隨著能源結構加快轉(zhuǎn)型和電力體制改革進程的加速，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”綜合能源服務業(yè)務，推動公司由電能供應商向綜合能源服務商轉(zhuǎn)變的發(fā)展思路，并將綜合能源服務列入主營業(yè)務和新的利潤增長點，力求進一步推動“以電力為中心樞紐”的綜合能源服務模式的發(fā)展。綜合能源服務的發(fā)展模式主要分為兩大類：1）產(chǎn)業(yè)鏈延伸模式，多能源系統(tǒng)的規(guī)劃、建設和運行，實現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)化與利用；2）“售電+綜合服務”模式，綜合服務商業(yè)模式下涵蓋用能設計、規(guī)劃，為用戶提供能效與節(jié)能服務等增值類業(yè)務，形成電能轉(zhuǎn)化為主的能源交易。其中，第二類模式圍繞電能交易與能源增值服務，與第一類模式相比產(chǎn)業(yè)基礎要求較低，因此“售電+綜合服務”模式作為現(xiàn)階段綜合能源服務的主要發(fā)展方向。而電網(wǎng)公司在開拓綜合能源服務市場方面具有天然的優(yōu)勢，如：仍處于壟斷地位的輸配電網(wǎng)、承擔社會責任的大量自有售電公司、海量的用戶資源和用電數(shù)據(jù)、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工作高質(zhì)量和高效率的開展。

雖然綜合能源服務市場巨大，以此為契機有利于進一步推動電網(wǎng)公司的資源優(yōu)化配置和企業(yè)經(jīng)營模式的轉(zhuǎn)型，提升企業(yè)的社會競爭力。但隨著我國電力體制及電力市場的改革深入，由電力節(jié)能公司轉(zhuǎn)變而來的綜合能源服務公司也面臨著巨大的經(jīng)營壓力，其問題既在于市場經(jīng)驗的不足和市場激烈競爭的局面，也由于“源-網(wǎng)-售-荷”全環(huán)節(jié)的增值業(yè)務覆蓋下業(yè)務類型多、客戶需求差異大、協(xié)商機制和交易模式多樣化、交易的安全性和服務實時性要求高、運行體系管控難度大、社會對電網(wǎng)企業(yè)可信度要求高等問題。因此，需要研究如何建立綜合能源服務的市場運行與可信管控機制、綜合能源與綜合服務的運行匹配機制、電網(wǎng)供電主業(yè)務與其他增值業(yè)務的協(xié)調(diào)機制，從而進一步構建好綜合能源服務的運行管控體系，提升綜合能源服務協(xié)商機制的高效性、交易的安全性和服務實時性，確保各類用戶對綜合能源服務企業(yè)和相應業(yè)務的滿意度和信任度。

綜合能源服務是覆蓋全電力環(huán)節(jié)、全業(yè)務類型的全新增值服務類型，需要結合現(xiàn)有運營經(jīng)驗，采用新的模式、新的技術、新的方法來實現(xiàn)新的突破。而云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等關鍵技術支撐著融合了分布式及微電網(wǎng)技術的新型綜合能源服務模式的開展。其中，區(qū)塊鏈在智能合約、分布決策、協(xié)同自治、拓撲形態(tài)、交易監(jiān)管等方面與綜合能源服務的需求有著天然匹配性，通過區(qū)塊鏈技術可以保障綜合能源服務信息的準確性和及時性，提高服務質(zhì)量和服務效率。文獻構建了基于區(qū)塊鏈的電力現(xiàn)貨實時調(diào)度交易與監(jiān)管模型；文獻提出了基于區(qū)塊鏈技術的電力需求側響應資源交易整體框架；文獻設計了基于區(qū)塊鏈技術的能源互聯(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(qū)塊鏈技術在多能系統(tǒng)中的應用，為探討基于區(qū)塊鏈的綜合能源系統(tǒng)提供了理論參考。

