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【区块链】利用人工智能与区块链技术构建虚拟电厂

2018/3/22 11:18:23  http://www.ditan360.com/   交能网  人气:16323

在过去的十年间,随着分布式能源(DERs)的发电成本显着下降,太阳能电池板和风力发电机组等设备被迅速和广泛的采用;除此此外,由于电池价格迅速下滑,储能技术的日趋成熟,可再生能源通过电池储存并且补充电网波动需求,使得分布式能源拥有了更高的经济可行性。这些发展相互进行交互,形成了一个发电资源去中心化,控制系统可部分自下而上的新概念电网。这种拥有独立结构和控制系统的分布式能源电网,也被成为交互式电网。

这种新的交互式电网,在增加电网的耐用性的同时,也能提高效率,并且能够纳入更多的可再生能源发电比例。然而,目前交互式电网的分布式性质面临着两大挑战:控制技术和电网用户权限管理。这两个挑战都可以通过区块链技术解决。ConsenSys能源团队拥有多年建立基于概念区块链的分布式能源资源管理解决方案的经验。通过这些经验,ConsenSys发现了建立Grid +的机会,以以太坊为基础,Grid +将在竞争激烈的商业环境中大规模部署基于区块链的能源生产解决方案,以实现未来的交互式电网,并证明以太坊及区块链相对于现有技术的优势。

目前,Grid +正在同时开发硬件和软件,以创建一个安全的以太坊启用的网关,并连接物联网(IoT)设备。其中的硬件网关,或我们称之为“智能代理”,是一种连接互联网的永久在线设备,可以实时安全地存储加密货币和处理电费,我们在本白皮书中将其统一命名为“智能代理”。智能代理还将能够以编程方式代表用户购买和销售电力,并自动管理优化负载(例如,通过Tesla Powerwall 或 Nest恒温器)。相应的软件将与智能代理结合使用,以使用Grid +设计的支付通道和Raiden社区的组合进行支付。现在,Grid +正在开发一种系统架构,允许用户在享受加密货币优势的同时,获得和传统系统一样的操作习惯。有趣的是,开发一个安全并永久在线的、拥有低阻塞的支付通道的系统,也为更广泛的加密货币生态提供了一个关键的基础环境设施。Grid +的硬件设施除了用于电力系统之外还拥有许多用途,并且将成为未来加密电子货币广泛采用的关键一环。

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Grid +利用以太坊智能合约为能源生态系统提供核算层。用户保留对自己资产的控制,并可以精确选择在系统中如何使用它们。通过将能源支付的交易逻辑转移到可靠的架构(区块链+区域通道),Grid +减少了在传统方法上处理交易的管理负担(传统的支付处理器通常收取1.5-2.5%的费用)。此外,通过向客户推送市场信号,Grid +使客户能够更明智地决定其能源的使用情况。一方面,能够降低自身成本,同时也提高了整个电网的效率,稳健性和可靠性。

Grid +可以通过利用公共以太坊区块链提高电力零售的效率。激励消费者建立自己的分布式能源储存能力,最终使可再生能源生产更加可持续和高效。Grid +所提出的系统具有很多优点,大致可以将其分为短期和长期规划。

短期规划 – 能源零售商

Grid +将首先成立一个放松管制的市场下的商业电力零售商。以太坊提供的技术将帮助Grid+显着降低现有公用事业的运营成本。大约50%的零售商的成本与购买批发能源无关,可以通过更好的技术和更高效的流程被淘汰。

降低成本


对于零售商来说,账单打印和结算在很大程度上仍然是手动的过程(通过电子表格,电话银行和纸质邮件)。而通过以太坊技术,很可能会在某一时刻,不论是否通过Grid +,所有这些过程都可以实现自动化。而通过自动化的技术,将极大降低管理成本,使Grid+所提供给消费者的水电费用更加低廉。

除了自动化(效率)之外,Grid +还引入了代理的效率,这意味着Grid +本身不需要处理事务,而通过以太坊网络负责处理这些事务。所有付款都会自动记录下来,并从一个智能合约(付款通道)转移到另一个智能合约,而不需要通过传统的付款处理。因此,与会计和支付相关的唯一可变成本将是在网络上执行智能合同的成本,并且这些成本在很大程度上可以通过支付通道来缓解。

