尊龙凯时

本文來(lái)源：“能源情報”
隨著(zhù)能源結構加快轉型和電力體制改革進(jìn)程的加速，以及智能電網(wǎng)、智慧能源、能源互聯(lián)網(wǎng)等能源利用形態(tài)的快速發(fā)展，國家電網(wǎng)公司提出了“做強、做優(yōu)、做大”綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，推動(dòng)公司由電能供應商向綜合能源服務(wù)商轉變的發(fā)展思路，并將綜合能源服務(wù)列入主營(yíng)業(yè)務(wù)和新的利潤增長(cháng)點(diǎn)，力求進(jìn)一步推動(dòng)“以電力為中心樞紐”的綜合能源服務(wù)模式的發(fā)展。綜合能源服務(wù)的發(fā)展模式主要分為兩大類(lèi)：

1）產(chǎn)業(yè)鏈延伸模式，多能源系統的規劃、建設和運行，實(shí)現能源高效轉化與利用；2）“售電+綜合服務(wù)”模式，綜合服務(wù)商業(yè)模式下涵蓋用能設計、規劃，為用戶(hù)提供能效與節能服務(wù)等增值類(lèi)業(yè)務(wù)，形成電能轉化為主的能源交易。其中，第二類(lèi)模式圍繞電能交易與能源增值服務(wù)，與第一類(lèi)模式相比產(chǎn)業(yè)基礎要求較低，因此“售電+綜合服務(wù)”模式作為現階段綜合能源服務(wù)的主要發(fā)展方向。而電網(wǎng)公司在開(kāi)拓綜合能源服務(wù)市場(chǎng)方面具有天然的優(yōu)勢，如：仍處于壟斷地位的輸配電網(wǎng)、承擔社會(huì )責任的大量自有售電公司、海量的用戶(hù)資源和用電數據、大量技能嫻熟和經(jīng)驗豐富的工程人員、強大的工程設計和建設能力、完善的管理體系等，都可以很好的支撐綜合能源服務(wù)工作高質(zhì)量和高效率的開(kāi)展。

雖然綜合能源服務(wù)市場(chǎng)巨大，以此為契機有利于進(jìn)一步推動(dòng)電網(wǎng)公司的資源優(yōu)化配置和企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式的轉型，提升企業(yè)的社會(huì )競爭力。但隨著(zhù)我國電力體制及電力市場(chǎng)的改革深入，由電力節能公司轉變而來(lái)的綜合能源服務(wù)公司也面臨著(zhù)巨大的經(jīng)營(yíng)壓力，其問(wèn)題既在于市場(chǎng)經(jīng)驗的不足和市場(chǎng)激烈競爭的局面，也由于“源-網(wǎng)-售-荷”全環(huán)節的增值業(yè)務(wù)覆蓋下業(yè)務(wù)類(lèi)型多、客戶(hù)需求差異大、協(xié)商機制和交易模式多樣化、交易的安全性和服務(wù)實(shí)時(shí)性要求高、運行體系管控難度大、社會(huì )對電網(wǎng)企業(yè)可信度要求高等問(wèn)題。因此，需要研究如何建立綜合能源服務(wù)的市場(chǎng)運行與可信管控機制、綜合能源與綜合服務(wù)的運行匹配機制、電網(wǎng)供電主業(yè)務(wù)與其他增值業(yè)務(wù)的協(xié)調機制，從而進(jìn)一步構建好綜合能源服務(wù)的運行管控體系，提升綜合能源服務(wù)協(xié)商機制的高效性、交易的安全性和服務(wù)實(shí)時(shí)性，確保各類(lèi)用戶(hù)對綜合能源服務(wù)企業(yè)和相應業(yè)務(wù)的滿(mǎn)意度和信任度。

綜合能源服務(wù)是覆蓋全電力環(huán)節、全業(yè)務(wù)類(lèi)型的全新增值服務(wù)類(lèi)型，需要結合現有運營(yíng)經(jīng)驗，采用新的模式、新的技術(shù)、新的方法來(lái)實(shí)現新的突破。而云計算、大數據、區塊鏈等關(guān)鍵技術(shù)支撐著(zhù)融合了分布式及微電網(wǎng)技術(shù)的新型綜合能源服務(wù)模式的開(kāi)展。其中，區塊鏈在智能合約、分布決策、協(xié)同自治、拓撲形態(tài)、交易監管等方面與綜合能源服務(wù)的需求有著(zhù)天然匹配性，通過(guò)區塊鏈技術(shù)可以保障綜合能源服務(wù)信息的準確性和及時(shí)性，提高服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率。文獻構建了基于區塊鏈的電力現貨實(shí)時(shí)調度交易與監管模型；文獻提出了基于區塊鏈技術(shù)的電力需求側響應資源交易整體框架；文獻設計了基于區塊鏈技術(shù)的能源互聯(lián)網(wǎng)架構模型，融合智能合約于能源交易互聯(lián)網(wǎng)，構建協(xié)同模式；文獻分析了異構區塊鏈技術(shù)在多能系統中的應用，為探討基于區塊鏈的綜合能源系統提供了理論參考。

