破口,定位为面向全球提供服务的国家级区块链新型基础设施体系。

关键词:区块链;星火链网;数据管理

第二章、文献综述分析

为深化以工业互联网、区块链为代表的“新基建”发展战略落地实施,依托国网公司在区块链领域的技术优势和资源积累,国网辽宁省电力有限公司提出建设电力行业区块链综合服务工业互联网平台,立足辽宁省,面向能源电力行业辐射其他工业互联网领域提供区块链公共服务,同时聚焦重点业务。

平台遵循国网公司“国网链”统一技术架构,以国网链辽宁从链为基础,建设电力行业区块链综合服务工业互联网平台,聚焦新能源云、碳资产管理、供应链金融、电子合同、电力交易等重点业务场景,构建国网辽宁电力区块链服务生态。通过对接星火·链网能源行业骨干节点,将能源行业区块链能力向外输出辐射全国,使辽宁省从链升级成为星火·链网能源行业区域子链,打造成为国家级能源电力行业区块链服务平台。

升级后的电力行业区块链综合服务工业互联网平台,以国网辽宁区块链基础服务链为底层区块链服务平台,上面承接数据管理、物资管理、新能源消纳、碳资产管理等多项电力区块链业务,通过数据管理平台实现对上链业务及数据的统一管控与监督,形成将应用层对外出口一致,同时能监控到。

平台整体呈现为“2-1-3+”格局,具体包括:

“2”:双链支撑–辽宁从链和“星火·链网”

平台依靠辽宁从链和星火·链网双链驱动业务运转。以国网链辽宁从链建设的辽宁区块链基础服务链为底层区块链,向上提供基础区块链能力。跨链对接的国家级区块链新型基础设施星火·链网,提供与政府、能源电力行业其他单位、其他各行业开展区块链业务往来的工具,实现电力行业与社会进一步融合发展、互相促进,促进区块链技术更好地赋能实体经济,推进数字经济发展。、

国网链作为公司新型数字基础设施建设的重点内容之一,为公司对外开放、协作、共赢的提供信任保障,支撑公司业务数字化转型发展。国网链面向公司能源、金融、政务等业务领域提供基于区块链的电力交易、物资、线上产业链金融、司法存证、需求侧响应、源网荷储等服务,解决公司在能源互联网建设中产业协同效率低、多方互信难等问题。通过升级现有国网链,延伸对接国网公司的星火链网骨干节点,将网省从链打造成为星火链网辽宁省区域子链,为辽宁地区政府、能源、工业乃至金融等各行各业提供数据价值化服务,支撑辽宁公司数据管理、安全监管、电力市场交易、碳交易等试点应用项目的顺利进行及落地,对内打破专业数据壁垒,贯通共享发展、建设、营销、调度、交易等跨部门系统,对外促进数据跨地区、跨行业、跨企业流通,实现数据的真实可信、公开透明和开放共享,为能源上下游各行业提供公开透明的交易平台,营造良好的营商环境,并为政府监管提供有力支撑。

“1”:一个上链数据统计平台–基于区块链的综合服务应用平台

作为平台建设的核心内容,也是底层技术层与业务应用层中介桥梁,综合服务应用平台提供身份认证、数据上链、数据管理和数据共享、监控管理、电子签名、凭证签发功能,帮助用户基于电力大数据搭建业务功能接口,构建电力大数据管理平台,实现电力大数据的全生命周期管理,也可同时汇聚智慧综合能源服务平台、网上国网、新能源云、绿色国网等电网公司对外平台的优质功能模块,扩展综合服务应用平台的数据类型,建设多元分析应用,辅助政府宏观经济和能源决策,提升企业效率效益,服务公众智慧、便捷用能。

建立以及各基于区块链的能源大数据平台提供数据分析功能、数据标准化接口、数据确权体系、数据上链存证与溯源功能、账户及身份认证管理功能、数据共享功能、交易数据统计分析功能等,以保障共享数据的质量和效率。

对接星火链网的具体需求,针对于辽宁从链最主要的信息维度,进行项目定制化开发处理,包含从链信息服务管理、从链用户信息管理、从链节点信息管理、从链区块信息管理、从链合约信息管理。

“3+”:典型场景–“数据管理、碳资产管理、数字人民币”

结合辽宁公司重点关键业务,聚焦新能源云、物资管理、供应链金融、电力交易及新能源消纳、碳资产管理、数字人民币等典型场景,探索电力业务与区块链结合模式及应用潜力,通过将新能源云、物资管理、供应链金融、电力交易及新能源消纳、碳资产管理、数字人民币等数据上链,打造省级区块链业务数据融合,搭建辽宁区块链电力行业服务生态,降低数据服务能耗,提升辽宁省区块链技术服务能力,构建辽宁政府、电网公司、研究机构、金融机构等多方主体信任体系。

(一)数据管理

基于区块链的数据管理平台是电力行业区块链基础服务工业互联网平台建设的核心内容,以数据管理平台的门户界面构建数据多维功能的展示门户,提供数据上链、数据管理和数据共享、监控管理功能,帮助用户基于电力大数据搭建业务功能接口,构建能源大数据中心,实现能源大数据的全生命周期管理,也可同时汇聚智慧综合能源服务平台、网上国网、新能源云、绿色国网等电网公司对外平台的优质功能模块,扩展数据管理平台的数据类型,建设多元分析应用,辅助政府宏观经济和能源决策,提升企业效率效益,服务公众智慧、便捷用能。

