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摘要：區塊鏈技術由于其去中心化、去信任等功能，應用已經超越金融領域，對需要建立在公開、安全、及時和穩定的互聯網數據技術之上的應用，區塊鏈是目前最優解決方案。介紹基于區塊鏈技術、結合物聯網形成的生態系統，對在城市基礎設施建設與運營、市政管理部門，包括交通、住房、通訊和電力公用事業等領域進行分析；討論在獲取及交換數據對系統的有效運作所起的關鍵性作用，如在基礎設施建設的供應鏈中的可追溯性、安全性、便捷性。應用到城市生活當中時，以電力交易結算數據為例，討論區塊鏈技術在電力系統的應用前景。

關鍵詞：區塊鏈；城市建設；電力結算

區塊鏈技術由于其去中心化、去信任等功能，應用在產業領域已經超越金融，不僅將應用擴展到身份認證、審計、仲裁、投票等社會治理領域，還涉足工業、文化、科學和藝術等領域。通過解決去信任問題，區塊鏈技術提供一種通用技術和全球范圍內的解決方案，從而使整個行業的運行效率和整體水平得到提高。需要建立在公開、安全、及時和穩定的互聯網數據技術之上的應用，區塊鏈是目前最優解決方案。本文基于區塊鏈技術，結合物聯網構成的生態系統，對在城市基礎設施建設與運營、市政管理部門，包括交通、住房、通訊和電力公用事業等領域進行分析，討論獲取及交換數據對系統的有效運作所起的關鍵性作用，如在基礎設施建設的供應鏈中的可追溯性、安全性、便捷性；應用到城市生活中時，為商業區和居民區網絡提供的效率和便捷性、可更新能力。目前，全球部分地區及機構正在發起區塊鏈相關項目，為支持城市基礎設施的連接并進行實時數據的智能響應，建立基于區塊鏈記錄核查和審計的基礎設施服務，重點提供商業和信息技術服務，并且在進一步擴大。然而，區塊鏈與物聯網、大數據的結合，都是新技術整合。在城建和市政領域的應用，無論是技術規范、標準還是落地的實施流程，仍處于初期階段，存在一些困難。本文提出一些常見的問題，并探討基于區塊鏈的電力交易結算數據解決方案，致力為后續更好的應用提供思路。

1區塊鏈技術概述

區塊鏈技術已經有八年多的發展時間，它首先成名于虛擬貨幣，后被各大金融機構采用作為保證數據不被篡改的技術保障，防止偽造賬戶及貨幣，解決人與人之間、人與機構之間及機構與機構之間的信任問題，區塊鏈對數據的保護能力得到最重視數據安全的金融機構的認可。作為一種交易驗證和數據共享技術，區塊鏈可以使沒有建立傳統信任關系的主體達成合作，通過技術手段使社會個體或組織按分布式的方式相互協作，有效避免不合規、不合理現象的出現，大大降低了交易管理成本，避免人為的數據采集失誤或數據篡改情況。根據類別和應用場景不同，區塊鏈所體現的特點和價值也不同。區塊鏈一般具有如下技術特點。1）去中心化。區塊鏈技術不依賴額外的第三方管理機構或硬件設施，沒有中心管制，通過分布式核算和存儲，各個節點實現信息自我驗證、傳遞和管理。2）不可篡改性。一致提交后的數據會一直存在，不可銷毀或修改。3）隱私保護性。密碼學保證未經授權者能訪問到數據，但無法解析。4）開放性。區塊鏈技術基礎除交易各方的私有信息被加密外，數據對所有人開放，任何人都可通過公開的接口查詢區塊鏈數據和開發應用，因此整個系統信息高度透明。區塊鏈特征圖見圖1。隨之帶來的業務特性描述如下。1）可信任性。區塊鏈技術提供天然可信的分布式賬本平臺，不需要額外第三方中介機構。2）降低成本。與傳統技術相比，區塊鏈技術帶來更短的時間、更少的人力和維護成本。3）增強安全。區塊鏈技術將有利于安全可靠的審計管理和賬目清算，減少犯罪可能性及其他各種風險。傳統分布式數據庫與區塊鏈技術區別見圖2。區塊鏈并非憑空誕生的新技術，更像是技術演化到一定程度突破應用閾值后的產物，是一系列現有技術的集合，其創造性的思路為解決問題提供新的方向。其商業應用場景與環境息息相關。基于區塊鏈技術，任何基于數字交易的活動成本和追蹤成本都會降低，安全性提高。