消除坏账


除了上述的集中支付处理之外,用户代理还允许Grid +消除与风险相关的成本。 Grid +不需要像传统公用事业一样承担集中风险,而是要求客户通过智能代理上存储的电子货币实时支付电费。随着客户使用电力,他们的智能代理(自动化的,永远在线的设备)将通过付款通道,在每个结算周期实时(每15分钟或一个小时,取决于当地的ISO)付款。除了向智能代理添加货币外(以太币或Grid+稳定货币,BOLT),如果智能代理未能按时付款,Grid +将要从客户账户中扣除部分押金。押金有两个目的。首先,如果连接断开,它可以防止服务中断。其次,如果智能代理内账户资金耗尽,它将提供缓冲。Grid+的客户将收到通知,他们的押金在被扣除,一旦达到一个较低的阈值,客户将被通知服务终止。如果客户的押金被部分扣除,客户仍然能够继续充值。实时支付与押金相结合的方式可以防止任何数量的坏账积累。

降低营销费用


与现有的零售商相比,Grid +将提供更低的电价,这可以降低客户购电成本(目前现有零售商报价约为150美元)。目前,Grid +的资金花费主要在拓展用户渠道上,因为Grid +正处于现有市场上建立了自己的品牌和影响力阶段。但是,Grid +预计在未来,客户购买成本会随着时间的推移而下降。由于Grid +能够提供相当低的价格,相比于市场上的传统零售商价格低30%,因此用户黏性将非常高。

长期规划 – 分布式储能与开放市场

由于消费者几乎可以无阻力的进入能源批发市场,他们将体验由市场驱动的价格波动,这将使他们的智能代理能够做出更明智的消费决策。随着储能设备(即电池)价格的下降,最终会出现这样一种情况:消费者将购买电池来进行能源价格套利,并向电网提供辅助服务。以符合消费者的合理经济利益。

有效市场的实现途径


如今,当今电网中的低效率很大一部分是因为未引入了配电网相关的成本的动态计算和分配,而是以非动态方式计费:以每千瓦时使用为基础,对同一地区所有市场参与者收取相同的基础设施成本,而不考虑由于地理位置,网络连接拓扑和使用时间的变化所造成的消费者用电的不同实际成本。这种成本计算的单一化阻碍了分布式发电的使用和发展,导致经济上不合理的结果。在未来,通过在电网中的每个节点(包括客户终端)采用智能仪表技术,计算实时动态分配成本所需的数据将变为可能。

本地支持的P2P(点对点)市场


一旦在配电网上实施动态的,细粒度的边际区位定价(LMP),就会出现地理上和拓扑上可分割的市场。一旦发生这种情况,就会出现客户不愿意直接与批发市场进行交易,而是在当地进行能源交易的情况。 在这一点上,客户将能够利用以太坊直接以点对点的方式直接交换能源,而不是在集中的市场上清算。除非监管机构普遍对P2P市场进行调整,否则交易将仅限于Grid +或其他参与零售商的客户。

代币发行


Grid +将以双代币模式运行,每个代币都符合ERC-20标准。其中, BOLT代币将被Grid +视为一个稳定的货币,Grid +客户可以从Grid +兑换1美元的能源,并由美元押金担保支持。GRID 代币允许Grid +的客户以批发价从Grid +购买电力。具体而言,每个GRID代币可由Grid +客户以Grid +所在的辖区内的Grid +的批发价格兑换500千瓦时的电力。

BOLT代币


BOLT将成为使用Grid +平台所需的货币。 Grid +将作为稳定货币处理,每个BOLT可在Grid +平台上以$ 1(USD)的价格兑换。 BOLT仅在客户存入法币(或以太币,将以Grid +以美元出售)到Grid +的同时时创建,并且在Grid +客户以美元兑换BOLT时将被销毁。这些创建和销毁事件将根据Grid +团队成员Alex Miller首先提出的技术规范进行定义。Grid +客户可以直接从Grid +购买BOLT代币交给他的智能代理,也可以从自己的数字货币钱包随时将法币转移到智能代理。在智能代理支付能源费用之前,必须通过将BOLT存入由Grid +控制的智能合约账户(这是一个自动发生的过程)来开启一个支付通道。 Grid +向这个客户(或者智能代理)收取的能源批发成本和费用,在通道关闭时从该BOLT存款中扣除。