以上文獻在電力現貨交易、需求響應、電力信息融合和多能系統等方面開(kāi)展了區塊鏈技術(shù)與電力系統業(yè)務(wù)應用的匹配性研究，有利于將區塊鏈技術(shù)引入到綜合能源服務(wù)體系的建設中來(lái)。但由于綜合能源服務(wù)工作的開(kāi)展時(shí)間相對較短，尚缺乏較為深入的分析闡述綜合能源服務(wù)運行體系、以及區塊鏈與綜合能源服務(wù)體系融合應用的研究。

因此，本文緊扣綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)，從供能、用能和服務(wù)三個(gè)方面構建基于區塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)模型，分析綜合能源服務(wù)主體節點(diǎn)的功能以及綜合能源服務(wù)過(guò)程中節點(diǎn)間信息流與能量流的交互模式和協(xié)商共識機制，并基于“多鏈”構建以能源、電網(wǎng)(特指其包括電力綜合能源服務(wù)公司和自有的售電公司)、售電公司(特指民營(yíng)類(lèi)型)、用戶(hù)等不同類(lèi)型節點(diǎn)間的區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構和鏈間交互通信鏈路，保障區塊鏈支撐的綜合能源服務(wù)體系協(xié)商機制運行的高效性、交易安全性和服務(wù)實(shí)時(shí)性。

1  綜合能源服務(wù)場(chǎng)景分析

1.1兩大任務(wù)—綜合能源與綜合服務(wù)

為進(jìn)一步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中綜合能源服務(wù)的商業(yè)模式，構建多能互補下的“售電+綜合服務(wù)”應用場(chǎng)景，以及打造以電為中心、跨域平衡、綠色智能的區域能源互聯(lián)網(wǎng)體系，需要以電網(wǎng)公司為研究對象，探討電網(wǎng)轉型的支撐技術(shù)與服務(wù)模式，從而擴展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，引導用戶(hù)節能減排，形成以電網(wǎng)公司為主、民營(yíng)售電公司為輔的綜合能源服務(wù)公司體系，構建一個(gè)安全、穩定、可信的綜合能源服務(wù)模式。

綜合能源服務(wù)圍繞供能、用能和服務(wù)三個(gè)方面，是將能源銷(xiāo)售服務(wù)、分布式能源服務(wù)、節能減排與需求響應服務(wù)等三大類(lèi)組合一起的能源服務(wù)模式，涉及綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)，其基本特征是綜合、共享、高效、互聯(lián)和友好。綜合能源和綜合服務(wù)作為綜合能源服務(wù)的兩大任務(wù)。其中綜合能源是由傳統能源供應商依托傳統能源供應的基礎設施優(yōu)勢向以冷、熱、電、氣等多聯(lián)供方向發(fā)展，實(shí)現多種能源相互轉化、分配、存儲和消費，實(shí)現供能與用能多元化的新能源體系。綜合能源對于提升能源利用效率和可再生能源應用比例具有重要意義。而綜合服務(wù)是能源供應商向綜合能源服務(wù)商轉變，依托自身技術(shù)優(yōu)勢及配售電改革政策，形成一種新型的為滿(mǎn)足終端客戶(hù)多元化能源生產(chǎn)與消費的能源服務(wù)商業(yè)模式，具體涵蓋能源規劃設計、工程投資建設、多能源運營(yíng)服務(wù)、投融資服務(wù)、購售電業(yè)務(wù)、數據交互業(yè)務(wù)、設備診斷、能效檢測等方面。二者共同構建了“以客戶(hù)為中心、橫向多源互補、提高綜合能源利用效率”的綜合能源體系，也是緊密遵循電力市場(chǎng)改革與能源結構轉型的國家政策，更加強化電源端與電網(wǎng)側的實(shí)時(shí)協(xié)同調度機制，優(yōu)化和提升電網(wǎng)公司和民營(yíng)售電公司的綜合服務(wù)水平。

1.2綜合能源服務(wù)模式分析

良好的綜合能源服務(wù)模式在推動(dòng)電網(wǎng)公司轉型，豐富電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)類(lèi)型的同時(shí)，需要鼓勵用戶(hù)參與電能服務(wù)交易，提高用戶(hù)參與電能交易的積極性，實(shí)現可再生能源的高比例接入電網(wǎng)和促進(jìn)大規模儲能系統的發(fā)展。因此，本文基于綜合能源服務(wù)兩大任務(wù)主體的特點(diǎn)、功能以及角色定位，構建了綜合能源服務(wù)模式，如圖 1 所示。

綜合能源服務(wù)模式著(zhù)重研究各相關(guān)主體及其交互關(guān)系，依據綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)主要分為綜合能源層、綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò )層和綜合服務(wù)業(yè)務(wù)層等三層，具體如下：

1）綜合能源層：由冷、熱、電、天然氣、石油構成的綜合能源系統，圍繞電能清潔高效的特點(diǎn)，推進(jìn)其他能源與電能之間的單向轉化和存儲，以及其他多能源之間的單(或雙)向轉化和存儲，提高綜合能源系統可靠性，提升效率，降低系統的碳排放，提升經(jīng)濟型，推動(dòng)了用戶(hù)側對綜合能源服務(wù)的需求，促進(jìn)了綜合服務(wù)業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。

