中國儲能網訊：基于區(qū)塊鏈的可再生能源超額消納量交易體系
張顯, 謝開, 張圣楠, 龐博, 湯洪海
（北京電力交易中心，北京 100031）
摘要：為加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系，促進可再生能源開發(fā)利用，2019年中國出臺政策對各省級行政區(qū)域設定可再生能源電力消納責任權重，建立健全可再生能源電力消納保障機制。超額消納量交易作為各類消納責任主體完成自身消納量指標的重要補充方式，對促進可再生能源消納具有重要意義。首先，介紹超額消納量交易的內涵及其必要性，指出超額消納量交易的機理。其次，系統(tǒng)性闡述超額消納量交易市場體系的構成，包括消納量的生成與分配、超額消納量交易組織、綠證交易與超額消納量交易的銜接、超額消納量交易的結算與核算。然后，考慮到區(qū)塊鏈技術在電力交易領域的良好應用場景，部署基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)，支撐可再生能源通過參與市場交易實現(xiàn)充分消納。最后，從規(guī)則制定、分配原則、數據共享等方面提出促進中國可再生能源消納發(fā)展的建議。
引文信息
張顯, 謝開, 張圣楠, 等. 基于區(qū)塊鏈的可再生能源超額消納量交易體系[J]. 中國電力, 2020, 53(9): 60-70.
ZHANG Xian, XIE Kai, ZHANG Shengnan, et al. Excessive consumption trading system for the accommodation of renewable energies based on blockchain[J]. Electric Power, 2020, 53(9): 60-70.
引言
發(fā)展可再生能源已經成為能源低碳轉型和應對全球氣候變化的重大戰(zhàn)略舉措[1]。隨著可再生能源的迅速發(fā)展，電源、電網側對可再生能源消納的促進作用越來越有限，在缺乏承擔可再生能源消納責任的情況下，棄電限電問題仍有反彈甚至惡化的可能。因此，亟須從消費側進一步明確可再生能源消納責任，保障可再生能源的長期發(fā)展空間。2019年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關于建立健全可再生能源電力消納保障機制的通知》（簡稱《通知》），對各省級行政區(qū)域設定可再生能源電力消納責任權重，建立健全可再生能源電力消納保障機制[2]。
可再生能源電力消納責任權重是指按省級行政區(qū)域對電力消費規(guī)定應達到的可再生能源電量比重，包括總量消納責任權重和非水電消納責任權重。對省級行政區(qū)域規(guī)定應達到的最低消納責任權重，按超過最低消納責任權重一定幅度確定激勵性消納責任權重。各省級行政區(qū)域在完成可再生能源消納責任權重過程中，超過最低消納責任權重的部分，稱為超額消納量。在實際消納可再生能源之外，還明確了2項替代消納方式。一是向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額完成的超額消納量，雙方自主確定轉讓（或交易）價格；二是自愿認購綠證，對應的可再生能源電量等量計為消納量。通過確立可再生能源電力消納責任權重，能夠有效鼓勵各省份充分開發(fā)利用本地風光水資源，提升本地風光發(fā)電水平，并通過跨區(qū)輸送通道為新能源高滲透率地區(qū)提供更多的消納渠道。
從形式上看，可再生能源電力消納保障機制與國外普遍實行的可再生能源配額制及綠證交易機制類似?？稍偕茉磁漕~制已應用于美國[3]、澳大利亞、英國等國家[4]。文獻[5]分析了美國可再生能源配額制對電力市場的影響，近年來配額制對于美國可再生能源發(fā)展的驅動作用呈現(xiàn)逐步減弱的趨勢[6]。文獻[7]分析了固定上網電價機制和配額制2種可再生能源價格機制對可再生能源發(fā)展的影響。文獻[8]提出了基于固定電價制與配額制并行的電力市場均衡模型，在提升綠色電力強制配額上網環(huán)境下總效益的同時，平衡利潤和電價波動所帶來的風險。文獻[9]從容量效應、電網聯(lián)通效應與限制效應等3個方面分析了可再生能源配額政策帶來的影響，并提出相應的新能源消納策略。