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

因此，本文緊扣綜合能源和綜合服務兩大任務，從供能、用能和服務三個方面構建基于區(qū)塊鏈技術的綜合能源服務模型，分析綜合能源服務主體節(jié)點的功能以及綜合能源服務過程中節(jié)點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公司和自有的售電公司）、售電公司（特指民營類型）、用戶等不同類型節(jié)點間的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構和鏈間交互通信鏈路，保障區(qū)塊鏈支撐的綜合能源服務體系協(xié)商機制運行的高效性、交易安全性和服務實時性。

1 綜合能源服務場景分析

1.1 兩大任務—綜合能源與綜合服務

為進一步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中綜合能源服務的商業(yè)模式，構建多能互補下的“售電+綜合服務”應用場景，以及打造以電為中心、跨域平衡、綠色智能的區(qū)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(zhuǎn)型的支撐技術與服務模式，從而擴展綜合能源服務業(yè)務，引導用戶節(jié)能減排，形成以電網(wǎng)公司為主、民營售電公司為輔的綜合能源服務公司體系，構建一個安全、穩(wěn)定、可信的綜合能源服務模式。

綜合能源服務圍繞供能、用能和服務三個方面，是將能源銷售服務、分布式能源服務、節(jié)能減排與需求響應服務等三大類組合一起的能源服務模式，涉及綜合能源和綜合服務兩大任務，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作為綜合能源服務的兩大任務。其中綜合能源是由傳統(tǒng)能源供應商依托傳統(tǒng)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，實現(xiàn)多種能源相互轉(zhuǎn)化、分配、存儲和消費，實現(xiàn)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。而綜合服務是能源供應商向綜合能源服務商轉(zhuǎn)變，依托自身技術優(yōu)勢及配售電改革政策，形成一種新型的為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費的能源服務商業(yè)模式，具體涵蓋能源規(guī)劃設計、工程投資建設、多能源運營服務、投融資服務、購售電業(yè)務、數(shù)據(jù)交互業(yè)務、設備診斷、能效檢測等方面。二者共同構建了“以客戶為中心、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改革與能源結構轉(zhuǎn)型的國家政策，更加強化電源端與電網(wǎng)側的實時協(xié)同調(diào)度機制，優(yōu)化和提升電網(wǎng)公司和民營售電公司的綜合服務水平。

1.2 綜合能源服務模式分析

良好的綜合能源服務模式在推動電網(wǎng)公司轉(zhuǎn)型，豐富電網(wǎng)公司業(yè)務類型的同時，需要鼓勵用戶參與電能服務交易，提高用戶參與電能交易的積極性，實現(xiàn)可再生能源的高比例接入電網(wǎng)和促進大規(guī)模儲能系統(tǒng)的發(fā)展。因此，本文基于綜合能源服務兩大任務主體的特點、功能以及角色定位，構建了綜合能源服務模式，如圖 1 所示。

綜合能源服務模式著重研究各相關主體及其交互關系，依據(jù)綜合能源和綜合服務兩大任務主要分為綜合能源層、綜合服務網(wǎng)絡層和綜合服務業(yè)務層等三層，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(tǒng)，圍繞電能清潔高效的特點，推進其他能源與電能之間的單向轉(zhuǎn)化和存儲，以及其他多能源之間的單（或雙）向轉(zhuǎn)化和存儲，提高綜合能源系統(tǒng)可靠性，提升效率，降低系統(tǒng)的碳排放，提升經(jīng)濟型，推動了用戶側對綜合能源服務的需求，促進了綜合服務業(yè)務的產(chǎn)生。

2）綜合服務網(wǎng)絡層：根據(jù)綜合服務的交易主體，可將網(wǎng)絡中的節(jié)點具體分為能源、電網(wǎng)、售電公司、微網(wǎng)、儲能和用戶等幾類，并圍繞源、網(wǎng)、售、荷、儲間信息和能量的交互，形成為用戶提供綜合能源服務的網(wǎng)絡主體，構建以電網(wǎng)綜合能源服務公司為主、民營售電公司綜合能源服務部門為輔的綜合能源服務體系。