2區塊鏈技術在城市建設領域的應用和發展探討

——以電力為例區塊鏈具有開放、不可篡改、隱私保護等特性?；趨^塊鏈技術構建交易數字資產賬本，將身份檔案、實質資產、交易情況等信息形成數字資產，記錄在區塊鏈中。以電力系統為例，參與方包括發電企業與個人、用電用戶、電網收費營銷單位等。一方面可以在準入時對參與方身份進行確認，維護系統隱私；另一方面采用數據同步算法，提升存儲效率。采用“區塊鏈+云”模式，區塊鏈負責全面記錄發電企業與用電用戶基本信息檔案，電網管理部門、電力生產部門、電力營銷部門、政府機構、金融機構等一方面作為區塊鏈中的聯盟節點，執行區塊鏈的監管、共識和記錄的權限；另一方面采用云計算、人工智能、大數據分析等方式專注于業務，提高服務質量和效率。如發電生產、電力傳輸、電力儲能及電力調度與交易等進行大數據精準分析，輔助電力管理部門快速作出正確的決策。在電力行業，區塊鏈應用在以下2個方面可能產生突破性發展。2.1全球能源互聯網。全球能源互聯網能夠連接“一極一道”（北極、赤道）和各洲、各國大型能源基地及各類分布式電源，將存在時區差、季節差的各大洲電網連接起來，突破資源瓶頸、環境約束和時空限制，將太陽能、風能、水能、海洋能等清潔能源轉化為電能送到各類用戶，實現風光互補、地區互濟，保障能源供應，提高經濟效益，減少環境損失，降低社會成本，有效解決能源安全發展、清潔發展、高效發展、可持續發展等問題[7]。全球能源互聯網為全球清潔能源的高效開發利用提供平臺，全球能源互聯網中包括智能發電、配電、用電及儲能等設備，發電設備具有風力、太陽能、水電等不同形式，全球能源互聯網的參與主體不僅有電力提供者，也包括電力用戶。全球能源互聯網的出現，使得電力提供商不再局限于大的發電廠，一家一戶的個體分布式新能源發電都可以連接全球能源互聯網，通過新能源方式為全球能源互聯網提供電力并產生電力交易。由于全球能源互聯網參與主體各自獨立，沒有信任溝通機制，加之全球能源互聯網內用戶眾多。因此，全球能源互聯網系統的供給和交易等行為的快速、可信與自動執行成為制約全球能源互聯網發展的瓶頸。區塊鏈技術的出現，使全球能源互聯網在技術方面得到支持。有效利用區塊鏈技術和物聯網技術，全球數以億計的發電企業及個體的聯網提供電力數據和用戶的用電數據，以及電力供給與消費的交易往來結算，可以不通過第三方機構（或稱為中心機構）即能夠實現全網數據的安全可信自動采集、保存并持續追蹤更新，為全網用戶提供能源的高效率調度與交易服務。同時，由于區塊鏈所有歷史數據都不會被刪除，也為交易產生糾紛時，提供歷史數據進行查詢。2.2智慧電力。目前，國家各地的電力機構正在進行新一輪電力調度、電力收費與營銷數據管理的更新。為了確保有關國計民生的電力數據信息安全，電力機構希望將正在使用的國外數據庫替換為國產數據庫?？紤]到電力數據的敏感性，尤其是電力公司關心的電力調度、供電收費之間的資金交易往來，為保證這些數據信息能夠完整無誤地在新的數據庫中運行，數據的遷移需要耗費大量的人力、物力、財力和時間。基于對資金交易數據的安全性考慮，區塊鏈技術提供一個合適的解決方案。