文獻[10]從制度頂層設計、部門協(xié)同、配額目標設定和實施計劃制定4個層面，給出了中國配額制建設的對策和建議。文獻[11]在發(fā)電側設計了一種保證綠色證書供需平衡的可再生能源配額制以及與其配套的綠色證書交易機制，對促進可再生能源消納起到了顯著作用。文獻[12]通過分析美國解決可再生能源電力消納問題的制度設計，指出了“社區(qū)選擇集合項目”對解決可再生能源配額制構建中消納問題的啟示。文獻[13]設計了適應可再生能源配額制的電力市場體系，包括可再生能源中長期市場、可再生能源日前市場、分時競價的日前電力交易市場、實時電力交易市場、消納量二級交易市場和綠證申購交易市場等。文獻[14]利用系統(tǒng)動力學模型分析了碳排放與綠證市場的交易內部因素與外部環(huán)境之間的相互作用機制。
然而，當前研究多為對可再生能源配額制、消納責任權重下的價格機制、電力市場機制設計的研究，鮮有針對超額消納量體系的研究。構建超額消納量交易體系是保障可再生能源消納責任權重的重要舉措，對進一步推進電力市場建設，發(fā)揮電力交易中心交易平臺作用，促進能源資源大范圍優(yōu)化配置和可再生能源高水平、大范圍消納具有重要作用。
本文首先通過介紹超額消納量交易的內涵及其必要性，指出超額消納量交易對促進可再生能源消納的重要意義。其次，系統(tǒng)性概述超額消納量交易市場體系的構成，包括消納量的生成與分配、超額消納量交易組織、綠證交易與超額消納量交易的銜接、超額消納量交易的結算與核算。然后，在應用層面，部署基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)，支撐可再生能源通過參與市場交易實現(xiàn)充分消納。最后，從規(guī)則制定、分配原則、數據共享等方面給出促進中國可再生能源消納發(fā)展的建議。
1 超額消納量交易機理
1.1 超額消納量交易的內涵
可再生能源消納量隨消納責任承擔主體實際消納可再生能源電量自動生成，通過可再生能源電力消納憑證計量。未完成年度消納量的市場主體與超額完成年度消納量的市場主體之間開展超額消納量交易，未完成年度消納量的市場主體向超額完成年度消納量的市場主體購買其超額完成的超額消納量，如圖1所示。未完成年度消納量的消納義務主體B可向超額完成年度消納量的消納義務主體A購買其超額消納量。除此之外，B也可以通過認購市場中綠證的方式，完成年度消納量。綠證來自發(fā)電側，發(fā)電側每生產1 MW·h可再生能源電量，頒發(fā)1個綠證。1個綠證等同1 MW·h非水電消納量，參與消納責任權重計算，但不能在超額消納量市場中交易。B購買1個綠證，可認為其完成1 MW·h非水電消納量。
圖1 超額消納量交易內涵
Fig.1 Excessive consumption trading connotation
參與超額消納量交易的市場主體包括各類直接向電力用戶供/售電的電網企業(yè)、獨立售電公司、擁有配電網運營權的售電公司（簡稱“配售電公司”，包括增量配電項目公司）、通過電力批發(fā)市場購電的電力用戶和擁有自備電廠的企業(yè)。所有市場主體均需按交易市場的規(guī)定披露和提供信息，獲得交易相關信息，并作出履行可再生能源電力消納責任的承諾，按規(guī)則參與超額消納量交易，履行成交結果。
其中，電網企業(yè)需配合電力交易機構按照各省級政府出臺的相關規(guī)則將統(tǒng)一購入的可再生能源電量對應的消納量分攤給所在省級行政區(qū)域內市場主體；按月向電力交易機構提供所在地區(qū)全社會用電量、市場主體用電量、可再生能源機組發(fā)電量和上網電量、免考核電量等數據，其中，省屬地方電網企業(yè)電量數據需要經所在省級政府部門認定。配售電公司、擁有自備電廠的企業(yè)需按月向電力交易機構提供經所在地區(qū)省級政府部門認定的經營范圍內電力用戶用電量、可再生能源機組發(fā)電量和上網電量、免考核電量等數據。
1.2 超額消納量交易的必要性
超額消納量交易作為一種提高可再生能源消納量、提升權重履約方式靈活性的新興交易品種，其必要性主要體現(xiàn)在以下3個方面。
（1）消納義務責任主體因自身消納可再生能源的能力和購買電力類型的意向會產生自身消納不足的問題。超額消納量交易作為一種補充方式，可提高消納責任主體履約方式的靈活性。
