前言
近年來(lái)，能源互聯(lián)網(wǎng)已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要模式和方向。在深化改革后的電力市場(chǎng)中，相關(guān)利益主體增多、交易種類多樣化、合同規(guī)則復(fù)雜化，對(duì)交易結(jié)算的管理及數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)防范都提出了更高的要求。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)務(wù)的發(fā)展，區(qū)塊鏈作為一種新型信息化技術(shù)，對(duì)具備數(shù)字化能力的業(yè)務(wù)交易可提供技術(shù)支撐。習(xí)近平總書記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)：要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。利用數(shù)字技術(shù)推動(dòng)能源技術(shù)革命，切實(shí)解決能源發(fā)展中存在的復(fù)雜問題，是我國(guó)電力能源業(yè)普遍面臨的重大任務(wù)。探索區(qū)塊鏈在能源電力等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，必須認(rèn)真結(jié)合區(qū)塊鏈等新型數(shù)字技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有電力機(jī)制進(jìn)行場(chǎng)景、業(yè)務(wù)、價(jià)值創(chuàng)新，建設(shè)分層、分區(qū)域、多元接入的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。本書在總結(jié)國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，由區(qū)塊鏈基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用開發(fā)、由能源互聯(lián)網(wǎng)基本理論到具體區(qū)塊鏈在能源聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、智能合約、共識(shí)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、以太坊平臺(tái)開發(fā)等多方面，闡述多方參與、平等安全、合作共贏的電力能源區(qū)塊鏈技術(shù)。編者在多年科研工作和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)同類書籍的內(nèi)容進(jìn)行了較大的調(diào)整和補(bǔ)充，不僅引入了區(qū)塊鏈分層可擴(kuò)展開發(fā)流程的新方法，而且增加了其在電力交易方面的內(nèi)容，對(duì)近十年來(lái)最新的研究成果加以總結(jié)和整理，增加了區(qū)塊鏈在能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際開發(fā)中的具體應(yīng)用。本書系統(tǒng)深入地闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)與區(qū)塊鏈電力交易智能合約技術(shù)的原理、方法和技術(shù)，充分反映了該領(lǐng)域的前沿性和時(shí)代性。本書特點(diǎn)：（1）模塊清晰，體系完整。伴隨區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展，新成果不斷涌現(xiàn)。本書結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的基本理論、現(xiàn)存問題、核心關(guān)鍵技術(shù)和開發(fā)平臺(tái)，先介紹區(qū)塊鏈的相關(guān)概念、演化與發(fā)展歷程，再給出區(qū)塊鏈的常見問題和改進(jìn)方向；針對(duì)交易領(lǐng)域區(qū)塊鏈核心關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)結(jié)構(gòu)（區(qū)塊結(jié)構(gòu)層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、賬戶信息層、安全加密層、共識(shí)機(jī)制層和交易獎(jiǎng)勵(lì)層）進(jìn)行具體論述；在區(qū)塊鏈底層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究智能合約的概念與實(shí)現(xiàn)機(jī)制，具體包括以太坊（Ethereum）平臺(tái)和超級(jí)賬本（Hyperledger）平臺(tái)項(xiàng)目背景、架構(gòu)，智能合約設(shè)計(jì)方式及其在相關(guān)平臺(tái)的測(cè)試和執(zhí)行，因此體系更為完整，適用性更強(qiáng)。（2）內(nèi)容新穎，緊扣前沿。區(qū)塊鏈作為新興的熱點(diǎn)領(lǐng)域，近十年成果豐碩。