綜合能源服務(wù)圍繞供能、用能和服務(wù)三個方面，是將能源銷售服務(wù)、分布式能源服務(wù)、節(jié)能減排與需求響應(yīng)服務(wù)等三大類組合一起的能源服務(wù)模式，涉及綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)，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(wù)作為綜合能源服務(wù)的兩大任務(wù)。其中綜合能源是由傳統(tǒng)能源供應(yīng)商依托傳統(tǒng)能源供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)用比例具有重要意義。而綜合服務(wù)是能源供應(yīng)商向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)變，依托自身技術(shù)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(wù)商業(yè)模式，具體涵蓋能源規(guī)劃設(shè)計、工程投資建設(shè)、多能源運營服務(wù)、投融資服務(wù)、購售電業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)交互業(yè)務(wù)、設(shè)備診斷、能效檢測等方面。二者共同構(gòu)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的國家政策，更加強化電源端與電網(wǎng)側(cè)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(wù)水平。

1.2綜合能源服務(wù)模式分析

良好的綜合能源服務(wù)模式在推動電網(wǎng)公司轉(zhuǎn)型，豐富電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)類型的同時，需要鼓勵用戶參與電能服務(wù)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(wù)兩大任務(wù)主體的特點、功能以及角色定位，構(gòu)建了綜合能源服務(wù)模式，如圖 1 所示。

綜合能源服務(wù)模式著重研究各相關(guān)主體及其交互關(guān)系，依據(jù)綜合能源和綜合服務(wù)兩大任務(wù)主要分為綜合能源層、綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層和綜合服務(wù)業(yè)務(wù)層等三層，具體如下：

1）綜合能源層：由冷、熱、電、天然氣、石油構(gòu)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(cè)對綜合能源服務(wù)的需求，促進了綜合服務(wù)業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。

2）綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層：根據(jù)綜合服務(wù)的交易主體，可將網(wǎng)絡(luò)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(wù)的網(wǎng)絡(luò)主體，構(gòu)建以電網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司為主、民營售電公司綜合能源服務(wù)部門為輔的綜合能源服務(wù)體系。

3）綜合服務(wù)業(yè)務(wù)層：綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)包括供電業(yè)務(wù)、設(shè)備維護、能效檢測與節(jié)能設(shè)計、數(shù)據(jù)交易以及分布式能源服務(wù)（如電動汽車充電服務(wù)、光伏新能源服務(wù)、儲能）等。其中：a）供電業(yè)務(wù)：供電業(yè)務(wù)是綜合服務(wù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，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(shè)備維護：將電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)逐漸向末端延伸，例如：將設(shè)備維護（與能效檢測）的業(yè)務(wù)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(shè)計：對于部分大用戶，可以申請讓綜合能源服務(wù)公司為其提供能效檢測，通過檢測了解其耗能設(shè)備的能源利用率，并為其出示相應(yīng)的檢測報告，同時告知節(jié)能空間并推薦節(jié)能設(shè)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(wù)：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(wù)模型

2.1 綜合能源服務(wù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

將區(qū)塊鏈技術(shù)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(biāo)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(shù)應(yīng)用于能源電力系統(tǒng)有重要意義。“售電+綜合服務(wù)”作為綜合能源服務(wù)模式的重要實現(xiàn)模式，其參與主體多、實施業(yè)務(wù)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(wù)”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(dǎo)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(fēng)險。

同時區(qū)塊鏈技術(shù)包括應(yīng)用層、合約層、激勵層、共識層、網(wǎng)絡(luò)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(wù)中，其中：1）應(yīng)用層支撐各類綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)；2）合約層監(jiān)督、記錄各綜合能源服務(wù)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(wù)主體參與交易的激勵指標(biāo)；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(luò)層構(gòu)建點對點的分布式綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；6）數(shù)據(jù)層實現(xiàn)綜合能源服務(wù)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(shù)實施綜合能源服務(wù)，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(yīng)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(shù)在單鏈架構(gòu)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(wù)應(yīng)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(gòu)建主-從類型多鏈的區(qū)塊鏈技術(shù)，可為企業(yè)建立獨立可信的分布式賬本，支撐多鏈技術(shù)的延伸。