（2）對于超額完成消納義務責任的主體，可通過超額消納量交易的方式在市場中獲取一定的收益，從而增加消納責任主體的消納積極性。
（3）當前中國綠證認購率僅有0.134%左右[15]，同時，可再生能源發(fā)電補貼為國家財政支出帶來巨大壓力。超額消納量交易能夠促進綠證與消納量之間的轉換，從而提升自愿認購綠證市場活躍度，進一步加快可再生能源發(fā)電去補貼進程。
2 超額消納量交易市場體系
2.1 消納量的生成與分配
2.1.1 消納量的生成
按照《通知》要求，市場主體購買并實際消納可再生能源電量后，獲得可再生能源電力消納量，分為水電消納量和非水電可再生能源電力消納量（以下簡稱“非水電消納量”）。消納量包含電量類型、交易編號、交易時間、生產省份、消納省份、輸電通道等信息。電力交易平臺每月按照發(fā)用電數據計算市場主體消納量。已接入公用電網的市場主體消納量由每月結算電量生成，電網企業(yè)每月負責將市場主體發(fā)用電數據發(fā)送電力交易平臺。未接入公用電網的地方電網、增量配售電公司、自備電廠等市場主體發(fā)用電數據由所在地區(qū)政府部門負責認定，按月發(fā)送電力交易機構，電力交易平臺生成消納量。未經認定的發(fā)用電量不能生成消納量。
由于在現(xiàn)有省間、省內交易實際情況下，電網公司作為省間購電主體和省內保障性收購可再生能源的主體，購得可再生能源的手段較為充分。省內參與市場的用戶，特別是中東部地區(qū)各省內用戶，購得可再生能源的途徑受限。為了盡快落實可再生能源消納責任權重，同時做好與現(xiàn)有交易模式的銜接，建議在市場建設初期，仍保持電網企業(yè)作為省間購電主體和省內全額保障消納主體，電網企業(yè)按照可再生能源發(fā)電保障性收購要求統(tǒng)一收購的可再生能源電量，由電力交易機構按照省級政府部門制定的辦法將相應的消納量向電網企業(yè)經營區(qū)內各承擔消納責任的市場主體進行分攤。電網企業(yè)為完成消納責任權重要求，從外省購入超過本地區(qū)現(xiàn)行標桿電價的可再生能源電量時，可由地方政府制定相應辦法將超額成本按照消納量分攤比例疏導給相應市場主體。
2.1.2 消納量的分配原則
可再生能源電力消納量按“至上而下”的原則，明確每個市場主體可再生能源電力消納量（分為“水電”“非水可再生”2類）。有明確相互交易關系的消納量按照結算可再生能源電量和用戶側（售電公司）電量對等進行分配。解耦結算的按照本交易合同電量、用戶電量、本交易可再生能源實際結算電量三者取最小進行分配。
（1）省間分配方法。
① 省間交易合同和送電協(xié)議明確外送省電源類型及可再生能源比例的，依據月度省間結算結果，將可再生能源電力消納量計入受端省的省間可再生能源電力消納量。
② “點對網”輸入。可再生能源發(fā)電獨立或水火電打捆向區(qū)外輸電的，受端電網消納的可再生能源電量等于總受電量乘以外送電量中可再生能源電量比例。
③ 省間“網對網”輸入。送端電量無法明確可再生能源電量的，按送端省級電網區(qū)域月度可再生能源電力上網電量占總上網電量比例乘以輸入受端省級電網區(qū)域的總電量確認，或送受雙方事后協(xié)商確定，同時扣減送端省的月度省間可再生能源電力消納量。
④ 京津唐地區(qū)（北京、天津、冀北）接入的集中式可再生能源發(fā)電項目和區(qū)域外輸入的可再生能源電量，按地區(qū)外購電量的比重計入各區(qū)域消納量，各自區(qū)域內接入的分布式可再生能源發(fā)電量計入各自區(qū)域的消納量。
⑤ 省間輸電網損部分全部計入購電省可再生能源電力消納量。
（2）省內分配方法。
《通知》中暫未明確省內市場主體的消納量分配方式，各省因結算規(guī)則不同和下發(fā)消納責任權重時的測算方式不同存在差異，基本原則為“對應交易關系、宜小不宜大”。
① 省級交易中心針對有明確對應關系的市場主體，依據交易合同、送電協(xié)議和結算結果，計算承擔消納責任的各市場主體的消納量。
② 省間交易合同未明確市場對應關系或省間約定送電關系無法對應至市場主體的，將可再生能源電力消納量計入受端（或購電方）電網。省級交易中心根據省級電網經營區(qū)內承擔可再生能源電力消納責任的市場主體供電量或用電量占全社會用電量比例進行分配。
