區(qū)塊鏈重塑實體經(jīng)濟 課件 ch10 區(qū)塊鏈＋電力

區(qū)塊鏈重塑實體經(jīng)濟區(qū)塊鏈＋電力第十章全國區(qū)塊鏈應用創(chuàng)新人才培訓指定用書01智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)1.智能電網(wǎng)的概念智能電網(wǎng)就是電限的智能化，也稱為“電網(wǎng)2.0",它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡的基礎上，通過先進的傳感和測噩技術、設備技術、控制方法及決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)的主要特征包括自愈、激勵和保護用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運行。1智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)2.智能電網(wǎng)的主要特征(1)自愈電網(wǎng)。自愈電網(wǎng)是指把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來，并且在不用人為干預的情況下使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務。(2)廣泛參與。(3)抵御攻擊。(4)方便接入。1智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)能源互朕網(wǎng)1.能源互聯(lián)網(wǎng)的概念隨著智能電網(wǎng)建設進入深水期，智能電網(wǎng)逐步邁入能源互聯(lián)網(wǎng)時代。美國著名學者杰里米·里夫金在其新著《第三次工業(yè)革命》中，提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念與愿景，引發(fā)了國內(nèi)外的廣泛關注。2.能源互聯(lián)網(wǎng)的特征(1)可再生能源，為主要一次能源。(2)支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入。(3)與互聯(lián)網(wǎng)技術相結合實現(xiàn)廣域能源共享。(4)支持交通系統(tǒng)的電氣化（由燃油汽車向電動汽車轉變）。2智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)能源互朕網(wǎng)3.能源互聯(lián)網(wǎng)的條件能源互聯(lián)網(wǎng)的條件如下。(1)彼此密切互動。(2)自己做出決定。(3)擁有交換能暈和相關信息的能力。(4)無縫訪問大規(guī)模不同類型的分布式能源。(5)適應集中式和分布式能源。(6)通過能源共享來平衡能源供需。(7)確保以多種方式靈活地產(chǎn)生／銷售和購買／消耗能源。2智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)能源互朕網(wǎng)4.能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的區(qū)別能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)有很多相似之處，能源互聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)的進一步發(fā)展和深化。2智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)能源互朕網(wǎng)然而，能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)也存在重要的區(qū)別，具體包括以下幾點。(1)智能電網(wǎng)的物理實體主要是電力系統(tǒng)；而能源互聯(lián)網(wǎng)的物理實體由電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡共同構成。(2)在智能電網(wǎng)中，能最只能以電能形式傳輸和使用；而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能量可在電能、化學能、熱能等多種形式間相互轉化。(3)目前，智能電網(wǎng)研究對于分布式發(fā)電、儲能和可控負荷等分布式設備主要采取局部消納和控制；而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，由于分布式設備數(shù)量龐大，研究重點將由局部消納向廣域協(xié)調轉變。(4)智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)以傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)為主體；而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，互聯(lián)網(wǎng)等開放式信息網(wǎng)絡將發(fā)揮更大作用。