2）綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò )層：根據綜合服務(wù)的交易主體，可將網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)具體分為能源、電網(wǎng)、售電公司、微網(wǎng)、儲能和用戶(hù)等幾類(lèi)，并圍繞源、網(wǎng)、售、荷、儲間信息和能量的交互，形成為用戶(hù)提供綜合能源服務(wù)的網(wǎng)絡(luò )主體，構建以電網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司為主、民營(yíng)售電公司綜合能源服務(wù)部門(mén)為輔的綜合能源服務(wù)體系。

3）綜合服務(wù)業(yè)務(wù)層：綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)包括供電業(yè)務(wù)、設備維護、能效檢測與節能設計、數據交易以及分布式能源服務(wù)(如電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)、光伏新能源服務(wù)、儲能)等。其中：a）供電業(yè)務(wù)：供電業(yè)務(wù)是綜合服務(wù)業(yè)務(wù)的基礎，最終實(shí)現用戶(hù)更好的用電體驗，輸送更優(yōu)質(zhì)的電能，并制定更為合理的購電方案；b）設備維護：將電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)逐漸向末端延伸，例如：將設備維護(與能效檢測)的業(yè)務(wù)逐步擴展到工廠(chǎng)、居民小區、校園等；c）能效檢測與節能設計：對于部分大用戶(hù)，可以申請讓綜合能源服務(wù)公司為其提供能效檢測，通過(guò)檢測了解其耗能設備的能源利用率，并為其出示相應的檢測報告，同時(shí)告知節能空間并推薦節能設備，制定節能方案；d）數據交易：包括各類(lèi)用電數據和節能數據等可供交易的有價(jià)值數據；e）分布式能源服務(wù)：以分布式光伏發(fā)電和就近能量交易為主。

2 基于區塊鏈的綜合能源服務(wù)模型

2.1 綜合能源服務(wù)區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構

將區塊鏈技術(shù)與可持續發(fā)展融合，是未來(lái)科技、金融發(fā)展的趨勢，而能源電力系統的發(fā)展是可持續發(fā)展最重要的指標之一。因此，在國內外大力發(fā)展分布式能源，提高可再生能源利用效率的背景下，將具有去中心化、防篡改、分布式記賬功能的區塊鏈技術(shù)應用于能源電力系統有重要意義?！笆垭?綜合服務(wù)”作為綜合能源服務(wù)模式的重要實(shí)現模式，其參與主體多、實(shí)施業(yè)務(wù)類(lèi)型多、交易信息量大等特點(diǎn)在具體實(shí)施過(guò)程中存在可靠性、安全性以及交易不可追溯性等問(wèn)題，而區塊鏈分布式記賬、防篡改的特點(diǎn)能夠將“售電+綜合服務(wù)”過(guò)程中全部的交易信息分布存儲，降低了由交易信息量大導致的交易信息難以查詢(xún)、信息泄露、交易不可靠以及交易漏洞的風(fēng)險。

同時(shí)區塊鏈技術(shù)包括應用層、合約層、激勵層、共識層、網(wǎng)絡(luò )層和數據層六層模型可以很好的融入到綜合能源服務(wù)中，其中：1）應用層支撐各類(lèi)綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)；2）合約層監督、記錄各綜合能源服務(wù)主體間具體合約的履行(通常為能源交易與增值數據交易合約)；3）激勵層制定各綜合能源服務(wù)主體參與交易的激勵指標；4）共識層支撐各主體間高效快速達成切實(shí)可行的交易共識；5）網(wǎng)絡(luò )層構建點(diǎn)對點(diǎn)的分布式綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò )架構；6）數據層實(shí)現綜合能源服務(wù)數據的采集、計算、存儲等底層運行支撐。因此，基于區塊鏈技術(shù)實(shí)施綜合能源服務(wù)，有利于保障交易的可靠性，促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的安全穩定運行。

目前，已有的基于區塊鏈的需求響應和分布式能源交易的研究主要基于聯(lián)盟鏈或公有鏈的單鏈方式。但區塊鏈技術(shù)在單鏈架構下存在性能、容量、隱私、隔離性、擴展上的瓶頸，無(wú)法滿(mǎn)足電力系統綜合能源服務(wù)應用場(chǎng)景的充分實(shí)現，而文獻[31]提出的基于哈希錨定的主從多鏈模型，以一條主鏈和多個(gè)從鏈的形式滿(mǎn)足多樣化數字資產(chǎn)的分類(lèi)及處理；而Multichain是一種能夠構建主-從類(lèi)型多鏈的區塊鏈技術(shù)，可為企業(yè)建立獨立可信的分布式賬本，支撐多鏈技術(shù)的延伸。

綜上所述，結合綜合能源服務(wù)應用場(chǎng)景中源、網(wǎng)、售、荷對去中心化程度的要求不同，設計了“多鏈”技術(shù)支撐下的綜合能源服務(wù)區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構，如圖2所示，采用“多鏈”形式實(shí)現源-網(wǎng)-售-荷各主體內部可信及協(xié)同自治，確保源-網(wǎng)-售-荷主體間信息公開(kāi)、可信互聯(lián)，進(jìn)一步保障綜合能源服務(wù)應用的可追溯性和安全高效性，深入研究綜合能源服務(wù)場(chǎng)景與區塊鏈技術(shù)的匹配性(其中，多鏈指 Multichain 類(lèi)型的私鏈，“多鏈”指多重私鏈+聯(lián)盟鏈的形式)。