③ 解耦結算的省份，且省內直接交易出清結果未體現(xiàn)電廠與用戶的一對一關系的，省內電力用戶（售電公司）消納量按照其市場化結算電量占所有用戶市場化結算總電量的比例乘以新能源直接交易結算總電量來計算。
④ 接入省級電網企業(yè)供電區(qū)域的可再生能源發(fā)電保障性收購電量計入本省電網。若省級電網企業(yè)經營范圍內的售電公司、電力用戶全電量參與市場化交易，則不參與該部分消納量的分配；若售電公司、電力用戶部分電量參與市場化交易，則按照其非市場化用電量占總非市場化售電量的占比進行分配。
⑤ 接入地方電網、增量配售電公司供電區(qū)域的可再生能源發(fā)電保障性收購電量計入地方電網、增量配售電公司。
⑥ 省內電力用戶參與省間電力直接交易的，根據北京電力交易中心下發(fā)的本次交易消納量，按照合同電量比例進行分配，當實際用戶（售電公司）電量低于合同電量時，消納量等比例調減，剩余消納量存入省級電網。
⑦ 分布式發(fā)電消納量。自發(fā)自用可再生能源電量（含就地消納的合同能源服務和交易電量），按電網企業(yè)計量的發(fā)電量（或經有關能源主管部門或國務院能源主管部門派出監(jiān)管機構認可），全額計入市場主體消納量。
2.2 超額消納量交易組織
超額消納量交易組織由電力交易機構負責組織，需提供市場主體注冊、消納責任權重賬戶設立、消納量計算和分攤、交易組織、資金結算及消納責任權重監(jiān)測、統(tǒng)計、核算等相關服務；建設、運營和維護全國可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)；按規(guī)定披露和發(fā)布信息，保證信息披露及時、真實、準確和完整；制定市場主體可再生能源消納責任權重完成情況信用評價專項指標。
超額消納量交易的標的物分為水電超額消納量和非水電超額消納量，交易同時組織，交易品種、周期和方式一致。超額消納量交易單位為MW·h，申報數量為1 MW·h或其整數倍。
超額消納量交易的交易品種包括省內交易和全國交易，如圖2所示。省內交易由各省級電力交易中心在消納責任權重系統(tǒng)組織，在自身消納責任權重完成的前提下，市場主體可以出售消納量；全國交易由北京、廣州電力交易中心在消納責任權重系統(tǒng)聯(lián)合組織。在自身消納責任權重完成和本行政區(qū)消納責任權重完成的前提下，市場主體可以向外省市場主體出售消納量。在自身消納責任權重完成的前提下，市場主體可以向本省市場主體出售消納量。
圖2 超額消納量交易的交易品種
Fig.2 Excessive consumption trading variety
在市場運行初期，原則上只開展年度交易，每年一月中旬結算工作完成后組織開展上年度超額消納量交易；市場成熟后可逐步開展季度、月度或日交易。各省級政府可根據情況確定本地區(qū)省內交易周期，但需要與全國交易保持銜接。
超額消納量交易采用雙邊協(xié)商、集中競價和連續(xù)競價方式，如圖3所示。雙邊協(xié)商交易原則上不進行限價。為避免市場操縱及惡性競爭，可以對集中競價和連續(xù)競價交易的報價或者結算價格設置上限。集中競價和連續(xù)競價一方面可以給雙邊協(xié)商提供價格依據，另一方面也有利于市場價格穩(wěn)定、防止價格被個人操控。
圖3 超額消納量交易的交易方式
Fig.3 Excessive consumption trading modes
其中，全國交易方式包括雙邊交易、集中競價和連續(xù)競價交易，連續(xù)開展5個工作日。每工作日09:00—17:00開展雙邊協(xié)商交易；每工作日上午09:00—9:30開展集中競價交易，09:30—17:00開展連續(xù)競價交易，集中競價交易階段未成交部分的消納量自動進入連續(xù)競價交易階段。省內交易的交易方式由各省自行安排，在全國交易開始前完成。
2.3 綠證交易與超額消納量交易的銜接
電力交易機構與國家可再生能源信息中心就自愿綠證核發(fā)等信息做好銜接，并將自愿綠證交易信息與國家可再生能源信息中心做好共享，綠證交易與超額消納量交易的銜接如圖4所示。
圖4 綠證交易與超額消納量交易的銜接
Fig.4 Connection between green certificate transaction and excessive consumption trading