本書吸收了國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈領(lǐng)域較新的理論和實(shí)踐成果，融入了新理論、新模型、新方法和新策略，尤其是近年來(lái)配電側(cè)電力交易 發(fā)展的重要理論成果。從對(duì)區(qū)塊鏈的初探到實(shí)際應(yīng)用開發(fā)，再?gòu)钠鹾隙冉嵌妊芯繀^(qū)塊鏈底層技術(shù)優(yōu)化與智能合約模型設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了同類技術(shù)資料的空白，也體現(xiàn)了本書的新穎性和前沿性。（3）理論與實(shí)踐相結(jié)合，由淺入深。區(qū)塊鏈技術(shù)是針對(duì)跨學(xué)科復(fù)雜對(duì)象的復(fù)雜技術(shù)難題，本書綜合多學(xué)科的相關(guān)理論和應(yīng)用實(shí)例，理論聯(lián)系實(shí)際，闡述區(qū)塊鏈技術(shù)的核心思想和關(guān)鍵技術(shù)；從基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用，從智能合約開發(fā)到技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，從電動(dòng)汽車到可控負(fù)荷，由淺入深，循序漸進(jìn)，展開相關(guān)內(nèi)容，便于讀者分層次、模塊化學(xué)習(xí)。本書可作為高校本科高年級(jí)學(xué)生的教材，也可作為高校科研人員和研究生進(jìn)行區(qū)塊鏈或能源互聯(lián)網(wǎng)研究的參考資料，以及電力能源領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考用書。本書結(jié)構(gòu)如下：第1章是區(qū)塊鏈基礎(chǔ)入門，主要介紹區(qū)塊鏈相關(guān)概念、發(fā)展現(xiàn)狀、演化和發(fā)展歷程、技術(shù)特性以及現(xiàn)存問題；第2章是區(qū)塊鏈技術(shù)在交易領(lǐng)域的應(yīng)用，其中包括交易領(lǐng)域區(qū)塊鏈核心技術(shù)、智能合約相關(guān)概念、超級(jí)賬本項(xiàng)目背景，特別介紹了后文分層可擴(kuò)展開發(fā)流程中多次使用的智能合約技術(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制；第3章是以太坊平臺(tái)智能合約應(yīng)用研究，從以太坊背景與概念出發(fā)，重點(diǎn)介紹區(qū)塊鏈以太坊平臺(tái)搭建，包括環(huán)境配置、私有鏈搭建以及智能合約編譯、測(cè)試和執(zhí)行；第4章是去中心化的區(qū)塊鏈分層可擴(kuò)展開發(fā)及應(yīng)用，主要闡述區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性和可擴(kuò)展方案分層模型，特別介紹了去中心化應(yīng)用核心技術(shù)架構(gòu)，包括Truffle框架、Web3中間庫(kù)和MetaMask電子錢包，并基于綜合能源綠證交易系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)了去中心化應(yīng)用實(shí)例；第5章是區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用初探，包括能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景及區(qū)塊鏈應(yīng)用現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用前景，為接下來(lái)的章節(jié)奠定基礎(chǔ)；第6章是區(qū)塊鏈技術(shù)下配電側(cè)電力市場(chǎng)交易平臺(tái)研究，設(shè)計(jì)了去中心化電力交易框架和流程，同時(shí)基于多電力市場(chǎng)主體設(shè)計(jì)智能合約；第7章是結(jié)合電動(dòng)汽車代理商入網(wǎng)競(jìng)價(jià)研究背景，給出智能合約下電動(dòng)汽車入網(wǎng)交易方法，包括用戶與代理商智能合約、代理商與電力調(diào)度中心智能合約設(shè)計(jì)，在區(qū)塊鏈環(huán)境下實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車用戶、代理商和調(diào)度中心的三方共贏；第8章以電動(dòng)汽車共享充電樁平臺(tái)為例，實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈以太坊的具體落地應(yīng)用，并驗(yàn)證了整個(gè)電動(dòng)汽車共享充電樁平臺(tái)的可行性；第9章從上層應(yīng)用與底層技術(shù)入手構(gòu)建負(fù)荷代理商交易平臺(tái)，提出代理商利潤(rùn)分紅激勵(lì)機(jī)制、代理商效能函數(shù)變化率共識(shí)算法，實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈優(yōu)勢(shì)與電力調(diào)度相融合。本書遵循由理論到應(yīng)用，由 淺入深，逐步遞進(jìn)的原則，除第1章外，本書可劃分