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区块链在电力交易清分结算的应用

北极星售电网  来源:朗新研究院  作者:李涛  2021/1/26 8:38:15  我要投稿  
所属频道: 电力交易   关键词: 电力交易 电力现货市场 区块链

北极星售电网讯:随着区块链技术被提升到国家战略层面并纳入“新基建”的范围,区块链在各行业的落地应用迅速受到前所未有的重视,区块链将分布式数据存储、点对点传输、共识机制和加密算法等技术集成,可有效防止数据在系统流转过程中的造假行为,从而构建可信公平的数据市场。

(来源:微信公众号“朗新研究院”ID:Longshine-R 作者:李涛)

随着我国电力市场化交易体系的逐步完善,交易品种的逐步丰富,对建设安全、公平、可信、高效的市场交易环境提出了更高的要求。针对目前电力交易过程中多市场主体协同效率低、信任缺失等问题,区块链将能够在其中发挥重要作用,碰撞出新的火花。本文将结合电力交易信息化项目实践,简要分享区块链在电力交易清分结算中的应用。

【名词解释】1、日清分,根据现货交易出清结果和电力采集数据,每日对市场交易主体的电能电费进行结算。2、月结算,按月对日清分结果进行累加,同时对基本电费、代征电费、力调电费、辅助服务费输配电费等费用进行结算。3、年清算,在年度有调价或年度各分量有调整时在年底统一进行清算。

一、电力交易市场的特点

电能作为一种特殊的商品,区别于普通的零售商品,具有生产与使用同时进行和无实物可见的特性。随着我国新一轮电力体制改革的深入推进,已初步形成多买多卖的电力交易市场格局,并呈现出以下特点:

1、市场参与者多

首先电能从生产到使用要经历发电、输电、变电、配电、用电等众多环节,涉及的参与者有发电企业(电厂)、电网企业、配售电公司、批发用户及零售用户等;其次,电的传输取决于电力潮流,不同于普通商品可以选择运输方向,电力交易不能像普通商品一样一对一的交易,需要电力交易中心来组织交易;再次,电力交易市场还受到来自政府相关部门的监管。 

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图1:电力交易市场主体关系图

2、交易品种丰富

电力的生产和使用需要实时平衡,发用电不平衡会导致频率、电压偏离正常范围,影响电能质量和电力系统安全,而且电能量不能大量存储,电能量的购买、交割同时发生。基于以上特点,电力交易市场的设计是按时间渐进实现供需平衡,我国电力交易市场涉及的交易品种主要包括以价差合约为主的中长期市场,现货市场和辅助服务市场,中长期市场又包括年度集中交易、月度集中交易、基数合约交易、双边协商交易和挂牌交易,现货市场又包括日前市场交易、日内市场交易和实时市场交易。

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图2:电力交易市场构成(引自《广东电力市场模拟交易平台》宣贯培训材料)

3、结算复杂、结算周期长、结算频率高

不同于普通商品交易的“一手交钱、一手交货”,电力交易结算更为复杂。首先,电力交易结算对象涉及发用两侧多市场主体,包括发电侧的发电企业和用电侧的批发用户、售电公司、零售用户;其次,从结算费用种类来看,包括中长期合约电费、日前交易费、实时交易电费、输配电费和辅助服务费等。而且随着电力现货交易业务的开展,每15分将会形成一个电价,交易结算的频率上升,数据量也呈指数级增加。另外,随着电力市场化交易业务的开展,电费结算由原有的月结算变为日清分1、月结算2、年清算3,交易结算业务一直都在进行,清分结算周期长,结算频率高。

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图3:现货交易时序图

二、电力市场化交易清分结算业务及其痛点

电力市场化交易清分结算与传统用电客户电费结算相比更加复杂,以现货交易清分结算为例,业务包括日清分和月结算,即以每15分钟为一个结算时段,按日进行市场化交易结果清算,生成日清算账单。按月进行市场化交易电费结算,生成月结算账单,并向市场主体发布。