綠證交易全年連續(xù)開展，不限區(qū)域，采用可再生能源發(fā)電企業(yè)單邊掛牌或雙邊協(xié)商交易方式，成交的綠證不允許再次出售。
在全國超額消納量交易開始前，中國綠色電力證書認購交易平臺承擔消納責任權重的市場主體通過其平臺購買綠證信息發(fā)送電力交易機構匯總。
市場初期，在全國超額消納量交易組織期間，為保證數據統(tǒng)計準確，暫停承擔消納責任權重市場主體購買綠證。在全國超額消納量交易結束后，市場主體綠證交易重啟，開展1周補充交易，為沒有完成消納責任的市場主體提供補充完成途徑。補充交易結束后，市場主體再次購入的綠證不再納入本年度可再生能源消納責任權重計算。
2.4 超額消納量交易的結算與核算
可再生能源消納量核算方式采用“實際物理量+超額消納量交易+自愿綠證交易”方式對消納量進行核算?？稍偕茉措娏ο{責任權重核算統(tǒng)計分為2類：一是總量消納責任權重，包括全部可再生能源發(fā)電種類；二是非水消納責任權重，為除水電以外的其他可再生能源發(fā)電種類，水電消納量只能計入總量。每月消納責任權重系統(tǒng)對市場主體消納量進行計算。包括總消納量A、總非水電消納量B、總超額消納量C、總非水電超額消納量D，如式（1）~（4）所示。
式中：A1、A2、A3分別表示水電消納量、非水電消納量、綠證認購量；σ 表示最低總量消納責任權重對應消納量；β 表示最低非水電消納責任權重對應消納量。
市場主體購買的綠證計入消納責任權重系統(tǒng)綠證賬戶。市場主體購買的本年度核發(fā)綠證計入綠證賬戶，往年核發(fā)綠證不計入綠證賬戶。
電力交易機構建立消納權重完成情況預警機制，按月發(fā)布各主體消納責任權重完成情況，指導市場主體完成消納責任權重。北京電力交易中心依據各省、各市場主體電力消納量、超額消納量市場交易結果，綠證交易結果和全社會用電量（用電量/售電量）數據，對各省、各市場主體總量消納責任權重和非水電消納責任權重完成情況進行估算。
針對第i個省級行政區(qū)域，可再生能源電力消納量Si及可再生能源電力消納責任權重 λi 如式（5）和式（6）所示。
式中：
分別為省內全口徑可再生能源上網量、省間可再生能源交易量（購入為正、售出為負）、超額消納市場交易量（購入為正、售出為負）、綠證認購量、免考核電量、區(qū)域全社會用電量、區(qū)域最低消納責任權重。免考核電量是指按照國家規(guī)定豁免消納責任權重考核的農業(yè)用電和專用計量的供暖電量。
對于承擔消納責任的市場主體，其可再生能源電力消納量如下所述。省級電網企業(yè)、獨立售電公司可再生能源電力消納量為省內分配的可再生能源發(fā)電上網電量、省內可再生能源電力交易量（購入為正、售出為負）、省間分配的可再生能源電力交易量（購入為正、售出為負）、超額消納市場交易量（購入為正、售出為負）及綠證認購量之和減去免考核可再生能源電量。地方電網、增量配售電公司可再生能源電力消納量為其供電范圍內可再生能源發(fā)電上網電量、可再生能源交易量（購入為正、售出為負）、超額消納量市場交易量（購入為正、售出為負）、可再生能源上網電量、綠證認購量之和減去免考核可再生能源電量。
通過電力批發(fā)市場購電的電力用戶和擁有自備電廠的企業(yè)的可再生能源電力消納量等于省內分配的可再生能源發(fā)電上網電量、省間分配的可再生能源電力交易量（購入為正、售出為負）、超額消納市場交易量（購入為正、售出為負）、自發(fā)自用可再生能源發(fā)電上網電量、綠證認購量之和減去免考核可再生能源電量。
3 基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)設計
3.1 區(qū)塊鏈應用方案
以鏈式結構記錄參與方的互動信息，并將其以區(qū)塊方式妥善保存的區(qū)塊鏈技術，作為一種分布式存儲技術，具有防篡改、可追溯、共享性、透明性等特性[16-18]?，F(xiàn)有的電力交易多采用集中式交易中心完成，使得多方市場主體數據流通不暢，而且忽略了電力市場主體的自主性和選擇性，忽視多方主體存在共識互信需求，會給交易帶來很高的附加成本[19]。文獻[20]提出了基于區(qū)塊鏈含安全約束分布式電力交易方法，設計了分布式電力多邊交易的智能合約。文獻[21]指出了去中心化的區(qū)塊鏈技術應用，提出一套面向分布式市場主體的可交易能源體系與機制。文獻[22]提出了區(qū)塊鏈應用于能源互聯(lián)網的具體架構，定量分析了區(qū)塊鏈交易的成本和速度的影響因素。文獻[23]從能量、信息以及價值的角度，闡述了區(qū)塊鏈技術對能源互聯(lián)網中源、網、荷、儲等不同主體在計量認證、市場交易、協(xié)同組織、能源金融不同環(huán)節(jié)中發(fā)揮的作用。