由區塊鏈技術(shù)支撐下的綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò )具有匿名性和公開(kāi)性的雙重特點(diǎn)，即實(shí)現匿名的交易雙方節點(diǎn)互信，信息公開(kāi)。圖2所示的綜合能源服務(wù)區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構以“多鏈”的形式實(shí)現信息互聯(lián)。該網(wǎng)絡(luò )架構具有能源、電網(wǎng)、售電公司以及用戶(hù)四類(lèi)主節點(diǎn)，其中，1）能源節點(diǎn)包括冷、熱、電、氣、石油五種類(lèi)型分節點(diǎn)，節點(diǎn)間進(jìn)行能源互補，最終實(shí)現源節點(diǎn)協(xié)同；2）電網(wǎng)節點(diǎn)具有調度、綜合能源服務(wù)等多類(lèi)功能，依據功能又可進(jìn)一步進(jìn)行劃分；3）售電公司節點(diǎn)主要考慮其綜合能源服務(wù)功能；4）用戶(hù)節點(diǎn)又具體分為工業(yè)用戶(hù)、商業(yè)用戶(hù)、微網(wǎng)用戶(hù)、居民用戶(hù)以及電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)儲能用戶(hù)等幾種類(lèi)型。
各主節點(diǎn)與其從節點(diǎn)間采用多鏈架構形成可信的“主-從”私有鏈模型，主節點(diǎn)間又采用聯(lián)盟鏈的形式實(shí)現信息公開(kāi)互聯(lián)共享，其中綜合能源服務(wù)衍生的數據保存在各從節點(diǎn)的私鏈中，各個(gè)私鏈又根據節點(diǎn)的類(lèi)型連成主鏈。參考多鏈中對權限的定義規則，設置各主節點(diǎn)擁有所在主-從鏈的管理員權限，包括對主(從)鏈區塊數的設定發(fā)布、連接交易網(wǎng)絡(luò )中的其它主節點(diǎn)、上傳交易需求及發(fā)布資產(chǎn)、下載接收其它主節點(diǎn)發(fā)布的交易信息、流管理的設置等；各內部從節點(diǎn)僅具有連接各自主節點(diǎn)、上傳及下載接收交易信息、發(fā)布資產(chǎn)的權限(資產(chǎn)指交易的數據、結果等)。

在聯(lián)盟鏈中，主節點(diǎn)主要負責管理、傳輸、存儲的業(yè)務(wù)。當數據交易完成及資產(chǎn)發(fā)布后，主節點(diǎn)a廣播交易數據資產(chǎn)并發(fā)送該資產(chǎn)至擁有查看權限的主節點(diǎn)b，主節點(diǎn)b接收該資產(chǎn)并內部廣播至各從節點(diǎn)，擁有交易能力的從節點(diǎn)進(jìn)行資產(chǎn)計算，反饋交易結果至主節點(diǎn)，由主節點(diǎn)b與交易需求主節點(diǎn)a進(jìn)行交易的對接并由對應從節點(diǎn)執行交易。同時(shí)賦予政府監管權限即政府擁有對各主節點(diǎn)交易數據查看的權限，可以隨時(shí)查看并溯源。

區塊鏈網(wǎng)絡(luò )支撐著(zhù)綜合能源服務(wù)系統的安全高效運行，依據綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)分為兩大部分。

1）綜合能源部分：由于綜合能源服務(wù)模式中以電力作為中心樞紐，故以電能作為主要分析對象，多種能源之間相互協(xié)調、共同整合，電網(wǎng)的調度節點(diǎn)承擔著(zhù)綜合能源中電能傳輸的調度分配任務(wù)。對于某一時(shí)段多源端對電能供給的分配情況，用戶(hù)主節點(diǎn)將電能需求整合傳達給電網(wǎng)主節點(diǎn)，通過(guò)其調度從節點(diǎn)的計算，由電網(wǎng)主節點(diǎn)與源端主節點(diǎn)進(jìn)行電能協(xié)商，并通過(guò)源端各從節點(diǎn)協(xié)商確定供能的比例；對于大型工業(yè)用戶(hù)與源端的直購電，由大型用戶(hù)所在的用戶(hù)綜合服務(wù)從節點(diǎn)發(fā)送直購電請求，經(jīng)由用戶(hù)綜合服務(wù)主節點(diǎn)與源端節點(diǎn)進(jìn)行交易，而對于普通居民用戶(hù)則由其所在區域的用戶(hù)綜合服務(wù)從節點(diǎn)進(jìn)行電能交易方式的制定，并提交電能交易方案請求至用戶(hù)綜合能源服務(wù)主節點(diǎn)進(jìn)行外部交易協(xié)商；在電能交易中源端需要與電網(wǎng)節點(diǎn)共同協(xié)商直購電中供電的具體比例，通過(guò)電網(wǎng)調度從節點(diǎn)制定電能調度方案并進(jìn)行傳輸；