3）綜合服務業(yè)務層：綜合能源服務業(yè)務包括供電業(yè)務、設備維護、能效檢測與節(jié)能設計、數(shù)據(jù)交易以及分布式能源服務（如電動汽車充電服務、光伏新能源服務、儲能）等。其中：a）供電業(yè)務：供電業(yè)務是綜合服務業(yè)務的基礎，最終實現(xiàn)用戶更好的用電體驗，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)務逐漸向末端延伸，例如：將設備維護（與能效檢測）的業(yè)務逐步擴展到工廠、居民小區(qū)、校園等；c）能效檢測與節(jié)能設計：對于部分大用戶，可以申請讓綜合能源服務公司為其提供能效檢測，通過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，同時告知節(jié)能空間并推薦節(jié)能設備，制定節(jié)能方案；d）數(shù)據(jù)交易：包括各類用電數(shù)據(jù)和節(jié)能數(shù)據(jù)等可供交易的有價值數(shù)據(jù)；e）分布式能源服務：以分布式光伏發(fā)電和就近能量交易為主。

2 基于區(qū)塊鏈的綜合能源服務模型

2.1 綜合能源服務區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構

將區(qū)塊鏈技術與可持續(xù)發(fā)展融合，是未來科技、金融發(fā)展的趨勢，而能源電力系統(tǒng)的發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展最重要的指標之一。因此，在國內(nèi)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(qū)塊鏈技術應用于能源電力系統(tǒng)有重要意義。“售電+綜合服務”作為綜合能源服務模式的重要實現(xiàn)模式，其參與主體多、實施業(yè)務類型多、交易信息量大等特點在具體實施過程中存在可靠性、安全性以及交易不可追溯性等問題，而區(qū)塊鏈分布式記賬、防篡改的特點能夠?qū)ⅰ笆垭?綜合服務”過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、信息泄露、交易不可靠以及交易漏洞的風險。

同時區(qū)塊鏈技術包括應用層、合約層、激勵層、共識層、網(wǎng)絡層和數(shù)據(jù)層六層模型可以很好的融入到綜合能源服務中，其中：1）應用層支撐各類綜合能源服務業(yè)務；2）合約層監(jiān)督、記錄各綜合能源服務主體間具體合約的履行（通常為能源交易與增值數(shù)據(jù)交易合約）；3）激勵層制定各綜合能源服務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可行的交易共識；5）網(wǎng)絡層構建點對點的分布式綜合能源服務網(wǎng)絡架構；6）數(shù)據(jù)層實現(xiàn)綜合能源服務數(shù)據(jù)的采集、計算、存儲等底層運行支撐。因此，基于區(qū)塊鏈技術實施綜合能源服務，有利于保障交易的可靠性，促進能源互聯(lián)網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

目前，已有的基于區(qū)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(qū)塊鏈技術在單鏈架構下存在性能、容量、隱私、隔離性、擴展上的瓶頸，無法滿足電力系統(tǒng)綜合能源服務應用場景的充分實現(xiàn)，而文獻［31］提出的基于哈希錨定的主從多鏈模型，以一條主鏈和多個從鏈的形式滿足多樣化數(shù)字資產(chǎn)的分類及處理；而Multichain是一種能夠構建主-從類型多鏈的區(qū)塊鏈技術，可為企業(yè)建立獨立可信的分布式賬本，支撐多鏈技術的延伸。

