区块链+电力能源:链博科技“区块链+产业”链改系列报告

2020-03-31 链博科技 15691浏览

1.引言

自改革开放以来,我国国民经济得到了迅速发展,而全国经济的加速增长,也带动了电力需求的加速增长。高速增长的电力需求不断给电力的生产、运输、销售提出了新的要求,使得电力市场迅速发展;但另一方面,电力交易存在的交易成本高、能源浪费等现象日益严重,不利于人类社会的可持续发展。

为了进一步构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系,国家大力推进能源互联网的试点与示范工程,积极探索支撑能源互联的新技术、新模式、新业态。电力能源作为能源中的主力军,走在了可持续能源改革的最前方,2016年,国家发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,要求实现“设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放”,拉开了电力体制改革的序幕。

随着区块链技术的发展成熟,各方也在积极探索区块链在电力能源领域的应用。2019年10月24日的重要讲话所提到的区块链应用“六大场景”中,将能源电力归在了六大场景中的“智慧城市”部分。在新的政策背景下,区块链+电力能源会有怎么样的新碰撞,这将是区块链从业者必须深入思考的课题。

2.电力能源行业现状

2.1 电力能源行业总体发展情况

(1)用电量与发电量持续增长

电力作为国民经济和产业发展的基础,也是居民日常生活的必需品,与社会经济息息相关。近年来,我国国民经济稳定发展,而经济的发展也带来了电力需求的增长,从而促使用电量和发电量持续增长。在2006年至2016年10年间,我国全口径发电量和用电量持续稳定增长,数据增长在十年间达到100%。可以预见,在我国总体经济长期向好,增幅稳定的情况下,电力能源行业的发展仍然会保持稳定向上的态势。

(数据来源:国家统计局)

(2)清洁能源规模快速上升,但占比仍然较低

随着国际社会对环境保护和资源保护的愈发重视,全球各国家对于清洁能源的重视程度也愈发提升。我国作为国际大国,也一直致力于发展清洁能源。从数据统计中可以看到,风电、太阳能光伏两种主要的清洁能源的发电量在持续上涨,增长率也在持续上升。2017年,风电与太阳能光伏的发电量几乎达到了2007年的10倍,并仍在以高增长率上涨。

(数据来源:中国电力行业年度发展报告2018)

但是,我们也可以看到,目前我国的清洁能源占比仍然很低。以2016年为例,风能与太阳能光伏的发电量仅为3074亿千瓦时,而当年的总发电量为59897亿千瓦时,风能与太阳能合计只占到5%。而根据国际能源署IEA的统计,我国的火力发电比例达到了72.23%,超出全球的64%。

从另一个方面看,我国清洁能源的增长率要远高于总体增长率,因此,在电力能源中,清洁能源将扮演越来越重要的角色。

2.2 电力能源行业特点

(1)基础行业,重要性高

电力工业的发展水平是一个国家经济发达程度的重要标志,在我国国民经济中占有十分重要的地位,是国民经济重要的基础工业,也是国民经济发展战略中的重点和先行产业。电力工业必须优先于其他工业部门的发展而发展,其建设和发展的速度必须高于国民经济生产总值的增长速度,只有这样,国民经济各部门才能够快速而稳定地发展,这是社会的进步、综合国力的增强和人民物质文化生活现代化的需要。“科技要发展,电力要先行”,可以看出电能在国民经济和人民日常生活中的作用。

一旦电力系统出现问题,对国民经济和人民日常生活造成的影响是难以预估的,不仅可能造成经济活动和日常生活的停滞,造成巨大的经济损失,更可能直接危及部分群体(如依靠特定设备维持的病人、特种作业人群等)的生命。可以说,电力能源行业的基础重要性是大部分其他行业所无法比拟的。

(2)受政策影响大

电力供应属于国家基础设施建设的一部分,政策方面,电力是强监管、强政策的基础行业。电力项目需要得到政策允许或购得资质、牌照等才能推行,国家政策方针对能源结构的影响重大。整个行业的发展趋势都受到国家政策的影响。因此,对于电力能源行业的发展,政策方向非常重要。

从2016年发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》开始,电力改革的序幕拉开,整个电力行业在向能源互联网方向发展。应政策要求,电力能源行业也在朝着清洁、可再生、可持续的新能源方向奋进。上网电价、可再生能源配额制、净计量电价、财政税收支持政策以及绿色电力价格等电价问题也是在政策的扶持之下获得发展。

因此,电力能源的行业发展受国家政策影响深重,在现在这个新兴事物高速发展的年代,国家也应时代要求提出了电力能源改革,我国的电力市场正在迎来一个改革期。

(3)电力跨区域输送比例高

我国幅员辽阔,全国各地的自然条件、经济发展状况都存在较大区别,因此分地区的电力生产能力和消费需求并不匹配,存在着供需关系不平衡现象。例如,对于经济发达的珠三角区域和长江三角区域,电力供应量无法有效满足需求量,使得整体电力能源管理结构失去了实效性。