2）綜合服務(wù)部分：由電網(wǎng)及其它民營(yíng)售電公司的綜合能源服務(wù)公司從節點(diǎn)為用戶(hù)提供各類(lèi)服務(wù)，另外各交易主體將自身的用電等相關(guān)數據打包進(jìn)各自私鏈，并通過(guò)主節點(diǎn)進(jìn)行數據交易。

2.2 綜合能源服務(wù)鏈上交易模型

區塊鏈技術(shù)便于開(kāi)發(fā)者在底層開(kāi)發(fā)平臺的基礎上開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品和應用。通過(guò)基于2.1節分析綜合能源服務(wù)對去中心化程度的要求，發(fā)現基于區塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)模型并不適合采用單鏈或完全私有鏈的方式進(jìn)行，因此，在研究Multichain技術(shù)的基礎上，采用“多鏈”的形式，即多重私鏈+聯(lián)盟鏈的模式，既保障綜合能源服務(wù)對安全性、高效性、可靠性的需求，也使得整個(gè)綜合能源服務(wù)場(chǎng)景開(kāi)放共享。因此，為更好表現綜合能源服務(wù)區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構的鏈間關(guān)系，構建了綜合能源服務(wù)鏈上交易模型如圖 3 所示。

綜合能源服務(wù)鏈上交易模型是基于圖4所示的主-從多鏈模型，包括源端協(xié)同主-從多鏈、電網(wǎng)主-從多鏈、售電公司主-從多鏈以及用戶(hù)綜合服務(wù)主-從多鏈，形成由其主鏈互聯(lián)即聯(lián)盟鏈的形式構成整個(gè)綜合能源服務(wù)區塊鏈信息交互網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)，給予政府監管權限，管控各主鏈間的服務(wù)交易信息的可靠性。

主要交易流程如下：

電網(wǎng)(及民營(yíng)售電公司)廣播服務(wù)信息至區塊鏈網(wǎng)絡(luò )，包括可供服務(wù)的類(lèi)型、要求、價(jià)格等，各主(從)節點(diǎn)接收同步服務(wù)信息至各自主(從)鏈中；用戶(hù) i 從鏈計算所需服務(wù)要求，上傳至其用戶(hù)綜合服務(wù)主鏈，主鏈整合一段時(shí)間(通常為15分鐘)內服務(wù)請求，按用戶(hù)直購電業(yè)務(wù)、普通供電業(yè)務(wù)(從電網(wǎng)或售電公司處購電)、輔助服務(wù)業(yè)務(wù)三類(lèi)進(jìn)行劃分，廣播至全網(wǎng)絡(luò )；源端、售電公司和電網(wǎng)接收到所屬業(yè)務(wù)類(lèi)別的交易信息，由其主鏈判別并反饋是否接收服務(wù)請求，若接收該服務(wù)請求，整合服務(wù)交易信息，分發(fā)至執行從鏈，由對應的從鏈計算分析，將交易結果通過(guò)其主鏈廣播至區塊鏈網(wǎng)絡(luò )，并由主鏈與服務(wù)主體進(jìn)行交易對接；交易達成后記錄并打包上鏈。

電網(wǎng)及售電公司作為綜合服務(wù)執行的主體，其業(yè)務(wù)可分為供電業(yè)務(wù)與其他服務(wù)業(yè)務(wù)。供電業(yè)務(wù)作為主要服務(wù)業(yè)務(wù)，當用戶(hù)從鏈發(fā)出供電業(yè)務(wù)請求，由用戶(hù)綜合服務(wù)主鏈整合同一時(shí)段電量需求信息廣播至電網(wǎng)主鏈或售電公司主鏈，等待請求回復，交易達成需要電網(wǎng)主鏈(或售電公司主鏈)以及調度從鏈與源端協(xié)同主鏈達成電量、電價(jià)以及調度的一致性；若為節能設計、設備維護等其它服務(wù)業(yè)務(wù)，則由電網(wǎng)主鏈(或售電公司主鏈)以及其綜合能源服務(wù)從鏈達成服務(wù)交易的一致性，最終每筆交易的執行，需要打包在各交易鏈中存儲并廣播。

3綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)模式與共識機制

3.1 綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)模式分析

基于區塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)模型實(shí)現了綜合能源服務(wù)與區塊鏈技術(shù)的高效融合，保障了綜合能源橫向多源互補，綜合服務(wù)安全高效運行。但由于綜合能源服務(wù)主體的多樣性和服務(wù)業(yè)務(wù)的復雜性，需結合區塊鏈技術(shù)深入探討服務(wù)主體間信息交互的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，以及交易達成所需的共識機制。為分析不同節點(diǎn)間業(yè)務(wù)的交互類(lèi)型，構建了如圖5所示的業(yè)務(wù)主體間能量與信息的交互關(guān)系。