綜上所述，結合綜合能源服務應用場景中源、網(wǎng)、售、荷對去中心化程度的要求不同，設計了“多鏈”技術支撐下的綜合能源服務區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構，如圖2所示，采用“多鏈”形式實現(xiàn)源-網(wǎng)-售-荷各主體內(nèi)部可信及協(xié)同自治，確保源-網(wǎng)-售-荷主體間信息公開、可信互聯(lián)，進一步保障綜合能源服務應用的可追溯性和安全高效性，深入研究綜合能源服務場景與區(qū)塊鏈技術的匹配性（其中，多鏈指 Multichain 類型的私鏈，“多鏈”指多重私鏈+聯(lián)盟鏈的形式）。

由區(qū)塊鏈技術支撐下的綜合能源服務網(wǎng)絡具有匿名性和公開性的雙重特點，即實現(xiàn)匿名的交易雙方節(jié)點互信，信息公開。圖2所示的綜合能源服務區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構以“多鏈”的形式實現(xiàn)信息互聯(lián)。該網(wǎng)絡架構具有能源、電網(wǎng)、售電公司以及用戶四類主節(jié)點，其中，1）能源節(jié)點包括冷、熱、電、氣、石油五種類型分節(jié)點，節(jié)點間進行能源互補，最終實現(xiàn)源節(jié)點協(xié)同；2）電網(wǎng)節(jié)點具有調(diào)度、綜合能源服務等多類功能，依據(jù)功能又可進一步進行劃分；3）售電公司節(jié)點主要考慮其綜合能源服務功能；4）用戶節(jié)點又具體分為工業(yè)用戶、商業(yè)用戶、微網(wǎng)用戶、居民用戶以及電動汽車類儲能用戶等幾種類型。

各主節(jié)點與其從節(jié)點間采用多鏈架構形成可信的“主-從”私有鏈模型，主節(jié)點間又采用聯(lián)盟鏈的形式實現(xiàn)信息公開互聯(lián)共享，其中綜合能源服務衍生的數(shù)據(jù)保存在各從節(jié)點的私鏈中，各個私鏈又根據(jù)節(jié)點的類型連成主鏈。參考多鏈中對權限的定義規(guī)則，設置各主節(jié)點擁有所在主-從鏈的管理員權限，包括對主（從）鏈區(qū)塊數(shù)的設定發(fā)布、連接交易網(wǎng)絡中的其它主節(jié)點、上傳交易需求及發(fā)布資產(chǎn)、下載接收其它主節(jié)點發(fā)布的交易信息、流管理的設置等；各內(nèi)部從節(jié)點僅具有連接各自主節(jié)點、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(shù)據(jù)、結果等）。

在聯(lián)盟鏈中，主節(jié)點主要負責管理、傳輸、存儲的業(yè)務。當數(shù)據(jù)交易完成及資產(chǎn)發(fā)布后，主節(jié)點a廣播交易數(shù)據(jù)資產(chǎn)并發(fā)送該資產(chǎn)至擁有查看權限的主節(jié)點b，主節(jié)點b接收該資產(chǎn)并內(nèi)部廣播至各從節(jié)點，擁有交易能力的從節(jié)點進行資產(chǎn)計算，反饋交易結果至主節(jié)點，由主節(jié)點b與交易需求主節(jié)點a進行交易的對接并由對應從節(jié)點執(zhí)行交易。同時賦予政府監(jiān)管權限即政府擁有對各主節(jié)點交易數(shù)據(jù)查看的權限，可以隨時查看并溯源。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡支撐著綜合能源服務系統(tǒng)的安全高效運行，依據(jù)綜合能源和綜合服務兩大任務分為兩大部分。