202區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈對能源互聯(lián)網(wǎng)的價值區(qū)塊鏈能夠有效解決復雜系統(tǒng)中各主體間的信任問題。同時，區(qū)塊鏈在去中心化、系統(tǒng)自治等方面的特點與能源互聯(lián)網(wǎng)的理念具有一定程度的相似性。因此，區(qū)塊鏈能夠在能源互聯(lián)網(wǎng)的構建、發(fā)展與升級過程中發(fā)揮重要作用，其應用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈對能源互聯(lián)網(wǎng)的價值(1)能源供給。(2)能源輸送。(3)能源分配。(4)能源消費。(5)能源交易1區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)分散式智能電網(wǎng)系統(tǒng)智能電網(wǎng)已經(jīng)代表了一種新的電網(wǎng)基礎設施，該基礎設施使用數(shù)字計算和通信技術將傳統(tǒng)電網(wǎng)改造為更精確的系統(tǒng)，目的是通過整合和利用更多可再生和分布式能源，并降低對化石燃料的依賴來改革能源格局。傳統(tǒng)電網(wǎng)通過長距離傳輸線為消費者提供服務，而能源互聯(lián)網(wǎng)則通過部署獨立的分布式可再生能源，使生產(chǎn)者和消費者之間更加接近。2區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈＋智能電網(wǎng)安全性問題、隱私問題和信任問題是每個系統(tǒng)的關鍵問題，未來電網(wǎng)系統(tǒng)也同樣如此。未來電網(wǎng)在信息化方面具有如下要求。(1)任何未經(jīng)授權的主體都無法獲取不對應的信息。)2)采用適當?shù)募用軝C制。(3)防止未經(jīng)授權的主體修改相關信息。(4)可讓擁有權力和特權的人訪問，并提供證據(jù)證明某主體已執(zhí)行特定操作，從而使該主體無法否認其所做的事情。3區(qū)塊鏈改變能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈＋智能電網(wǎng)(5)建立具有定抗攻擊能力的容錯網(wǎng)絡。(6)進行更有效的監(jiān)控。(7)利用高級的保護隱私權的技術。(8)增強所有實體之間的信任、透明度等。303區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景電網(wǎng)先進計量基礎設施隨著高級計址基礎架構的引入，電力公用事業(yè)公司、消費者和生產(chǎn)商可以通過自動和雙向通信支持的智能電表進行更多交互。與傳統(tǒng)電表相比，智能電表能夠詳細收集能源使用和生產(chǎn)、狀態(tài)及診斷數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通常用于計費、用戶設備控制、監(jiān)視和故障排除。1區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景電網(wǎng)先進計量基礎設施目前，應用區(qū)塊鏈技術來解決相關問題主要有以下幾個方面的探索。(1)在電網(wǎng)中探索區(qū)塊鏈及智能合約，以實現(xiàn)智能電網(wǎng)的彈性和安全性。(2)引入智能電網(wǎng)的需求側管理模型。(3)區(qū)塊鏈技術、邊緣計算技術和通信技術可以進一步增強電網(wǎng)安全。1區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景去中心化的能源交易雙向能量和信息流使消費者可以充當生產(chǎn)者，反之亦然，能源互聯(lián)網(wǎng)有望在分布式能源交易場景中容納越來越多的產(chǎn)消者，他們能夠相互交易電網(wǎng)或微電固的發(fā)電量、電動汽車和儲能單元等分布式儲能系統(tǒng)的剩余能量，降低電網(wǎng)負荷峰值，減少電力傳輸損耗，提高整個系統(tǒng)效率。智能電網(wǎng)不僅將提供細粒度的能耗監(jiān)測，而且將越來越多的住宅發(fā)電站點納入分布式能源交易（如社區(qū)微電網(wǎng)）。因此，為智能電網(wǎng)提供個安全的能源交易基礎設施非常重要，該基礎設施能夠執(zhí)行交易代理之間的合同，處理投標、談判和交易，同時保護身份隱私。2區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景能源互聯(lián)網(wǎng)物理信息系統(tǒng)當前的能源互聯(lián)網(wǎng)物理信息系統(tǒng)(CPS)主要建立在集中式監(jiān)督、控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)上，該系統(tǒng)采用分層方式與最大傳輸單元、遠程終端單元、電源管理單元，以及各種傳感器互連。能源互聯(lián)網(wǎng)利用CPS,在不同電網(wǎng)運營商、供應商和消費者之間采用細粒度實現(xiàn)智能控制、監(jiān)控、治理，以更好地改善其電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。但是，惡意攻擊者或內(nèi)部人員可能以不同的方式發(fā)起網(wǎng)絡攻擊，如更改中央控制器中的數(shù)據(jù)，或通過傳感器和電源管理單元輸入錯誤數(shù)據(jù)。