其中，業(yè)務(wù)①為綜合能源服務(wù)的基礎業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)的流向與能量流相對應，而且業(yè)務(wù)①的發(fā)生也伴隨著(zhù)業(yè)務(wù)⑤的產(chǎn)生，業(yè)務(wù)⑤由電能交易的各類(lèi)主體提供，作為電能交易預測的參考。綜合能源服務(wù)公司向各類(lèi)用戶(hù)提供②③④類(lèi)擴展業(yè)務(wù)，向微網(wǎng)用戶(hù)提供業(yè)務(wù)⑥等。
同時(shí)，按照主體功能的差異將源-網(wǎng)-售-荷主體間的信息與能量交互分以下幾個(gè)方面：

1）“源-網(wǎng)”主體間的交互：能量從源端通過(guò)電網(wǎng)輸配至用戶(hù)側，源-網(wǎng)間進(jìn)行電量、負荷、輸配路徑的協(xié)商；

2）“源-售”主體間的交互：分擔部分電網(wǎng)售電業(yè)務(wù)的民營(yíng)的售電公司既可以選擇從電網(wǎng)公司購電，也可以選擇從源端直購電，由電網(wǎng)進(jìn)行輸配；

3）“源-荷”主體間的交互：工業(yè)用戶(hù)(通常為 35kV及以上的大工業(yè)用戶(hù))可以選擇從源端直購電；

4）“網(wǎng)-荷”主體間的交互：電網(wǎng)公司將電能輸配到各類(lèi)用戶(hù)，同時(shí)微網(wǎng)用戶(hù)可以將多余的電能出售給電網(wǎng)公司，而電網(wǎng)公司向各用戶(hù)提供其他擴展業(yè)務(wù)；

5）“售-荷”主體間的交互：與“網(wǎng)-荷”主體間的交互過(guò)程類(lèi)似；

6）“荷-荷”主體間的交互：為鼓勵微網(wǎng)的發(fā)展，補充斷電時(shí)段用戶(hù)對電能的需求，減少微網(wǎng)售出電能遠距離輸配損耗，微網(wǎng)用戶(hù)可將電能直接出售給周邊用戶(hù)。

3.2 綜合能源服務(wù)共識機制(PoSS)

在綜合能源服務(wù)系統中，首先在綜合能源方面，多個(gè)源端應與電網(wǎng)公司的調度部門(mén)協(xié)商，確定電能調度供給的分配比例；售電公司或大型工業(yè)用戶(hù)從源端處直接購電時(shí)，應協(xié)商確定其交易方案。其次，在綜合服務(wù)方面，節點(diǎn)雙方以點(diǎn)對點(diǎn)的交互模式協(xié)商達成方案。對于上述協(xié)商過(guò)程的實(shí)現，在基于區塊鏈技術(shù)的底層架構中需要制定合適的主體間共識寫(xiě)入共識層中。目前，區塊鏈技術(shù)主要應用PoW、PoS以及 DPoS等共識機制，其原理與綜合能源服務(wù)中各個(gè)節點(diǎn)權限不同的特點(diǎn)相駁。因此，根據綜合能源服務(wù)中各個(gè)節點(diǎn)的重要程度不同，基于 PoS 共識提出了適用于綜合能源服務(wù)系統的改進(jìn)共識機制PoSS(proof ofsharing-stake)。

在綜合能源和綜合服務(wù)中，二者對于共識機制的需求不同，相對而言綜合服務(wù)雖然交互模式多，但基本上是點(diǎn)對點(diǎn)的協(xié)商與交易；而綜合能源交互模式相對固定，主要是多主體協(xié)商與交易。因此，PoSS 共識根據綜合服務(wù)與綜合能源的不同特點(diǎn)分為 PoSS(a)—點(diǎn)對點(diǎn)共識機制與 PoSS(b)—多主體共識機制。

從綜合服務(wù)方面考慮，采用 PoSS(a)共識旨在構建一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的交互模式，交互雙方在達成一致后便可以完成相應服務(wù)。節點(diǎn)之間的交互按照交互主體的不同可分為如圖 6 中的 B2B、B2C、C2C三類(lèi)：

1）B2B 間的共識機制：源、網(wǎng)、售主體間的服務(wù)共識主要采用 B2B 的方式，交易主體間達成共識的內容分為能量交易和數據交易兩大類(lèi)。a）對于能量交易，如售電公司的直購電交易，源端提供電能的供應，售電公司負責電能的消納，二者達成雙方許可的電能交易量后，即形成 B2B的交易許可初步共識；

b）對于數據交易，各從節點(diǎn)將某一時(shí)段T內的用電數據和節能數據進(jìn)行整合，并分為可供交易的有價(jià)值數據和本地留存數據，然后將該周期內的所有數據進(jìn)行哈希求得總哈希值；對于可供交易的有價(jià)值數據，進(jìn)行哈希打包成區塊后加入到該節點(diǎn)對應的私鏈并加密上傳至其主鏈；將本地留存數據進(jìn)行留底保存，打包存入各自私鏈。B2B 共識達成數據交易主要指源、網(wǎng)、售間對過(guò)去一段時(shí)間產(chǎn)生的可供交易的有價(jià)值數據進(jìn)行交易共識的達成，點(diǎn)對點(diǎn)達成交易即可。