1）綜合能源部分：由于綜合能源服務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(diào)、共同整合，電網(wǎng)的調(diào)度節(jié)點承擔著綜合能源中電能傳輸?shù)恼{(diào)度分配任務。對于某一時段多源端對電能供給的分配情況，用戶主節(jié)點將電能需求整合傳達給電網(wǎng)主節(jié)點，通過其調(diào)度從節(jié)點的計算，由電網(wǎng)主節(jié)點與源端主節(jié)點進行電能協(xié)商，并通過源端各從節(jié)點協(xié)商確定供能的比例；對于大型工業(yè)用戶與源端的直購電，由大型用戶所在的用戶綜合服務從節(jié)點發(fā)送直購電請求，經(jīng)由用戶綜合服務主節(jié)點與源端節(jié)點進行交易，而對于普通居民用戶則由其所在區(qū)域的用戶綜合服務從節(jié)點進行電能交易方式的制定，并提交電能交易方案請求至用戶綜合能源服務主節(jié)點進行外部交易協(xié)商；在電能交易中源端需要與電網(wǎng)節(jié)點共同協(xié)商直購電中供電的具體比例，通過電網(wǎng)調(diào)度從節(jié)點制定電能調(diào)度方案并進行傳輸；

2）綜合服務部分：由電網(wǎng)及其它民營售電公司的綜合能源服務公司從節(jié)點為用戶提供各類服務，另外各交易主體將自身的用電等相關數(shù)據(jù)打包進各自私鏈，并通過主節(jié)點進行數(shù)據(jù)交易。

2.2 綜合能源服務鏈上交易模型

區(qū)塊鏈技術便于開發(fā)者在底層開發(fā)平臺的基礎上開發(fā)出產(chǎn)品和應用。通過基于2.1節(jié)分析綜合能源服務對去中心化程度的要求，發(fā)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術的綜合能源服務模型并不適合采用單鏈或完全私有鏈的方式進行，因此，在研究Multichain技術的基礎上，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對安全性、高效性、可靠性的需求，也使得整個綜合能源服務場景開放共享。因此，為更好表現(xiàn)綜合能源服務區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構的鏈間關系，構建了綜合能源服務鏈上交易模型如圖 3 所示。

綜合能源服務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-從多鏈以及用戶綜合服務主-從多鏈，形成由其主鏈互聯(lián)即聯(lián)盟鏈的形式構成整個綜合能源服務區(qū)塊鏈信息交互網(wǎng)絡，同時，給予政府監(jiān)管權限，管控各主鏈間的服務交易信息的可靠性。

主要交易流程如下：

電網(wǎng)（及民營售電公司）廣播服務信息至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，包括可供服務的類型、要求、價格等，各主（從）節(jié)點接收同步服務信息至各自主（從）鏈中；用戶 i 從鏈計算所需服務要求，上傳至其用戶綜合服務主鏈，主鏈整合一段時間（通常為15分鐘）內(nèi)服務請求，按用戶直購電業(yè)務、普通供電業(yè)務（從電網(wǎng)或售電公司處購電）、輔助服務業(yè)務三類進行劃分，廣播至全網(wǎng)絡；源端、售電公司和電網(wǎng)接收到所屬業(yè)務類別的交易信息，由其主鏈判別并反饋是否接收服務請求，若接收該服務請求，整合服務交易信息，分發(fā)至執(zhí)行從鏈，由對應的從鏈計算分析，將交易結果通過其主鏈廣播至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，并由主鏈與服務主體進行交易對接；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執(zhí)行的主體，其業(yè)務可分為供電業(yè)務與其他服務業(yè)務。供電業(yè)務作為主要服務業(yè)務，當用戶從鏈發(fā)出供電業(yè)務請求，由用戶綜合服務主鏈整合同一時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(diào)度從鏈與源端協(xié)同主鏈達成電量、電價以及調(diào)度的一致性；若為節(jié)能設計、設備維護等其它服務業(yè)務，則由電網(wǎng)主鏈（或售電公司主鏈）以及其綜合能源服務從鏈達成服務交易的一致性，最終每筆交易的執(zhí)行，需要打包在各交易鏈中存儲并廣播。