3區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景電動汽車和充電設施電動汽車被認為是未來智能電網(wǎng)的基石之，它可以充當能量存儲設備，并能夠與電網(wǎng)、充電站采用點對點方式同相鄰電動汽車交換能翟。具體包含三種情況：車對車、車對網(wǎng)、網(wǎng)對車。通過這些方式，電動汽車可以與電網(wǎng)之間實現(xiàn)需求響應，提高電網(wǎng)彈性，并通過能益充放電操作降低負荷峰值。未來，能源互聯(lián)網(wǎng)預計將支持和管理大暈電動汽車。應用區(qū)塊鏈技術，構建包含智能合約的聯(lián)盟區(qū)塊鏈系統(tǒng)，以便在智能社區(qū)中實現(xiàn)與可再生能源和智能電網(wǎng)集成的電動汽車安全充電。4區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)應用場景微電網(wǎng)微電網(wǎng)逐漸成為能源互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的一部分。微電網(wǎng)的定義為可再生能源、電池存儲單元、電動汽車、智能設備和電力負載，微電網(wǎng)中的發(fā)電單元通常更靠近負載。區(qū)塊鏈可以解決基于集中式交易系統(tǒng)的傳統(tǒng)微電網(wǎng)交易管理問題，如交易中心買賣雙方之間的信任問題，交易的公平性和透明性問題，以及交易安全風險問題。504區(qū)塊鏈＋電力應用場景區(qū)塊鏈＋電力應用場景區(qū)塊鏈與電力系統(tǒng)應用區(qū)塊鏈與電力系統(tǒng)應用結合，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)上鏈，確保數(shù)據(jù)真實、可信或智能合約的執(zhí)行。1.常規(guī)電力交易2.分布式能源交易3.虛擬電廠4.能效管理5.電力計量6.電動汽車充電1區(qū)塊鏈＋電力應用場景區(qū)塊鏈與電力金融應用區(qū)塊鏈與電力金融應用是將區(qū)塊鏈和金融結合，利用區(qū)塊鏈的支付屬性，實現(xiàn)資產(chǎn)證券化、供應鏈金融等應用。1.資產(chǎn)證券化2.供應鏈金融3.電力保險4.電力支付5.電力數(shù)字票據(jù)6.碳交易2區(qū)塊鏈＋電力應用場景區(qū)塊鏈與電力企業(yè)管理應用區(qū)塊鏈與電力塵業(yè)管理應用結合區(qū)塊鏈技術，將區(qū)塊鏈技術延伸至企業(yè)內(nèi)部管理，實現(xiàn)電力企業(yè)財務審計、電子數(shù)據(jù)保全與分享、企業(yè)信息服務安全管理。305區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例能源網(wǎng)鏈能源網(wǎng)基金會設計了用于能源行業(yè)的公共企業(yè)級區(qū)塊鏈平臺和分散式應用程序，這個平臺被稱為能源網(wǎng)鏈。1區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例Powerledger通過Powerledger,用戶可以設置購買方式和出售價格，以適當和期望的價格交易能源。用戶還可以將能量存儲在電池中，以便以后出售能獲取最大利潤。所有交易均被記錄在區(qū)塊鏈上，以確保更高的安全性。通過Powerledger,也可以進行環(huán)境商品和可再生能源信貸的交易。環(huán)境商品交易市場正在迅速發(fā)展，因此在確保不要將抵免額重復計算或濫用方面存在更多的壓力。2區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例SunchainSunchain的開發(fā)是為了使用戶能夠通過使用聯(lián)合體區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)技術來合并和共享本地太陽能，它是能量交換和滿足生產(chǎn)者與消費者的解決方案。Sunchain的區(qū)塊鏈架構是為可再生能源開發(fā)的，并且在智能電網(wǎng)中具有廣泛的應用。在Sunchain中，區(qū)塊鏈保留智能電表加密和簽名數(shù)據(jù)的記錄。3區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例Greeneum平臺Greeneum平臺是利用機器學習、區(qū)塊鏈、智能合約和物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的可再生能源平臺，目的是提供分散式應用程序，使用可再生能源的激勵措施及減少CO2排放的信用額度。通過集成的安全且分散的解決方案，Greeneum平臺完成了從中央并際拓撲向區(qū)域性社區(qū)生產(chǎn)和分銷轉變的挑戰(zhàn)。4區(qū)塊鏈＋能源互聯(lián)網(wǎng)案例WePower平臺WePower平臺是一個用于能源管理和交易解決方案的平臺，它引入了區(qū)塊鏈技術，提供各種工具，幫助用戶了解能源使用模式，尋找合適的可再生能源生產(chǎn)商，與他們進行數(shù)字簽約并監(jiān)控能源的產(chǎn)生。除此之外，WePower平臺還引入了一種稱為購電協(xié)議的