如調度從節點(diǎn)可向源端太陽(yáng)能電廠(chǎng)等從節點(diǎn)購買(mǎi)其一年內的售電及發(fā)電量等有價(jià)值數據進(jìn)行下一階段該電廠(chǎng)調度方面的預測等，有助于電網(wǎng)調度調整之后的調度方案，該數據交易的達成通過(guò)主節點(diǎn)傳送信息從而確認。

2）B2C 間的共識機制：B2C 共識主要指網(wǎng)-荷、售-荷以及源-荷(直購電的大工業(yè)用戶(hù))主體間服務(wù)交易。電網(wǎng)、售電公司作為提供綜合服務(wù)的主體與用戶(hù)達成服務(wù)交易共識，包括電能交易、能效檢測與節能服務(wù)、數據交易服務(wù)等。B2C服務(wù)共識的實(shí)質(zhì)是點(diǎn)對點(diǎn)服務(wù)。如小區級的居民用戶(hù)從節點(diǎn)a需要提供全方位的節能協(xié)助服務(wù)，幫小區內住戶(hù)改進(jìn)用能設備，其提交服務(wù)請求由主節點(diǎn)廣播至全網(wǎng)絡(luò )，民營(yíng)售電公司b的綜合能源服務(wù)從節點(diǎn)下載并反饋接受服務(wù)請求的信息，由雙方主節點(diǎn)確認協(xié)商達成交易。對于數據交易，同 B2B 采用相同的數據分類(lèi)方法并將數據哈希后打包到從鏈，利用主節點(diǎn)之間的交互實(shí)現數據交易。

3）C2C 間的共識機制：C2C 共識機制主要指微網(wǎng)用戶(hù)為周邊的居民用戶(hù)提供電能以及雙方有價(jià)值數據的交易的點(diǎn)對點(diǎn)許可共識。在進(jìn)行電能交易的同時(shí)希望獲得周邊居民用戶(hù)的用電數據和節能數據，其中電能交易和數據交易方案都由交易雙方自行擬定并通過(guò)主節點(diǎn)傳遞交易信息完成交易。

從綜合能源方面考慮，PoSS(b)共識機制旨在解決源端處供能分配的問(wèn)題。PoSS(b)共識的達成需綜合考慮 n 個(gè)節點(diǎn)(n>2)在一個(gè)時(shí)段 T 內的電能交易量 W、提供的綜合能源服務(wù)項數 N、在具體某項服務(wù)中的貢獻程度 D、以及社會(huì )重要程度的系數 S，進(jìn)而去確定各個(gè)節點(diǎn)的投票權重值 V，任何節點(diǎn)的投票權重值 V 不能超過(guò)50%。按照以上要求給出了這些考慮因素下的數學(xué)描述，用以計算各個(gè)節點(diǎn)的投票權重值 V，其中 Vi為 Vi′的修正值。數學(xué)描述如下：

對于源端、電網(wǎng)公司、售電公司間的能源交互，當多源端通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)行調度時(shí)，各源端節點(diǎn)對于某一時(shí)段 T 的供電量分配需達成共識，交易的源節點(diǎn)與電網(wǎng)公司調度節點(diǎn)進(jìn)行協(xié)商后將方案廣播至全網(wǎng)絡(luò )，源端所有節點(diǎn)以及電網(wǎng)公司調度節點(diǎn)根據 PoSS(b)共識機制對時(shí)段 T 內的Wi、Ni、Si、Di進(jìn)行統計，依據公式(1)和(2)計算參與投票的節點(diǎn)權重值 Vi，并對該方案進(jìn)行投票，當得票率超過(guò) 50%時(shí)，該方案通過(guò)；當得票率未超過(guò) 50%時(shí)，重新擬定方案再進(jìn)行上傳。如民營(yíng)售電公司選擇從源端處直購電時(shí)，將兩者協(xié)商的電能交易方案廣播至全網(wǎng)絡(luò )，源端所有節點(diǎn)、電網(wǎng)調度節點(diǎn)及民營(yíng)售電公司節點(diǎn)根據 PoSS(b)共識計算參與投票的節點(diǎn)權重值 Vi，對該方案進(jìn)行投票從而確定購電的方案。

4 模型可行性分析及驗證

圖2所示的綜合能源服務(wù)區塊鏈網(wǎng)絡(luò )架構在運行場(chǎng)景上具有一定復雜度，因此驗證基于“多鏈”的綜合能源服務(wù)模型的可行性成為實(shí)踐研究方案的重點(diǎn)。因而，本文基于 Multichain 技術(shù)的基礎上構建了主-從多鏈模型架構，為簡(jiǎn)化模型驗證所需的大量設備，選取電網(wǎng)主-從多鏈進(jìn)行節點(diǎn)可行性分析及驗證。

配置網(wǎng)絡(luò )環(huán)境如下：

下載配置Multichan演示文檔，基于xampp平臺建立 PHP 的運行環(huán)境并進(jìn)行軟件配置以及區塊鏈環(huán)境搭建。通過(guò)三臺系統配置為64位4G運行內存的windows7電腦來(lái)實(shí)現電網(wǎng)主-從多鏈的運行、連接、權限配置以及以資產(chǎn)形式進(jìn)行信息的傳遞的模式，驗證模型單個(gè)主-從節點(diǎn)運行的可行性。