由于电力能源市场方范围的扩张,市场内部能源管理需求和潜力逐渐增大,要想从根本上解决管理模型的实效性,就要积极建立更加系统化的控制措施。正是基于此,我国制定了西气东输计划,旨在有效缓解能源的供需失衡问题。在统计数据中可以看出,2006年至2017年,我国跨区送电量保持稳定增长,供应能力持续增强,电源结构持续优化调整。

(数据来源:中国电力行业年度发展报告2018)

3.电力能源行业痛点

3.1 电力数据安全问题凸显

2018年9月,国家能源局发布《关于加强电力行业网络安全工作的指导意见》,内容全面覆盖《网络安全法》、《电力监管条例》及相关法律法规要求,对强化关键信息基础设施安全保护、加强电力企业数据安全保护等方面提出了要求。

而近年来,大多数电力企业虽在持续加强信息安全建设,但由于自身网络复杂、业务特殊、系统繁多等特性,依然面临严峻的安全威胁与挑战。电力企业的营销、人资、财务、资产、协同、综合等核心系统中存储着大量的业务往来、用户隐私等重要敏感数据,如若发生盗用、泄露、篡改、删除等安全事件,不仅会对电力企业自身的业务、信誉和经济利益造成严重损害,甚至可能影响能源供应,导致社会恐慌,威胁国家安全。

电力企业在实际业务中,数据安全管理仍然存在着较多问题,如:

敏感数据管理不足:部分电力企业仍存在采用脚本或人工脱敏的情况,脱敏规则也不统一,从而导致脱敏效率低下,以及脱敏后数据质量差、数据间关联关系被破坏等一系列问题。

风险行为监控不足:电力企业规模庞大、系统繁杂、人员众多,日常工作中发生越权访问、下载或篡改数据等违规操作行为,且难以及时发现和定位;同时,部分电力企业数据库版本陈旧,安全措施落后,容易成为攻击的对象。

数据库运维管控不足:电力企业的网络复杂、业务特殊、数据库众多,中心化运维严重,不仅成本高昂,性能受限,一点遭受攻击还容易造成整个系统的崩溃。

3.2 电力损耗较为严重

前文曾谈到我国电力跨区域输送比例高,这无疑导致了电力损耗的加重。根据数据统计,2015年我国因输配电电力损耗约占总发电量的6.6%。在整个电力系统中,造成电力损耗的原因较为复杂,主要可以分为固定损耗、可变损耗、管理损耗三类,并与电压、电流、电阻、配电变压器等各种电力系统配件、导线长度等多种因素息息相关。

目前,对于电力损耗的优化往往针对上述因素,以配电变压器的优化为主,通过技术细节、管理规范、以及总体结构设计入手。

3.3 电力管理、销售与交易中心化

传统发电站都是集中式的大型发电站,如火力发电站、核电站、水电站和大型风力发电。大电网、高压电、大机组是传统供电系统的特点。传统集中式供电系统产能效率高且便于管理,然而系统的容错率较低,且灵活性小。传统电网一旦出现故障,其影响范围广、难修复、损失大,如近期出现的印度大停电、巴西大停电和美加大停电。

另一方面,电力体制改革背景下, 国家电改配套文件《推进售电侧改革的实施意见》明确了电网公司承担电力市场结算职能,为适应电力体制改革、支撑及促进电力市场建设, 电网公司需要建设高效便捷的市场电费结算系统, 建立与之相适的结算业务处理规则与工作流程,为电力市场主体提供安全、快捷、高效的电费清分和资金结算服务,做好电费结算信息的披露工作, 进一步巩固公司统一电费结算核心优势。

然而, 相比电改前的传统电费结算, 电改后的市场化结算在市场成员、交易合同和交易品种等方面对应用和系统提了新的要求。成员增多、交易品种多样化,合同规则复杂化,要求结算系统能灵活拓展,按照市场价结算;同时允许购、售电端自主协商、集中竞价, 导致最终市场价格、电量都不统一, 这些都对交易结算管理及风险防范都提出了更高要求。

然而,目前的电力交易仍然面临着诸多问题。发电企业通过配电企业销售给小用户,中心化程度高;能源交易由交易所统一规划管理,不仅需要向第三方机构支付费用,还需要以高昂的成本维护中心数据库,而场外交易则需要承担信用风险和做市商的成本,成本居高不下,这显然是与《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》中“系统扁平、交易开放”的要求是相悖的。

3.4各项过程繁琐,纸质文件多

随着电力体制改革的深化,电力市场日趋复杂,购售电合同数目也几何级增长。长期以来电力交易合同以纸质合同形式签订,需要人工录入信息系统,效率低且容易出错。目前的电子合同在电力领域仅针对电网公司内部的双边交易,不适用于以小用户为核心的电力零售市场。且购售电合同按照规定需报送给法律、审计、监察各部门,而各部门信息管理系统各自独立运行,造成信息不对称,数据不规范,数据易篡改等问题。

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