設計基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)，能夠為能源產品建立精確可靠的身份信息，從而可以降低交易中產品和企業(yè)的征信成本。區(qū)塊鏈的防篡改特性，可實現(xiàn)可再生能源消納量記賬共識互信，賬目真實、可信、不可抵賴，特別對于地方電網、增量配網，電量信息無法采集，通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)數據確權；區(qū)塊鏈的可追溯特性，可實現(xiàn)可再生能源消納電量全生命周期溯源記錄，一方面增強存證的可信度，另一方面可有效防止超額消納量多次交易套利現(xiàn)象發(fā)生；區(qū)塊鏈的共享特性，可實現(xiàn)內外部多個系統(tǒng)間數據可靠高效交互，包括國網、南網、蒙西電力交易平臺與權重系統(tǒng)，綠證平臺與權重系統(tǒng)等；區(qū)塊鏈的透明性特性，可高效支撐有關政府主管部門、監(jiān)管機構動態(tài)監(jiān)測監(jiān)管可再生能源消納與交易開展情況。
區(qū)塊鏈平臺主要包括區(qū)塊鏈消納賬戶管理、區(qū)塊鏈可再生能源消納存證、區(qū)塊鏈電子合同3個方面。在區(qū)塊鏈消納賬戶管理方面，基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納賬戶存儲數據的安全性和準確性是通過公私鑰以及簽名的使用，控制賬本的訪問權，從而實現(xiàn)加密保護；根據區(qū)塊鏈中已達成的共識規(guī)則，賬本中的記錄可以由參與節(jié)點共同進行更新維護，從而避免了傳統(tǒng)信息管理所帶來的信任和安全風險，使信息纂改成本大幅提高，從而保證了信息的權威性。在區(qū)塊鏈可再生能源消納存證方面，由業(yè)務系統(tǒng)向區(qū)塊鏈發(fā)送可再生能源市場化交易的物理執(zhí)行結算結果，區(qū)塊鏈生成相應的消納憑證，并將憑證寫入各責任主體的消納賬戶以及待分配賬戶，通過區(qū)塊鏈的存儲結構特性實現(xiàn)消納憑證的全過程溯源管理。在區(qū)塊鏈電子合同方面，區(qū)塊鏈電子合同主要為交易業(yè)務提供簽約方身份認證以及合同信息防篡改、抗抵賴存證。
需要注意的是，區(qū)塊鏈技術的應用不可避免地會帶來一定的成本。文獻[24]指出采用工作量證明機制時，區(qū)塊鏈交易的成本集中在節(jié)點競爭求解數學問題以獲得記賬權這個過程所花費的電力上，與該過程花費的電力相比，確認交易所需的計算成本、網絡傳輸時所消耗的電力成本以及存儲區(qū)塊鏈數據的存儲成本都很小。因此，需通過改進區(qū)塊鏈的共識機制，減少區(qū)塊鏈交易成本。
3.2 可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)設計
可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)的設計以“統(tǒng)一設計、安全可靠、配置靈活、智能高效”為原則，建設面向電力能源金融化交易的多業(yè)務融合、全模型體系可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)，為構建支付結算一體化的電力市場運營體系提供技術支撐，實現(xiàn)多渠道的市場交易服務、全方位的消納責任管理，支撐可再生能源通過參與市場交易實現(xiàn)充分消納，提升可再生能源消納和利用的總體水平。通過建設再生能源超額消納憑證交易系統(tǒng)，為市場主體、政府機構等服務。區(qū)塊鏈應用模式如圖5所示。
圖5 區(qū)塊鏈應用模式
Fig.5 Application mode of blockchain
在建設思路方面，協(xié)調區(qū)塊鏈建設規(guī)劃，建立健全電力交易鏈建設與運維保障體系，按照“頂層設計、統(tǒng)籌規(guī)劃、有序推進”的思路建設電力交易鏈，結合業(yè)務需求，有序推進新技術落地應用，加快支撐業(yè)務發(fā)展建設。