具體操作如下：

在xampp運行的條件下，分別配置三臺電腦的區塊鏈網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，通過(guò)命令窗口進(jìn)行多鏈的創(chuàng )建及配置，配置的三條鏈分別命名為 TestChain、Chain01、Chain02。選取 TestChain 鏈作為電網(wǎng)主鏈，配置的電網(wǎng)主鏈的 IP 地址為 192.168.1.1，并自動(dòng)配置主鏈的端口，設置 TestChain 為全節點(diǎn)鏈，權限包括區塊發(fā)布、管理員、連接、發(fā)送、接收、資產(chǎn)發(fā)布、流管理。同時(shí)配置另外兩臺電腦為電網(wǎng)從節點(diǎn)，以調度從節點(diǎn)(鏈名為 Chain01，IP 為 192.168.1.2)和綜合能源服務(wù)公司從節點(diǎn)(鏈名為Chain02，IP為192.168.1.3)為例。兩條從鏈分別通過(guò)指令multichaindTestChain@192.169.1.1:6865發(fā)出與主鏈TestChain互聯(lián)的申請，主鏈端接收指令完成互聯(lián)并賦予從鏈連接、發(fā)送、接收、資產(chǎn)發(fā)布的權限。其中主鏈擁有節點(diǎn)的全部權限，并具有配置從鏈權限的功能。主要操作如圖 7、圖8、圖9所示：

1）多鏈節點(diǎn)的建立(以電網(wǎng)主節點(diǎn)為例)

2）從節點(diǎn)向主節點(diǎn)發(fā)出連接申請(以 Chain01 為例)

3）主節點(diǎn)接受申請并設置從節點(diǎn)權限

其中，由 2.1節可知，電網(wǎng)主鏈作為傳遞轉發(fā)交易信息的主體具有與其他主鏈之間進(jìn)行信息互傳的功能。當從鏈需要傳遞信息時(shí)將需要傳遞的數據發(fā)送給主鏈，由主鏈進(jìn)行傳遞，從鏈具有從主鏈端下載、上傳信息的功能。

以 B2B 中電網(wǎng)節點(diǎn)與源端購電交易為例，當電網(wǎng)公司與源端協(xié)商想要達成電能交易過(guò)程中，電網(wǎng)主鏈接收到從鏈 Chain02 的資產(chǎn)信息并下載，資產(chǎn)信息為電能交易時(shí)，與源端進(jìn)行電能的交易，交易達成后，由從鏈 Chain01 進(jìn)行調度計劃的制定并提交調度方案資產(chǎn)至主鏈從而完成交易的完整制定。電網(wǎng)主-從多鏈內部的主要操作如圖 10、圖11、圖 12 所示(以 Chain01 調度請求為例)：

1）主鏈 TestChain 與從鏈 Chain01 連接顯示

2 ）從鏈 Chain01 發(fā)布調度交易方案， 主鏈TestChain 接收調度方案并下載

通過(guò)搭建主-從多鏈平臺，并模擬電網(wǎng)主-從多鏈節點(diǎn)的連接及信息交互，能夠驗證基于“多鏈”的綜合能源服務(wù)模型中單個(gè)主-從多鏈的可行性，即驗證了區塊鏈技術(shù)運用于售電+綜合能源服務(wù)具有可行性，但本文基于區塊鏈技術(shù)的完整綜合能源服務(wù)平臺的搭建由于設備硬件的需求暫時(shí)無(wú)法完成，接下來(lái)將進(jìn)一步完善模型場(chǎng)景的搭建，探究將區塊鏈技術(shù)運用于綜合能源服務(wù)所存在的障礙。

5 總結與展望

本文研究了基于區塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)運行模式，通過(guò)分析區塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，及綜合能源服務(wù)場(chǎng)景的需求，參考Multichain和主從多鏈的概念，采用“多鏈”的方式，構建了基于區塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò )架構以及綜合能源服務(wù)鏈上交易模型，探討綜合能源服務(wù)區塊鏈技術(shù)的匹配性，以“售電+綜合服務(wù)”為主要研究點(diǎn)，從綜合能源、綜合服務(wù)兩個(gè)方面深入研究，提出適用于綜合能源服務(wù)場(chǎng)景的PoSS服務(wù)共識機制，進(jìn)一步探討基于區塊鏈的綜合能源服務(wù)機制。同時(shí)，搭建基于Multichain平臺的電網(wǎng)主-從多鏈模型，對單個(gè)主-從多鏈的實(shí)現進(jìn)行了驗證。而隨著(zhù)區塊鏈概念的不斷普及，區塊鏈技術(shù)將長(cháng)久快速地發(fā)展，以此為基礎將進(jìn)一步研究基于區塊鏈的綜合能源服務(wù)，使搭建的區塊鏈網(wǎng)絡(luò )更為清晰，愈發(fā)高效地協(xié)調利用綜合能源，使得提供的綜合服務(wù)也趨向于多樣化，并將鏈上的節點(diǎn)更為細化地分類(lèi)，不斷擴大研究的應用范圍，為未來(lái)研究綜合能源服務(wù)場(chǎng)景提供參考。