系统按指定要求,与网省从链进行联通,通过网省从链指定接口获得相关数据。此项功能具有本地化定制属性,需要根据网省从链的部署特点、接口特点、协议特点、数据格式特点进行相应的研发处理,达到最优适配效果。针对于采集获得的网省从链处理,执行数据清洗处理,将不符合业务要求的数据进行相应转换,将信息异常数据进行对应确认并修正,将需要安全处理的数据进行对应脱敏操作等。同时,针对于上层业务的需求、存储方案的需求,重新对采集获得的数据从数据格式、数据单位、数据内容有效性角度进行调整与重组操作,供上层应用统一接口调用,对接星火链网的具体需求。针对于辽宁从链最主要的信息维度,进行项目定制化开发处理,包含从链信息服务管理、从链用户信息管理、从链节点信息管理、从链区块信息管理、从链合约信息管理,以此完成对从链信息的全面数据采集与处理。

能源数据中心已建成数据汇聚平台,优先收集年度综合能耗10000吨标煤以上的重点排放企业以及部分沈阳参与实验企业的煤、电、油、气等各类能源数据,研发设计了能源转型、环保减排、服务民生、社会治理等能源大数据分析产品,初步形成了能源数据运营产品目录。

(二)数字人民币

辽宁省大连市成为第三批数字货币试点城市的机遇,4月22日,国网大连供电公司与中国工商银行大连分行签订《数字人民币封闭实验合作框架协议》,加速数字人民币应用场地落地,利用区块链数据防篡改,可溯源特性,对电网B2B(企业用户利用数字人民币缴纳电费)、B2C(利用数字人民币进行个人薪资发放、差旅等费用报销(B2C))、C2B(居民利用数字人民币实现线上及线下缴纳电费)交易中,落地电网行业场景,先后完成员工报销、对公支付以及企业、居民电费缴纳、物资采购付款、供应链融资付款、保理业务付款、银行信用贷还款等多个应用场景,是国网公司范围内第一家全业务场景实际应用单位。首次完成国家数字人民币结算信息上链存证,方便财务统计人员、营销人员、对于数字人民币收入与支出统计,跟踪和溯源数字人民币流转。

(三)碳资产管理

通过碳约束倒逼电力企业结构优化,挖掘减排空间和新能源运用促进,优化电力企业生产和经营活动;深挖碳交易数据及时发现碳价格,市场化优化温室气体排放,实现低碳模式;通过在碳交易和碳金融方面深入新技术结合,进一步促进科技创新的发展和应用。建立一套基于区块链的省级碳排放管理系统,重点是通过温室气体排放数据报送摸清集团碳排放家底、理清集团的碳资产情况,以辽宁公司为主导建造多方共建、灵活互动的碳资产交易模式,实现碳交易从排放权获取、交易、流通,到碳资产核消、统计的全流程数据上链存储与可信共享应用,打通碳交易环节数据孤岛,支撑政府加快完善碳交易机制,促进碳交易市场的透明化、有序化、便捷化,推动全国碳排放权交易市场建设。

基于区块链分布式存储、不可篡改的特性,建立在碳排放企业监管、碳资产交易信息透明性等多方主体信任、信息安全溯源机制,碳排放虚拟金融资产交易监管,同时引入金融机构,实现碳金融创新,主要包括绿色金融债券、碳债券、碳配额质押贷款、CCER质押贷款、碳配额回购融资、碳信托、绿色结构行存款、碳基金、碳排放权交易和碳配额托管等方面的突破。

第三章、核心突破

首次提出以国网链作为底链,以电力行业总体应用作为一个整体,对电力业务中业务进行细化,建立以数据管理、身份认证、电子签名、存证管理四个共性需求为基础支撑服务,以供应链金融、 碳排放监管、新能源云等创新性业务为特色的平台行架构,加快业务流转速度,提供区块链应用效率。

平台基于辽宁从链建设辽宁区块链基础服务链,与星火·链网能源行业骨干节点跨链交互,共同支撑上层的基于区块链的综合服务应用平台,为“区块链”+“新能源云”、“碳资产交易”、“电力现货交易”、“供应链金融”“能源大数据”、“数字人民币”等业务应用提供基础区块链服务。

第四章、结语

通过上述分析,平台可促进数据增值业务发展,区块链技术以其分布式信任机制、不可篡改等特性,在多方协作、数据共享等领域具有天然优势。基于区块链去中心化、隐私保护等技术特性,创建可信的共享数据账本,以低成本、高效率、透明对等的方式,实现数据的确权,提供数据可信共享服务,实现数据流、业务流、能源流等数据的融通共享,并促进数据增值业务发展。

节约数据安全维护的费用基于区块链的隐私保护、分布式账本等技术特性,提供存证、取证等服务接口,将各主体的关键业务数据上链存证,防止数据篡改,解决了数据保密以及互信的问题,弥补在数据安全方面的信任缺失,为数字服务构建更加值得信任的基础设施。通过区块链是数据安全度提高30%,减少安全运维人数5%。

第五章、展望

随着与国家电网公司在星火·链网中的能源行业骨干节点的对接打通,可实现与辽宁省乃至全国的工业互联网、能源电力行业相关机构、企业、链级平台、链级应用的业务交互与协同合作,孵化出丰富的跨行业、跨区域、跨业务的服务业态与业务模式,向政府、省内工业互联网行业企业提供区块链、多标识融合管理、数字身份、数据可信共享等基础服务,建设成面向全行业数字化发展的新一代链网协同新型基础设施。

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