摘要：近年来，新能源发电上网补贴逐步下调，导致光伏项目收益大幅缩水，而旨在促进新能源发电发展的绿证制度因机制设计问题而尚难以大规模推广。MTDG给新能源发电项目在低补贴或无补贴时代带来了新的商业机会，用户可以享受更加低廉的价格，这使得MTDG受到广泛重视。鉴于此，本文对基于区块链的分布式电力交易机制进行分析，以供参考。
关键词：分布式能源；区块链；交易模式；能源互联网
引言
分布式能源的迅速发展和对可再生能源发电补贴的不断下调推动了MTDG的发展。本文根据当前MTDG试点政策，设计了基于区块链的MTDG流程、结算方法和奖惩措施，并通过案例测算验证了可行性，可为MTDG落地提供参考。区块链技术在MTDG中的使用仍然存在许多问题甚至挑战，如区块链的技术性能、技术安全性等。另外，当前过网费较低，电网公司参与MTDG积极性不高。下一步将利用区块链的激励机制，适当考虑辅助服务、过网费等因素，以调动电网公司推动MTDG的积极性。
1区块链概念
从狭义的角度讲，区块链是依照时间顺序依次将数据存储的区块相连的链式数据结构［2］;其可视为一个分布式账本，具有不可篡改和不可捏造的特点。从广义角度来看，区块链是一种基于链式结构来保存和验证数据，采用节点共识算法生成新的数据，应用非对称加密方式来保证数据安全，利用智能合约控制和运行数据的新型计算方式。
区块链本质上是一种具有激励机制的难以篡改的分布式数据库，不过在国内因金融监管需要，不能实现激励机制因而其实质上是没有激励机制的分布式数据库。因此，在国内应用区块链时主要利用其不可篡改特性和智能合约功能。区块链拥有可追溯、不能被篡改、安全可靠、自主可编程的特点，因此可以用来记录存储任何信息并保证其安全准确。
2区块链和分布式发电市场化交易
区块链在MTDG中应用时主要包括三个方面:1)利用区块链的不可篡改特性，存储关键、重要数据，比如电子合约等。为监管交易提供更为有效的存储方式，降低监管成本，提升监管效率。2)基于区块链的智能合约自动执行相关约定，实现流程自动化从而提升执行效率，降低执行成本。3)利用区块链的共识过程，实现上链即结算、上链即清算，提升清结算效率，降低清结算成本。
3基于区块链的分布式发电市场化交易模型
3.1交易流程
所设计的MTDG的流程如图1所示。
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图1分布式发电市场化交易流程
3.2分布式发电市场化交易模式
1)直接交易模式。分布式发电公司与电力用户直接进行电力交易，向电网企业支付“过网费”。交易应尽可能就近实现，原则上应限制在接入点上一级变压器的供电范围内。2)标杆上网模式。电网公司按国家核定的各类发电项目的标杆上网电价收购电量，类似于目前的发电项目全额上网方式，将电网公司作为分布式电源的购电方。
3.3过网费
“过网费”指电网公司为回收电网网架投资和运行维护费用并获得合理的资产回报而收取的费用，在遵循国家核定的输配电价基础上，应考虑MTDG双方所占用的电网资产、电压等级和电气距离。过网费的收取标准应按照接入电压等级、输电及电力消纳范围分级确定。
3.4安全校核
如果发电公司和用户的交易是针对电力，直接进行潮流计算即可进行安全校核;如果二者的交易是针对电量，则需要对电量进行分解，获得每个时段的电力交易，再进行潮流计算。为提高计算效率，采用直流潮流计算模型。将计算出来的各支路潮流与线路允许的最大潮流进行对比，若该线路潮流大于允许的最大潮流，则该线路不满足安全校核，需减小对该支路有贡献的节点，以负荷削减量最小为原则。通过调整相关节点负荷和发电量，重新进行安全校核，直到该支路潮流不再越限。
3.5交易结算
由于分布式发电过程中提供电能的发电公司和使用电能的电力用户具有较强的不确定性，因此，结算时发用电双方很可能出现未按照合同规定发用电的情形。当完成一个交易周期时，要通过由智能电表所记录并发布到区块链中的用户数据来对这一周期内完成的交易进行结算。MTDG不会严格区分哪个发电公司生产的电量供给了哪个用户，而是主要核算发电公司与用户是否执行了合约(是否如约发电，是否如约用电)。例如，发电公司是否根据合同发电，以及用户是否根据合同使用电力。当一方未履行义务时，只一方违背合约，另一方不承担违约责任。针对发电公司和用户，分别设计了平衡费用和信誉值来对违约行为进行惩罚。
4、提高交易处理效率的区块链关键技术
4.1传统区块链技术及不足
虽然可以将区块链技术套用至分散的能源交易，但目前区块链开发面临三个难题，无法同时实现集中化、安全性和扩充性。传统的块链技术包括工作点(proofofwork,pow）)机制、智能协议和信息安全机制。,pow）按节点计算力公平分配会计权利以维持消除；智能合同按程序自动执行合同，解决交易方的信任问题。诸如墨克树、散列函数、不对称加密和数字签名等加密技术可确保信息安全且不被篡改。现有文献大部分都通过这些技术集中交易，保护用户信息。随着分布式能源交易规模的逐渐增长，数据块链中有限的计算能力和响应速度会降低事务吞吐量，并限制事务速度。为了解决这些问题，块链开发人员主要通过缩短事务协商时间、并发处理事务或将链中的计算操作移到链下来提高块链的处理性能。
4.2并行处理交易
并行处理多个事务是加速事务处理速度的一种方法，于此思想提出了区块分片化存储的方案。分片主链中的节点分组，不同的组别独立并行处理不同的数据，以便同时写入和验证多个数据集。每个分片维护处理一条子链中的信息，因此所有片的事务吞吐量远远超过单个主链的吞吐量。每个节点只需要负责所在片上的数据，而不是存储整个块链网络的状态数据，从而减少了验证单个事务的工作量，提高了事务速度，同时降低了成本。
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图2分片技术
4.3区块链互联网
考虑到多种技术的优缺点，我们将上述三种技术(块链internet)结合起来，成为提高事务处理速度的方法。Plasma可以在链下使用POS而不是POW来加快协议速度。链上方链条下的交互技术仍处于初始阶段，由闪电联网代表的状态通道主要用于高频、小额结算，但链条下的事务处理流程不存储在块链中，在一定程度上影响了信息的可跟踪性，Plasma可以永久存储链条下的数据。基于Plasma的链下交易需要等待链上确认交易，相比而言，状态通道中每笔交易可以及时达成，速度快且交易成本更低。因此可以将两者相结合，如Plasma子链上构建状态通道。
结束语
随着能源互联网的发展，太阳能、风力、储能电池等污染产物少，能源转换率高，运营可靠性高，设备规模小，安装方便，灵活性也是优点，分布式能源使世界各国与转变和开发低碳能源的方向一致，逐渐成为发展的重要来源。鼓励分散的能源参与基于市场的交易，进一步促进了电力系统改革和交易方式的变化。与此同时，销售方自由化使市场上的竞争主体类型变得更加灵活，生产者和消费者的界限变得更加模糊，从而导致电力交易类型和管理方式变得更加多样化。
参考文献
[1]朱抗.基于区块链的能源互联网去中心化电能交易关键技术研究[D].长沙理工大学,2018.
[2]刘明川.基于能源区块链的分布式电能交易系统设计[D].华北电力大学(北京),2018.
[3]蔡金棋,李淑贤,樊冰,唐良瑞.能源互联网中基于区块链的能源交易[J].电力建设,2017,38(09):24-31.