目前现货市场详细的清分结算流程如下图所示:

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图4:电力现货市场结算流程图

日清分,在进行日清分之前,首先需要从多个业务部门汇集结算所需的电价、交易申报数据、交易出清结果、抄表数据和客户档案数据等,在所有数据完整无误之后分别开始清分工作,在各自清分完成之后核对清分的结果,并对结果异常进行处理。

月结算,月结算工作由一个交易中心结算,其余业务部门核对,确认结果无误后向市场主体公布结果。

观察以上流程我们不难发现,从信息化支撑的角度来看,传统中心化架构下整个清分结算流程会面临以下具体的问题:

1)不能满足现货交易对结算业务效率的要求。现货交易要求“日清分,月结算”,对结算业务效率要求很高,现有结算流程参与方多,整个清分结算流程涉及电网公司内部多个业务部门,日清分业务需要多部门执行后核对,月结算业务也需要多个部门核对才能保证资金结算结果的正确性。随着现货交易的普及推广,给电网企业带来了工作压力的同时,现有信息化应用也不能很好的满足现货交易结算的时效性要求。

2)结算周期长、系统集成复杂度高。一方面,因结算业务流程环节多,业务流程复杂,加上多市场主体协同困难,所以结算周期自然延长;另一方面,清分结算数据需多业务系统提供,各业务系统通过数据集成交互来实现结算数据的归集,数据在各业务系统冗余存储,这需要大量的数据核对检验工作才能保证各方的数据一致性,导致系统集成复杂度高,也带来大量的系统运维工作。

三、基于区块链的电力交易清分结算体系设计思路

鉴于电力市场化交易清分结算的业务特点及其存在的现实痛点,区块链技术的“分布式账本、共识机制、智能合约”等功能,能够在电力市场化交易清分结算中发挥重要作用,能够提升交易结算效率,缩短结算周期,同时降低系统集成复杂度,基于区块链的电力交易清分结算体系将是未来建立高效、公平、开放电力市场的关键支撑。

区块链的类型包括公有链、私有链和联盟链三种,结合电力交易清分结算业务的特点,联盟链是构建基于区块链的电力交易清分结算体系最适合的选择,因为联盟链相比公有链有更快的处理速度,相比私有链又具备去中心和防篡改的特性。

区块链清分结算体系总体设计思路是在电力内网以联盟链为基础,建设电网企业内部多业务部门的区块链清分结算体系,基于分布式账本和共识算法建设可信任交易结算体系;基于智能合约简化清分结算流程,提升业务效率,提高结果准确性和可信度。

基于区块链清分结算总体设计框架如下图:

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图5:基于区块链的清分结算总体架构图

首先,将内部参与方各部门各自负责的清分结算数据“上链”,通过多个节点的分布式记账来保障相互校验,确认了各方数据最后没有被篡改过的,保证结算数据的真实性,建设可信任的交易结算。

其次,通过智能合约自动执行清分结算,因为区块链是一个分布式账本,未固定由某单一主体执行,而智能合约其本质上是一个自动运行的程序。传统清分结算是在各部门原始清分结算数据汇集完整之后,各部门分别计算,然后对各方结果检核比对,确保清分结算结果的正确性,现在,通过智能合约的方式,当原始清分结算数据满足智能合约运行条件就可以自动执行,生成电费结算结果,由此避免了各部门的反复计算核对,大大减少了业务部门的工作量,降低了系统集成的复杂度,同时智能合约可追踪不可逆转的特性,也保证了结算结果的准确性。

最后,在电费结算结果生成之后,将电费结果数据完整地从链上导出,写入链外的关系型数据库(如MySQL),构建链上数据的“镜像”,然后基于关系型数据库对电费结算结果进行数据查询和统计分析等应用,灵活应对各类数据应用需求。

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