BOLT的兑换与赎回

在满足适用法律要求的前提下,任何持有BOLT的Grid +客户均可随时用Grid +兑换为美元。 在美国境外运营的Grid +的子公司和商业合作伙伴可以选择将用户已经兑换BOLT的美元兑换成当地货币,然后再分配给用户。尽管不同地区的法律有所不同,但我们预计客户将被要求提交政府公证的身份证明和其他足以满足Grid +的信息,以符合Grid +在申请赎回时受到的任何Know-Your-Customer(KYC)要求。 KYC验证最初将在客户注册Grid +服务时发生,并将成为使用Grid +平台和购买或赎回BOLT的条件。在赎回的情况下,被赎回的BOLT将通过以EIP 661为模型的机制永久地被取消,因此,BOLT代币供应将被减少。

兑换法定货币的BOLT可能会受到某些最低兑换门槛的限制,并扣除Grid +在将法定货币分配给兑换客户时发生的交易成本(例如电汇费,支票支付的邮资费 如果是非美国司法管辖区,则适用货币转换费)。 BOLT的赎回也将受到客户协议中规定的各种条款和条件的约束。

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GRID代币

在发行GRID代币之前,固定数量的GRID代币(300,000,000)将在发行之前被统一生成 – 这将是GRID被创建的唯一时间。 90,000,000个的GRID代币将发行销售。每个GRID代币将是Grid +平台上的一个积分,可由Grid +的客户兑换,以便客户在兑换之后,在相关辖区内Grid +的批发价格购买500 kWh的电力。在兑换时,GRID代币将被兑换合同分配一个时间戳,并通过EIP 661之后的机制永久性地被生成。

申请批发市场的电量

一旦GRID被兑换并发生交易,Grid +中心将读取该事件,并在将来为智能代理计费时参考该事件。典型的交易事件将包括以下内容:

            {

                price:0.1,                                   //units of $/kWh

                wholesale_price: 0.08,              //units of $/kWh

                amount:1,                                 //units ofkWh

            }

在这个简单的计费示例中,客户使用了1千瓦时的电力,溢价是0.02美元/千瓦时(price – wholesale_price).。 如果客户的智能代理有GRID代币,则客户的智能代理支付0.08美元/千瓦时(批发市场价格),而没有额外的溢价。 如果客户没有与智能代理相关的GRID代币,则客户支付正常的电网价格$ 0.10 / kWh。

这次交易将添加到随后的账单内,直到GRID代币用尽。例如,假设一个客户已经兑换了0.05个GRID,并有权以批发价格获得10个500kWh电力。如果上述账单已经发给了智能代理,那就要付0.08美元/千瓦时,批发信贷将从10千瓦时减少到9千瓦时(使用1千瓦时)。这个额度(现在是9kWh)随着每一个后续的账单而下降,直到它达到0kWh,此时智能代理将返回到支付正常的电网+价格(批发+加价),也就是$ 0.10 / kWh。

GRID代币赎回限制

每个GRID代币可在电网+平台上以批发电价兑换500千瓦时。 但是,Grid +在每个时间段内只允许在每个地区使用一定数量。这些确切的限制由Grid +设置,形成给定区域中的Grid +客户总数和收入的固定函数。如果更多客户在特定区域使用Grid +进行注册,则该地区的周期性可兑换kWh限制也将增加。

一旦达到周期性限制,客户将不能再从任何Grid +应用程序的用户界面中兑换GRID代币,智能合约将停止接受兑换,直到Grid +在接下来的时间段内将其重置。 如果客户的代理商试图赎回一定数量的GRID,使得该次赎回总额超过该时间段的阈值,则智能合同将拒绝该交易,并且该GRID将被返回给客户代理商。