3 綜合能源服務業(yè)務模式與共識機制

3.1 綜合能源服務業(yè)務模式分析

基于區(qū)塊鏈技術的綜合能源服務模型實現(xiàn)了綜合能源服務與區(qū)塊鏈技術的高效融合，保障了綜合能源橫向多源互補，綜合服務安全高效運行。但由于綜合能源服務主體的多樣性和服務業(yè)務的復雜性，需結合區(qū)塊鏈技術深入探討服務主體間信息交互的網(wǎng)絡拓撲結構，以及交易達成所需的共識機制。為分析不同節(jié)點間業(yè)務的交互類型，構建了如圖5所示的業(yè)務主體間能量與信息的交互關系。

其中，業(yè)務①為綜合能源服務的基礎業(yè)務，該業(yè)務的流向與能量流相對應，而且業(yè)務①的發(fā)生也伴隨著業(yè)務⑤的產(chǎn)生，業(yè)務⑤由電能交易的各類主體提供，作為電能交易預測的參考。綜合能源服務公司向各類用戶提供②③④類擴展業(yè)務，向微網(wǎng)用戶提供業(yè)務⑥等。

同時，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方面：

1）“源-網(wǎng)”主體間的交互：能量從源端通過電網(wǎng)輸配至用戶側，源-網(wǎng)間進行電量、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)務的民營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)進行輸配；

3）“源-荷”主體間的交互：工業(yè)用戶（通常為 35kV及以上的大工業(yè)用戶）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用戶，同時微網(wǎng)用戶可以將多余的電能出售給電網(wǎng)公司，而電網(wǎng)公司向各用戶提供其他擴展業(yè)務；

5）“售-荷”主體間的交互：與“網(wǎng)-荷”主體間的交互過程類似；

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

3.2 綜合能源服務共識機制（PoSS）

在綜合能源服務系統(tǒng)中，首先在綜合能源方面，多個源端應與電網(wǎng)公司的調(diào)度部門協(xié)商，確定電能調(diào)度供給的分配比例；售電公司或大型工業(yè)用戶從源端處直接購電時，應協(xié)商確定其交易方案。其次，在綜合服務方面，節(jié)點雙方以點對點的交互模式協(xié)商達成方案。對于上述協(xié)商過程的實現(xiàn)，在基于區(qū)塊鏈技術的底層架構中需要制定合適的主體間共識寫入共識層中。目前，區(qū)塊鏈技術主要應用PoW、PoS以及 DPoS等共識機制，其原理與綜合能源服務中各個節(jié)點權限不同的特點相駁。因此，根據(jù)綜合能源服務中各個節(jié)點的重要程度不同，基于 PoS 共識提出了適用于綜合能源服務系統(tǒng)的改進共識機制PoSS（proof ofsharing-stake）。

在綜合能源和綜合服務中，二者對于共識機制的需求不同，相對而言綜合服務雖然交互模式多，但基本上是點對點的協(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(jù)綜合服務與綜合能源的不同特點分為 PoSS（a）—點對點共識機制與 PoSS（b）—多主體共識機制。

從綜合服務方面考慮，采用 PoSS（a）共識旨在構建一個點對點的交互模式，交互雙方在達成一致后便可以完成相應服務。節(jié)點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：

1）B2B 間的共識機制：源、網(wǎng)、售主體間的服務共識主要采用 B2B 的方式，交易主體間達成共識的內(nèi)容分為能量交易和數(shù)據(jù)交易兩大類。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(shù)據(jù)交易，各從節(jié)點將某一時段T內(nèi)的用電數(shù)據(jù)和節(jié)能數(shù)據(jù)進行整合，并分為可供交易的有價值數(shù)據(jù)和本地留存數(shù)據(jù)，然后將該周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進行哈希求得總哈希值；對于可供交易的有價值數(shù)據(jù)，進行哈希打包成區(qū)塊后加入到該節(jié)點對應的私鏈并加密上傳至其主鏈；將本地留存數(shù)據(jù)進行留底保存，打包存入各自私鏈。B2B 共識達成數(shù)據(jù)交易主要指源、網(wǎng)、售間對過去一段時間產(chǎn)生的可供交易的有價值數(shù)據(jù)進行交易共識的達成，點對點達成交易即可。

