基于区块链技术的Insolar交互式能源系统介绍

使用区块链作为新技术的推动者，帮助公用事业跟上时代的步伐。

2016年4月，纽约布鲁克林居民区的邻居之间发生了第一次官方对等（P2P）能源交易。被称为布鲁克林微电网的房主拥有太阳能电池板能够以他们选择的价格和时间向邻居出售多余的能源。能源交易平台的提供商是LO3 Energy，这是一家总部位于纽约的初创公司，它使用区块链技术在仪表后面的同行之间实现P2P能源交易，即没有当地电力公司的监督。此时，区块链主要与比特币支付网络相关联，无需银行或其他中介机构即可实现P2P支付。然而，将“切断中间人”的想法应用于能源部门既具有创新性又具有破坏性。

此后，基于区块链的P2P交易平台的兴趣激增，仅在2017年就有超过120家创业公司筹集了超过3亿美元的资金。由于不断增加客户拥有的分布式能源（DER）采用的威胁，文章放大了P2P能源交易平台的影响，这些平台首先会削减公用事业收入流，然后最终完全超越行业。然而，两个主要因素抑制了无公用能源市场的愿景。首先，尽管由客户拥有的DER产生电力，但能源交易平台仍然需要基础设施（电线杆和电线）将电力分配给其同行，该同行仍然由当地公用事业公司拥有。其次，能源行业在世界大部分地区受到高度监管，而监管机构不允许消费者设定电价。

这种抑制因素的组合允许公用事业公司重新校准他们对传统电力系统即将进行的现代化努力的方法。公用事业公司可能会接受这些DER并利用它们来帮助提高整个电网的运营效率，而不是拒绝消费者采用DER并对其在配电系统中的渗透水平施加严格的限制。实现这一思想的概念是交互能量，其被定义为“经济和控制技术的结合，以提高电网的可靠性和效率。与P2P能源交易用例类似，能源交易仍将发生，但是，公用事业将成为这些交易的推动者，而不是旁观者。鉴于公用事业 - 客户关系向更具交互性的转变，区块链技术仍可用于提供有效的解决方案以促进交互式能源系统（TES）。

为何需要区块链？区块链是什么？

区块链是一个节点网络（类似于对等方），共享一个共同的交易数据库，称为分类账。对等体之间的事务被记录在块内，然后由网络内的对等体子集验证其正确性和有效性。所有验证对等方必须在验证过程中达成共识才能验证交易。一旦确实验证了所有块事务，就将块部署到公共分类账并链接到最后一个块，此后不能单方面修改事务。智能合约也是区块链的重要组成部分，可根据分类账的状态自动化同业之间的交易。智能合约作为分类账上的软件应用程序存在，根据分类帐上的数据自动执行对等方之间合同的业务逻辑。在TES的背景下，公用设施和大型电池能量存储系统所有者之间的智能合约可以指定在以固定价格在电网的特定部分中经历拥塞时使电池放电。电池输出的测量结果将被存储到分类帐中，并且在确认电池以约定的费率排出后，支付将被转移到电池所有者。

传统的区块链用例是为了缓解不同对等方之间的信任问题，这些问题可能不会相互信任但仍然必须协同工作。不可变的分类帐和智能合约的使用在很大程度上解决了这个信任问题。在现代公用事业寻求使用消费者DER来为电网增加灵活服务和容量的情况下，公用事业必须能够信任消费者能够贯彻他们的承诺。将消费者，公用事业和其他利益相关者连接在区块链上的公共平台上，允许公用事业公司让所有各方对其行为负责，并使其交易自动化。智能合约代表监督其分销系统上所有交易的公用事业，而不必一直直接参与，从而减轻处理复杂费率结构和向各利益相关者支付激励的主要痛点。此外，与上面提到的许多集中式系统不同，区块链本质上是分散的，并且不易受单点故障的影响。

可行的用例

智能电动汽车充电：全球公交网络的大规模电气化迫切推动无疑将对公用事业基础设施造成很大压力。在这种情况下，允许公用事业调整提供给电动汽车（EV）的费率的短期合同是一项必不可少的服务，可以减少电网资产的过度磨损。该用例还可以通过车辆到网格（V2G）技术来补充，以在网格内的各个点处提供大量分布式存储容量。P2P能源交易：在公用事业管理系统中，能源交易市场有可能纠正由太阳能引起的可变发电的高穿透性引发的电力不匹配。在当地激励DER的协调也可以减少峰值需求并提高公用电网的效率。为了确保交易不违反任何系统约束（转移装载，支线承载能力），这些值可以包括在智能合约的业务逻辑中，以使任何违规交易无效。

可行的平台：Insolar的交互式能源系统（TES）

Insolar是一家全球性技术公司，为各种行业（包括能源和电力系统）构建创新的区块链解决方案。Insolar区块链平台是一个开源的企业级平台，旨在提高全球共享业务网络的效率和透明度。这在交互能源的范围内很好地协调，这实际上是一个共享的商业网络。因此，Insolar开发了其TES，以便以世界上最高的区块链交易速度（20个节点每秒20，000个交易）在各种不同的能源消费者和消费者之间实现无缝和安全的能源交易和服务。平台基准测试表明，整个事务显示几乎接近线性的可伸缩性，因此，平台可能能够扩展到1000个节点每秒一百万个事务。

上图显示了Insolar TES的愿景。网络上的不同节点购买和销售灵活的能源服务，以共同优化整个电网的性能，从而为所涉及的所有利益相关者节省成本。电动汽车的集合商可以调节其充电率以适应意外的太阳能斜坡，而工业微电网可以预测未来一天的大量需求和来自邻近微电网的预购产品。另一方面，也可以向公用事业公司（称为配电系统运营商）提供诸如需求响应和电压调节等服务。Insolar专注于三个主要用例：智能电动汽车充电，智能需求响应和企业微电网。上面详细介绍了前两个，而企业微电网则针对大量客户，这些客户可以利用P2P能源市场来降低主电网的可靠性。