綜上所述，結(jié)合綜合能源服務(wù)應(yīng)用場景中源、網(wǎng)、售、荷對去中心化程度的要求不同，設(shè)計了“多鏈”技術(shù)支撐下的綜合能源服務(wù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，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(wù)應(yīng)用的可追溯性和安全高效性，深入研究綜合能源服務(wù)場景與區(qū)塊鏈技術(shù)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(shù)支撐下的綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)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(wù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以“多鏈”的形式實現(xiàn)信息互聯(lián)。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(wù)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(wù)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(gòu)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(wù)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(quán)限的定義規(guī)則，設(shè)置各主節(jié)點擁有所在主-從鏈的管理員權(quán)限，包括對主（從）鏈區(qū)塊數(shù)的設(shè)定發(fā)布、連接交易網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(quán)限（資產(chǎn)指交易的數(shù)據(jù)、結(jié)果等）。

在聯(lián)盟鏈中，主節(jié)點主要負(fù)責(zé)管理、傳輸、存儲的業(yè)務(wù)。當(dāng)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(quán)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(jié)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(yīng)從節(jié)點執(zhí)行交易。同時賦予政府監(jiān)管權(quán)限即政府擁有對各主節(jié)點交易數(shù)據(jù)查看的權(quán)限，可以隨時查看并溯源。

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

1）綜合能源部分：由于綜合能源服務(wù)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(dān)著綜合能源中電能傳輸?shù)恼{(diào)度分配任務(wù)。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(wù)從節(jié)點發(fā)送直購電請求，經(jīng)由用戶綜合服務(wù)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(wù)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(wù)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(wù)部分：由電網(wǎng)及其它民營售電公司的綜合能源服務(wù)公司從節(jié)點為用戶提供各類服務(wù)，另外各交易主體將自身的用電等相關(guān)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(wù)鏈上交易模型

區(qū)塊鏈技術(shù)便于開發(fā)者在底層開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)出產(chǎn)品和應(yīng)用。通過基于2.1節(jié)分析綜合能源服務(wù)對去中心化程度的要求，發(fā)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綜合能源服務(wù)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(shù)的基礎(chǔ)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(wù)對安全性、高效性、可靠性的需求，也使得整個綜合能源服務(wù)場景開放共享。因此，為更好表現(xiàn)綜合能源服務(wù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的鏈間關(guān)系，構(gòu)建了綜合能源服務(wù)鏈上交易模型如圖 3 所示。

綜合能源服務(wù)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(wù)主-從多鏈，形成由其主鏈互聯(lián)即聯(lián)盟鏈的形式構(gòu)成整個綜合能源服務(wù)區(qū)塊鏈信息交互網(wǎng)絡(luò)，同時，給予政府監(jiān)管權(quán)限，管控各主鏈間的服務(wù)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(wù)信息至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，包括可供服務(wù)的類型、要求、價格等，各主（從）節(jié)點接收同步服務(wù)信息至各自主（從）鏈中；用戶 i 從鏈計算所需服務(wù)要求，上傳至其用戶綜合服務(wù)主鏈，主鏈整合一段時間（通常為15分鐘）內(nèi)服務(wù)請求，按用戶直購電業(yè)務(wù)、普通供電業(yè)務(wù)（從電網(wǎng)或售電公司處購電）、輔助服務(wù)業(yè)務(wù)三類進行劃分，廣播至全網(wǎng)絡(luò)；源端、售電公司和電網(wǎng)接收到所屬業(yè)務(wù)類別的交易信息，由其主鏈判別并反饋是否接收服務(wù)請求，若接收該服務(wù)請求，整合服務(wù)交易信息，分發(fā)至執(zhí)行從鏈，由對應(yīng)的從鏈計算分析，將交易結(jié)果通過其主鏈廣播至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，并由主鏈與服務(wù)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(wù)執(zhí)行的主體，其業(yè)務(wù)可分為供電業(yè)務(wù)與其他服務(wù)業(yè)務(wù)。供電業(yè)務(wù)作為主要服務(wù)業(yè)務(wù)，當(dāng)用戶從鏈發(fā)出供電業(yè)務(wù)請求，由用戶綜合服務(wù)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(fù)，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(shè)計、設(shè)備維護等其它服務(wù)業(yè)務(wù)，則由電網(wǎng)主鏈（或售電公司主鏈）以及其綜合能源服務(wù)從鏈達成服務(wù)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。
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