如調(diào)度從節(jié)點可向源端太陽能電廠等從節(jié)點購買其一年內(nèi)的售電及發(fā)電量等有價值數(shù)據(jù)進行下一階段該電廠調(diào)度方面的預測等，有助于電網(wǎng)調(diào)度調(diào)整之后的調(diào)度方案，該數(shù)據(jù)交易的達成通過主節(jié)點傳送信息從而確認。

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）主體間服務交易。電網(wǎng)、售電公司作為提供綜合服務的主體與用戶達成服務交易共識，包括電能交易、能效檢測與節(jié)能服務、數(shù)據(jù)交易服務等。B2C服務共識的實質(zhì)是點對點服務。如小區(qū)級的居民用戶從節(jié)點a需要提供全方位的節(jié)能協(xié)助服務，幫小區(qū)內(nèi)住戶改進用能設備，其提交服務請求由主節(jié)點廣播至全網(wǎng)絡，民營售電公司b的綜合能源服務從節(jié)點下載并反饋接受服務請求的信息，由雙方主節(jié)點確認協(xié)商達成交易。對于數(shù)據(jù)交易，同 B2B 采用相同的數(shù)據(jù)分類方法并將數(shù)據(jù)哈希后打包到從鏈，利用主節(jié)點之間的交互實現(xiàn)數(shù)據(jù)交易。

3）C2C 間的共識機制：C2C 共識機制主要指微網(wǎng)用戶為周邊的居民用戶提供電能以及雙方有價值數(shù)據(jù)的交易的點對點許可共識。在進行電能交易的同時希望獲得周邊居民用戶的用電數(shù)據(jù)和節(jié)能數(shù)據(jù)，其中電能交易和數(shù)據(jù)交易方案都由交易雙方自行擬定并通過主節(jié)點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題。PoSS（b）共識的達成需綜合考慮 n 個節(jié)點（n》2）在一個時段 T 內(nèi)的電能交易量 W、提供的綜合能源服務項數(shù) N、在具體某項服務中的貢獻程度 D、以及社會重要程度的系數(shù) S，進而去確定各個節(jié)點的投票權重值 V，任何節(jié)點的投票權重值 V 不能超過50%。按照以上要求給出了這些考慮因素下的數(shù)學描述，用以計算各個節(jié)點的投票權重值 V，其中 Vi為 Vi′的修正值。數(shù)學描述如下：

對于源端、電網(wǎng)公司、售電公司間的能源交互，當多源端通過電網(wǎng)進行調(diào)度時，各源端節(jié)點對于某一時段 T 的供電量分配需達成共識，交易的源節(jié)點與電網(wǎng)公司調(diào)度節(jié)點進行協(xié)商后將方案廣播至全網(wǎng)絡，源端所有節(jié)點以及電網(wǎng)公司調(diào)度節(jié)點根據(jù) PoSS（b）共識機制對時段 T 內(nèi)的Wi、Ni、Si、Di進行統(tǒng)計，依據(jù)公式（1）和（2）計算參與投票的節(jié)點權重值 Vi，并對該方案進行投票，當?shù)闷甭食^ 50%時，該方案通過；當?shù)闷甭饰闯^ 50%時，重新擬定方案再進行上傳。如民營售電公司選擇從源端處直購電時，將兩者協(xié)商的電能交易方案廣播至全網(wǎng)絡，源端所有節(jié)點、電網(wǎng)調(diào)度節(jié)點及民營售電公司節(jié)點根據(jù) PoSS（b）共識計算參與投票的節(jié)點權重值 Vi，對該方案進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區(qū)塊鏈網(wǎng)絡架構在運行場景上具有一定復雜度，因此驗證基于“多鏈”的綜合能源服務模型的可行性成為實踐研究方案的重點。因而，本文基于 Multichain 技術的基礎上構建了主-從多鏈模型架構，為簡化模型驗證所需的大量設備，選取電網(wǎng)主-從多鏈進行節(jié)點可行性分析及驗證。

