綠色證書交易以市場化的方式對可再生能源進(jìn)行補(bǔ)貼，能夠緩解中國可再生能源快速發(fā)展帶來的財政直補(bǔ)的壓力。目前，綠色證書市場尚處于起步階段，仍缺乏流通機(jī)制的系統(tǒng)性設(shè)計，也沒有形成頻繁的交易，起到真正的效果。而區(qū)塊鏈技術(shù)作為分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與記賬技術(shù)，能夠?yàn)槎喾絽f(xié)作提供信任基礎(chǔ)。我們嘗試將區(qū)塊鏈作為底層平臺技術(shù)來支持綠色證書交易，并依托國家能源局首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范——“支持能源消費(fèi)革命的城市園區(qū)雙級‘互聯(lián)網(wǎng)+’智慧能源示范項(xiàng)目”在珠海進(jìn)行了探索和實(shí)踐。
01
綠色證書交易是怎么來的，為什么要交易，怎樣交易？
綠色證書（下文簡稱綠證）的全生命周期可以劃分為核發(fā)、交易、核查3個階段，各階段細(xì)節(jié)設(shè)計如圖1所示。
圖1 綠證流通全生命周期
綠證的核發(fā)環(huán)節(jié)與可再生能源發(fā)電電量綁定?？稍偕茉磁漕~是綠證市場的流通動力，而綠證則是配額核算的重要依據(jù)。交易過程中，可再生能源發(fā)電商通過出售綠證獲得補(bǔ)貼，履責(zé)主體通過購買綠證完成消納指標(biāo)。綠證流通不受任何物理約束影響，無需集中出清，應(yīng)由其所有者決定具體的交易對象和交易價格。綠證交易天然是去中心化和分布式的，采用雙邊交易機(jī)制。而核查是綠證兌付配額制檢查并退出市場的階段。
02
為什么考慮用區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)綠證交易的底層平臺？
隨著綠證市場的發(fā)展，電網(wǎng)、監(jiān)審機(jī)構(gòu)、交易平臺運(yùn)營方、海量交易主體將涉及其中，交易主體對于綠證狀態(tài)都有追蹤的需求和更新的權(quán)利。這意味著，綠證交易平臺需要具備以下功能：①支持多中心化主體讀取并異步更新數(shù)據(jù)庫；②支持分布式主體異步更新數(shù)據(jù)庫；③保證數(shù)據(jù)安全性和一致性。
區(qū)塊鏈技術(shù)能夠構(gòu)建綠證交易中不同市場主體間的信任，其分散去中心化、數(shù)據(jù)防篡改可追溯等特點(diǎn)，也適用于綠證交易拓展的需求。在金融領(lǐng)域，有將區(qū)塊鏈應(yīng)用于憑證交易的先例，因此考慮采用區(qū)塊鏈作為綠證交易的底層技術(shù)。
03
基于區(qū)塊鏈開發(fā)的平臺是怎樣的？
采用Linux基金會的超級賬本Hyper Ledger Fabric1.1架構(gòu)開發(fā)基于區(qū)塊鏈的綠證交易平臺。
1）底層采用分布式架構(gòu)，由平臺運(yùn)營方、電網(wǎng)、監(jiān)審機(jī)構(gòu)各自的物理主機(jī)作為節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)形成。
2）不同節(jié)點(diǎn)承擔(dān)不同功能。節(jié)點(diǎn)類型包括：身份證書管理(CA)節(jié)點(diǎn)、背書（Endorser）節(jié)點(diǎn)、提交（Committer）節(jié)點(diǎn)、排序（Orderer）節(jié)點(diǎn)。
3）每個Committer節(jié)點(diǎn)都在本地有完整的賬本，包括文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫2個部分。
4）采用Fabric提供的Kafka共識模塊。
區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)連接拓?fù)淙鐖D2所示。
圖2 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)部署拓?fù)?
04
平臺的運(yùn)行效果怎么樣？
首先對平臺進(jìn)行了測試，包括功能測試:采用編寫測試用例人工執(zhí)行和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)性能測試，采用并行交易執(zhí)行器工具測試。實(shí)際運(yùn)行中的流通體系如圖3所示。
圖3 依托區(qū)塊鏈的綠證流通體系
電網(wǎng)依據(jù)安裝在發(fā)電商處的上網(wǎng)關(guān)口表數(shù)據(jù)，每1 MW·h可再生電力上網(wǎng)后，將自動生成一個編號唯一的綠證。對于場內(nèi)交易，綠證所有者可以發(fā)布掛牌信息，其他主體可以摘牌購買。在每年規(guī)定的配額制考核時間，由監(jiān)審部門確定配額考核指標(biāo)，核查監(jiān)督各主體配額完成情況，并自動扣除當(dāng)年對應(yīng)的綠證數(shù)目，完成綠證回收。
目前，基于區(qū)塊鏈的綠證交易平臺，已在珠海模擬運(yùn)行超過1年時間，共有十余家新能源發(fā)電企業(yè)和三十余家電力用戶注冊參與，共完成模擬交易一百余筆，組織模擬集中考核2次，驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)用性和完備性。
05
后續(xù)有什么研究和應(yīng)用的展望？
區(qū)塊鏈能夠解決電網(wǎng)、平臺運(yùn)營方、監(jiān)審機(jī)構(gòu)和分布式主體共同維護(hù)數(shù)據(jù)賬本的一致性和安全性難題。
下一步，將研究區(qū)塊鏈在綠證交易平臺的應(yīng)用過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)方法，促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用場景的深度結(jié)合，為其在電力交易其他領(lǐng)域的落地提供成型模式和架構(gòu)。
原文發(fā)表在《電力系統(tǒng)自動化》2020年第44卷第15期，歡迎品讀！