充分考慮電力交易機構相關職能及可再生能源消納市場化發(fā)展趨勢，充分結合物聯(lián)網建設下新技術框架，建成全體系、智慧化、高可靠、高安全的可再生能源消納責任權重系統(tǒng)，為市場主體提供統(tǒng)一入口，以一級應用統(tǒng)籌省間和省內可再生能源消納市場運營。全面支撐消納賬戶管理、責任權重測算分配、超額消納量交易、統(tǒng)一支付結算、統(tǒng)計監(jiān)測分析等新業(yè)務線上運作。
基于電力交易平臺部署環(huán)境和電力交易區(qū)塊鏈，搭建可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)的基礎設施，遵循全業(yè)務統(tǒng)一數據中心市場域模型標準建立可再生能源消納責任權重數據模型。業(yè)務系統(tǒng)與電力交易鏈以獨立并行的模式組織開展建設，采用微服務架構建設區(qū)塊鏈服務網關，向上層業(yè)務提供細顆粒度的標準接口和微服務調用，有序推進新技術落地應用，加快支撐業(yè)務發(fā)展建設。嚴格遵循公司信息系統(tǒng)安全防護技術要求，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全防護，保障系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行。
可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)業(yè)務架構主要分為內控運營和對外服務兩大部分。內控運營主要開展核心業(yè)務，包括消納責任主體管理、消納責任權重管理、超額消納量交易管理、支付清算管理、消納核算管理等業(yè)務。對外服務為市場成員管理、業(yè)務數據申報、信息查詢等業(yè)務。為明晰系統(tǒng)邊界，減少業(yè)務交叉，可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)與電力交易平臺的交互領域為消納責任主體的市場成員信息、電力交易物理執(zhí)行的結算信息，二者之間通過數據接口實現(xiàn)信息交互。
應用架構方面，為滿足可再生能源消納責任權重建設業(yè)務需求，構建消納責任主體管理、權重管理、超額消納量交易管理、支付清算管理、消納賬戶核算管理五大核心應用，如圖6所示。消納責任主體管理包括責任主體管理、消納賬號管理、綠證認證管理、資金賬號管理；消納責任權重管理包括責任權重測算、責任權重分配、通道配額占比管理、責任權重管理；超額消納量交易管理包括省間超額消納量交易、省內超額消納量交易、多交易方式管理、超額消納量合同管理；支付清算管理包括統(tǒng)一支付網關、出/入金管理、資金對賬管理、及時到賬消息管理、第三方支付管理、資金退補管理；消納賬戶核算管理包括物理消納量核算、超額消納量交易結算、消納電量分配、消納憑證核發(fā)、消納責任監(jiān)測、信息統(tǒng)計監(jiān)測、消納信息發(fā)布、統(tǒng)計分析上屏功能。
圖6 可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)應用架構
Fig.6 Application architecture of renewable energy accommodation responsibility trading system
在部署架構方面，可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)采用一級部署架構，內網、外網應用均為一級部署，與電力交易平臺容器分離、數據分庫、端口獨立。信息內網部署消納責任主體管理、消納責任權重管理、超額消納量交易管理、支付清算管理、消納核算管理等應用，在信息外網部署業(yè)務數據申報及信息查詢等應用，省間與省內業(yè)務數據通過縱向數據通道傳輸，保證統(tǒng)一市場的數據同步。電力交易鏈采用“主側鏈”架構設計方案，以總部主鏈為核心，交易鏈和數據鏈為側鏈構成“一主兩側”的建設模式。