所有GRID赎回必须由Grid +客户执行,由已注册的Grid +代理设备执行。如果GRID由任何其他方或通过任何未注册的设备发送兑换,在没有依托Grid +平台上的程序,这些代币可能会被没收。

商业模式

Grid +收入将来自批发能源价格,交易费用,外部资金支持的BOLT代币的产生利息以及智能代理的销售。Grid +的目标是推动尽可能低的能源价格,从长期规划而言,使能源业务的费用接近于实际成本。

电力价格

Grid +希望和客户分摊在批发市场购买的能源价格,与其输配的相关费用,以及少部分加价。

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图13显示了德州电力的平均批发成本。请注意,在2016年,大约一半的住宅电力成本代表零售商价格。

Grid +预计将比德州市场的批发和输配成本高出20%,意味着成本为0.068美元/千瓦时,而目前的平均零售成本为0.115美元/千瓦时。 这将为客户节省约38%的电费。

客户强制缴纳押金可以彻底清除坏账所带来的影响,相比于现有的零售商Grid+即有了竞争优势。押金模式创造了一个隐藏的良性循环。有可能违约的客户将不愿意缴纳押金并加入Grid +平台。因此,高信用风险的客户被推向现有的零售商,从而提高了Grid +的竞争优势,进一步促进了Grid +网络建设的能力。

Raiden 网络交易费用

鉴于其系统设计,Grid +将成为公众以太坊网络上最大的稳定硬币发行实体之一。发行大量的法定代币令Grid +处于独特的地位,成为公众以太坊网络上大量商业活动的中心集市。Grid +预计能够在Raiden社区上运行大型的流动性平台。通过建立这个中心,Grid +预计会有二级收入来源:在Grid + Raiden中心的微交易收费。

这些Raiden的二级收入费用不应与Grid +费用相混淆。 前者只是为了支付使用Grid + Raiden中心进行商业化运营(Grid +之外),而后者是支付Grid +费用的能源的标记。 请注意,Raiden社区产生的收益将不会被添加到Grid +服务的开放渠道(即Grid +不会有双重费用)。另外,Raiden费用与Grid +中的所有其他费用一样,都是Karabraxos费用库(旨在追踪Grid +的所有收入)。

Grid +将在Raiden初期重点放在扩大市场份额,而不是最大化短期产生的收益。因此,所收取的费用将非常低(每比交易的价格为$0.0001)。截至撰写本文时,Visa网络上的平均交易成本为交易成本的2%+ 0.10美元,因此对于10美元的交易,收费为0.30美元。虽然有人可能会说Grid +只需要打败Visa即可,但是团队认为它必须努力打败以太坊网络的成本。目前,公共以太网网络上的转账的费用中位数为0.11美元。因此,Grid + Raiden中心的10美元付款的预期转移费用将是Visa交易的0.033%费用或公共以太坊交易的0.05%费用。这意味着Grid + Raiden中心交易将比典型的支付成本低2000-3000倍。不难想象,在极低的交易成本驱动下,其他商业机构也会利用Grid + Raiden中心内通过BOLT来转换资源。

BOLT押金产生的利息

当BOLT代币被消费者兑换电力时,Grid +将使用法定货币支持BOLT代币来支付批发电力。请注意,任何时候支付批发电力都是通过法定货币进行,相应数量的BOLT代币将在Karabraxos内扣除。如果没有足够的BOLT代币可以扣除,应该被扣除的BOLT代币数量将被记录下来,并且在收取更多的费用后将尝试另一个扣除事件。在支持BOLT代币的法定货币上赚取的任何回报将仅限于Grid +本身账户。

在消费者购买BOLT代币和消费电力的时间段内,Grid +将把资金投资于国库券等低风险资产。 假设美国国库券收益率为1%,那么在Tesla Epoch期间(2018年第二季度至2019年第一季度),每年将产生272,000-554,000美元的收入。

智能代理销售

所有Grid +客户将需要一个智能代理,估计其制造成本预计接近50美元。 与Trezor或Ledger硬件设备相比,该设备将以更低的价格提供更多的功能。最初,Grid +将以成本价格销售智能代理,因为它们是通往Grid +平台的门户,并将有助于推动客户获取GRID代币的需求。

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