1）構造一個區塊鏈，主要用于記錄電力支付結算資金往來賬務情況。由于區塊鏈本身的特征，多個節點的共識算法，一是保證所有電力支付結算資金往來數據都會記錄在區塊鏈中；二是共識算法，確保經過共識認證的電力支付結算能夠儲存、記錄。2）國外數據庫在向國產數據庫進行數據信息遷移時，將數據分為兩部分，一部分是資金往來數據，數據記錄在區塊鏈中；另一部分是基礎數據，如用戶的姓名、身份證號、地址、電話、繳費方式等，數據記錄在傳統數據庫中。充分發揮區塊鏈安全、可信、防篡改的特性，以及傳統數據庫無法比擬的單位時間數據吞吐量大的優點。區塊鏈與傳統數據庫相結合應用于電力系統管理見圖3。區塊鏈作為電力市場解決當前問題的有效方案。1）通過區塊鏈構建電力互聯網交互主體之間可信任傳遞機制，實現基于信任的各主體之間相互操作，提升溝通效率，降低成本。2）區塊鏈實現電力交易時，基于區塊鏈網絡的共識機制實際上同時實現清算和結算，提高清算、結算的效率。3）區塊鏈能完整記錄每一筆歷史電力交易記錄，具有可追溯、易審計。4）數據布置在區塊鏈上，確保不可篡改、不可抵賴，公私鑰結合的非對稱加密保護隱私。區塊鏈在電力市場，還將發揮其更大的作用。1）隨著電力市場改革的推進及全球能源互聯網的普及，市場主體將日益增多，電力交易也將更加活躍。今后將會出現越來越多的電子合同、電子發票、電子票據等。電子化單據存在容易篡改、丟失等問題?；趨^塊鏈的電子數據保全技術可提升能源互聯網的數據信息安全性，避免由于外部黑客攻擊或內部管理不當導致電子數據丟失或篡改，可為電力市場參與者提供信用背書。2）針對電力消費場景，區塊鏈技術可以很好地與物聯網技術結合。區塊鏈不存在中心節點，由每個節點記錄、存儲信息，保證數據可持續性，解決物聯網的核心缺陷。例如，以區塊鏈技術為基礎建立電力總賬本，針對電動汽車充電的應用場景，與物聯網技術相結合，采用區塊鏈的智能合約實現充電樁資產經濟共享，完成該應用場景下認證、充電、付款的自動化管理。3）在電力傳輸應用場景中，參與電力輸送的角色眾多，且存在廣義的博弈競爭。區塊鏈技術能夠實現多個角色之間的強制信任和角色之間交易的透明化，實現多種能源之間的協調和優化傳輸，提高系統效率。例如，將輸電線路中的輸電設備進行改造，增加電力傳感器、數據傳輸、智能計算等功能模塊，其轉化為物聯網的數據節點，將數據通過區塊鏈以點對點方式向全網傳播，保證電力及其設備的安全管理。

3結語

區塊鏈以其去中心化、去信用化及不可篡改的技術特點，通過以比特幣為代表的數字加密貨幣的普及而受到關注。目前，區塊鏈技術已經成為學術界和產業界研究的熱門課題，各個產業希望通過區塊鏈技術的應用，為產業注入新技術的推動力量。城市建設是一個復雜而綜合性產業領域，包括區塊鏈技術在內的信息技術加強管理與優化。因此，需要加強區塊鏈技術在城市建設方面的基礎研究，并對研究成果進行產業化試點應用與推廣，以期提升城市建設的智慧化管理應用水平。

作者:吳強 陳清華 盧金星 王靜 黃俊 單位:1.浙江清華長三角研究院 2.上海隧道工程股份有限公司