在數據交互方面，按照全業(yè)務統(tǒng)一數據中心建設的要求，基于相關模型標準和電力交易數據編碼標準，建設“統(tǒng)一數據模型、一級數據應用、高效業(yè)務交互”的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)數據架構體系。通過全業(yè)務統(tǒng)一數據中心的統(tǒng)一數據訪問服務，實現(xiàn)與電力交易平臺、統(tǒng)一權限平臺等其他專業(yè)的數據高效交互，保障省間、省內信息共享與協(xié)同運營。同時，基于全業(yè)務統(tǒng)一數據中心分析域，開展責任權重數據的高效計算、智能分析和深度挖掘。
4 超額消納量交易建議
盡快推動可再生能源電力消納責任市場化交易辦法出臺。按照《通知》要求，可再生能源電力消納保障機制2019年模擬運行，2020年開始正式實施?？稍偕茉措娏ο{責任市場化交易辦法對于指導消納責任權重組織實施工作、各地消納量交易開展意義重大。目前相關交易規(guī)則尚未出臺，建議由相關機構牽頭組織制定可再生能源電力消納責任市場化交易辦法（建議稿），經政府部門批準后出臺。
進一步測算各省責任權重目標。從2019年一季度交易情況看，受清潔能源交易形勢、電網輸送能力等因素影響，較多省份未達到已發(fā)布的責任權重目標，建議結合2019年試運行情況，優(yōu)化調整2020年目標。
進一步明確電網購入富余部分責任權重的分配原則。目前市場化發(fā)電量和計劃基數發(fā)電量并存，可再生能源通過保障消納和市場化消納兩種方式進行。建議在國家層面盡快明確各類市場主體完成消納責任權重的具體方式，一是電網公司統(tǒng)購統(tǒng)銷模式下權重的分配辦法；二是電網公司統(tǒng)購統(tǒng)銷部分責任權重的分配辦法。
加強與可再生能源信息中心聯(lián)網及數據共享。聯(lián)合建立消納量監(jiān)測核算體系，實現(xiàn)信息共享，需要跨部門/單位打通數據傳輸通道。為確保向國務院能源主管部門準確、及時報送年度消納量核算和監(jiān)測統(tǒng)計結果，建議國家發(fā)改委和地方政府協(xié)調相關單位，實現(xiàn)計量信息、實時運行信息的數據交互鏈路，建立數據共享機制，實現(xiàn)有關信息的實時共享，確保相關數據規(guī)范統(tǒng)一，支撐全國范圍內可再生能源消納責任權重實施。
對自備電廠、地方電網提出有關數據管理、傳輸的要求。建立全壽命可追蹤的核算系統(tǒng)，實現(xiàn)消納量責任權重的精準核算和監(jiān)測統(tǒng)計，需要及時從自備電廠、增量配電和地方電網精準采集消納量數據，加大對消納核算數據的源頭管理。建議國家發(fā)改委和有關地方政府盡快明確：一是自備電廠、增量配網及地方電網參加消納量交易市場的計量等數據共享要求和核查辦法；二是將在落實可再生能源消納責任權重有關要求過程中，如有市場主體發(fā)生發(fā)送數據遺漏、錯誤等情況，納入信用評價管理體系。
5 結語
健全可再生能源電力消納保障機制，將各省級行政區(qū)域設定可再生能源電力消納責任權重對提高可再生能源消納具有重要意義。超額消納量交易作為各類消納責任主體完成自身消納量指標的重要補充方式，有助于提高消納責任主體完成消納責任權重的靈活性。本文通過介紹消納量的生成與分配、超額消納量交易的機理，闡述超額消納量交易市場組織形式，提出綠證交易與超額消納量交易的銜接方式，指出超額消納量交易的結算與核算方式，完善超額消納量交易市場體系?？紤]到區(qū)塊鏈技術的防篡改、可追溯、可共享、透明性等特性，從應用架構、部署架構、數據交互等方面，設計基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)。應用區(qū)塊鏈技術，在跨交易中心的多個用戶之間建立平等可信機制，實現(xiàn)用戶之間公平、相互信任的交易。此外，基于區(qū)塊鏈技術，可建立全壽命可追蹤的核算系統(tǒng)，實現(xiàn)消納量責任權重的精準核算和監(jiān)測統(tǒng)計，加大對消納核算數據的源頭管理。最后，提出進一步測算各省責任權重目標、加強與可再生能源信息中心聯(lián)網及數據共享等方面，對中國可再生能源消納發(fā)展提出建議。在未來研究中，可根據實際運行數據，對基于區(qū)塊鏈的可再生能源消納憑證交易系統(tǒng)產生的效果進行量化分析。