配置網(wǎng)絡環(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)境并進行軟件配置以及區(qū)塊鏈環(huán)境搭建。通過三臺系統(tǒng)配置為64位4G運行內(nèi)存的windows7電腦來實現(xiàn)電網(wǎng)主-從多鏈的運行、連接、權限配置以及以資產(chǎn)形式進行信息的傳遞的模式，驗證模型單個主-從節(jié)點運行的可行性。

具體操作如下：

在xampp運行的條件下，分別配置三臺電腦的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡環(huán)境，通過命令窗口進行多鏈的創(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，并自動配置主鏈的端口，設置 TestChain 為全節(jié)點鏈，權限包括區(qū)塊發(fā)布、管理員、連接、發(fā)送、接收、資產(chǎn)發(fā)布、流管理。同時配置另外兩臺電腦為電網(wǎng)從節(jié)點，以調(diào)度從節(jié)點（鏈名為 Chain01，IP 為 192.168.1.2）和綜合能源服務公司從節(jié)點（鏈名為Chain02，IP為192.168.1.3）為例。兩條從鏈分別通過指令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(jié)點的全部權限，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(jié)點的建立（以電網(wǎng)主節(jié)點為例）

2）從節(jié)點向主節(jié)點發(fā)出連接申請（以 Chain01 為例）

3）主節(jié)點接受申請并設置從節(jié)點權限

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

以 B2B 中電網(wǎng)節(jié)點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，與源端進行電能的交易，交易達成后，由從鏈 Chain01 進行調(diào)度計劃的制定并提交調(diào)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(nèi)部的主要操作如圖 10、圖11、圖 12 所示（以 Chain01 調(diào)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(diào)度交易方案， 主鏈TestChain 接收調(diào)度方案并下載

通過搭建主-從多鏈平臺，并模擬電網(wǎng)主-從多鏈節(jié)點的連接及信息交互，能夠驗證基于“多鏈”的綜合能源服務模型中單個主-從多鏈的可行性，即驗證了區(qū)塊鏈技術運用于售電+綜合能源服務具有可行性，但本文基于區(qū)塊鏈技術的完整綜合能源服務平臺的搭建由于設備硬件的需求暫時無法完成，接下來將進一步完善模型場景的搭建，探究將區(qū)塊鏈技術運用于綜合能源服務所存在的障礙。

5 總結與展望

本文研究了基于區(qū)塊鏈技術的綜合能源服務運行模式，通過分析區(qū)塊鏈技術的特點，及綜合能源服務場景的需求，參考Multichain和主從多鏈的概念，采用“多鏈”的方式，構建了基于區(qū)塊鏈技術的綜合能源服務網(wǎng)絡架構以及綜合能源服務鏈上交易模型，探討綜合能源服務區(qū)塊鏈技術的匹配性，以“售電+綜合服務”為主要研究點，從綜合能源、綜合服務兩個方面深入研究，提出適用于綜合能源服務場景的PoSS服務共識機制，進一步探討基于區(qū)塊鏈的綜合能源服務機制。同時，搭建基于Multichain平臺的電網(wǎng)主-從多鏈模型，對單個主-從多鏈的實現(xiàn)進行了驗證。而隨著區(qū)塊鏈概念的不斷普及，區(qū)塊鏈技術將長久快速地發(fā)展，以此為基礎將進一步研究基于區(qū)塊鏈的綜合能源服務，使搭建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡更為清晰，愈發(fā)高效地協(xié)調(diào)利用綜合能源，使得提供的綜合服務也趨向于多樣化，并將鏈上的節(jié)點更為細化地分類，不斷擴大研究的應用范圍，為未來研究綜合能源服務場景提供參考。
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