導(dǎo)語(yǔ)：區(qū)塊鏈在城市建設(shè)的應(yīng)用和前景一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：區(qū)塊鏈技術(shù)由于其去中心化、去信任等功能，應(yīng)用已經(jīng)超越金融領(lǐng)域，對(duì)需要建立在公開(kāi)、安全、及時(shí)和穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)之上的應(yīng)用，區(qū)塊鏈?zhǔn)悄壳白顑?yōu)解決方案。介紹基于區(qū)塊鏈技術(shù)、結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)形成的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營(yíng)、市政管理部門，包括交通、住房、通訊和電力公用事業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行分析；討論在獲取及交換數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的有效運(yùn)作所起的關(guān)鍵性作用，如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的供應(yīng)鏈中的可追溯性、安全性、便捷性。應(yīng)用到城市生活當(dāng)中時(shí)，以電力交易結(jié)算數(shù)據(jù)為例，討論區(qū)塊鏈技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈；城市建設(shè)；電力結(jié)算

區(qū)塊鏈技術(shù)由于其去中心化、去信任等功能，應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)超越金融，不僅將應(yīng)用擴(kuò)展到身份認(rèn)證、審計(jì)、仲裁、投票等社會(huì)治理領(lǐng)域，還涉足工業(yè)、文化、科學(xué)和藝術(shù)等領(lǐng)域。通過(guò)解決去信任問(wèn)題，區(qū)塊鏈技術(shù)提供一種通用技術(shù)和全球范圍內(nèi)的解決方案，從而使整個(gè)行業(yè)的運(yùn)行效率和整體水平得到提高。需要建立在公開(kāi)、安全、及時(shí)和穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)之上的應(yīng)用，區(qū)塊鏈?zhǔn)悄壳白顑?yōu)解決方案。本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營(yíng)、市政管理部門，包括交通、住房、通訊和電力公用事業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行分析，討論獲取及交換數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的有效運(yùn)作所起的關(guān)鍵性作用，如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的供應(yīng)鏈中的可追溯性、安全性、便捷性；應(yīng)用到城市生活中時(shí)，為商業(yè)區(qū)和居民區(qū)網(wǎng)絡(luò)提供的效率和便捷性、可更新能力。目前，全球部分地區(qū)及機(jī)構(gòu)正在發(fā)起區(qū)塊鏈相關(guān)項(xiàng)目，為支持城市基礎(chǔ)設(shè)施的連接并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能響應(yīng)，建立基于區(qū)塊鏈記錄核查和審計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，重點(diǎn)提供商業(yè)和信息技術(shù)服務(wù)，并且在進(jìn)一步擴(kuò)大。然而，區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的結(jié)合，都是新技術(shù)整合。在城建和市政領(lǐng)域的應(yīng)用，無(wú)論是技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還是落地的實(shí)施流程，仍處于初期階段，存在一些困難。本文提出一些常見(jiàn)的問(wèn)題，并探討基于區(qū)塊鏈的電力交易結(jié)算數(shù)據(jù)解決方案，致力為后續(xù)更好的應(yīng)用提供思路。

1區(qū)塊鏈技術(shù)概述

區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)有八年多的發(fā)展時(shí)間，它首先成名于虛擬貨幣，后被各大金融機(jī)構(gòu)采用作為保證數(shù)據(jù)不被篡改的技術(shù)保障，防止偽造賬戶及貨幣，解決人與人之間、人與機(jī)構(gòu)之間及機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的信任問(wèn)題，區(qū)塊鏈對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)能力得到最重視數(shù)據(jù)安全的金融機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。作為一種交易驗(yàn)證和數(shù)據(jù)共享技術(shù)，區(qū)塊鏈可以使沒(méi)有建立傳統(tǒng)信任關(guān)系的主體達(dá)成合作，通過(guò)技術(shù)手段使社會(huì)個(gè)體或組織按分布式的方式相互協(xié)作，有效避免不合規(guī)、不合理現(xiàn)象的出現(xiàn)，大大降低了交易管理成本，避免人為的數(shù)據(jù)采集失誤或數(shù)據(jù)篡改情況。根據(jù)類別和應(yīng)用場(chǎng)景不同，區(qū)塊鏈所體現(xiàn)的特點(diǎn)和價(jià)值也不同。區(qū)塊鏈一般具有如下技術(shù)特點(diǎn)。1）去中心化。區(qū)塊鏈技術(shù)不依賴額外的第三方管理機(jī)構(gòu)或硬件設(shè)施，沒(méi)有中心管制，通過(guò)分布式核算和存儲(chǔ)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息自我驗(yàn)證、傳遞和管理。2）不可篡改性。一致提交后的數(shù)據(jù)會(huì)一直存在，不可銷毀或修改。3）隱私保護(hù)性。密碼學(xué)保證未經(jīng)授權(quán)者能訪問(wèn)到數(shù)據(jù)，但無(wú)法解析。4）開(kāi)放性。區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)除交易各方的私有信息被加密外，數(shù)據(jù)對(duì)所有人開(kāi)放，任何人都可通過(guò)公開(kāi)的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，因此整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明。區(qū)塊鏈特征圖見(jiàn)圖1。隨之帶來(lái)的業(yè)務(wù)特性描述如下。1）可信任性。區(qū)塊鏈技術(shù)提供天然可信的分布式賬本平臺(tái)，不需要額外第三方中介機(jī)構(gòu)。2）降低成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，區(qū)塊鏈技術(shù)帶來(lái)更短的時(shí)間、更少的人力和維護(hù)成本。3）增強(qiáng)安全。區(qū)塊鏈技術(shù)將有利于安全可靠的審計(jì)管理和賬目清算，減少犯罪可能性及其他各種風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與區(qū)塊鏈技術(shù)區(qū)別見(jiàn)圖2。區(qū)塊鏈并非憑空誕生的新技術(shù)，更像是技術(shù)演化到一定程度突破應(yīng)用閾值后的產(chǎn)物，是一系列現(xiàn)有技術(shù)的集合，其創(chuàng)造性的思路為解決問(wèn)題提供新的方向。其商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景與環(huán)境息息相關(guān)?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，任何基于數(shù)字交易的活動(dòng)成本和追蹤成本都會(huì)降低，安全性提高。

2區(qū)塊鏈技術(shù)在城市建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展探討

——以電力為例區(qū)塊鏈具有開(kāi)放、不可篡改、隱私保護(hù)等特性。基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建交易數(shù)字資產(chǎn)賬本，將身份檔案、實(shí)質(zhì)資產(chǎn)、交易情況等信息形成數(shù)字資產(chǎn)，記錄在區(qū)塊鏈中。以電力系統(tǒng)為例，參與方包括發(fā)電企業(yè)與個(gè)人、用電用戶、電網(wǎng)收費(fèi)營(yíng)銷單位等。一方面可以在準(zhǔn)入時(shí)對(duì)參與方身份進(jìn)行確認(rèn)，維護(hù)系統(tǒng)隱私；另一方面采用數(shù)據(jù)同步算法，提升存儲(chǔ)效率。采用“區(qū)塊鏈+云”模式，區(qū)塊鏈負(fù)責(zé)全面記錄發(fā)電企業(yè)與用電用戶基本信息檔案，電網(wǎng)管理部門、電力生產(chǎn)部門、電力營(yíng)銷部門、政府機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)等一方面作為區(qū)塊鏈中的聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行區(qū)塊鏈的監(jiān)管、共識(shí)和記錄的權(quán)限；另一方面采用云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等方式專注于業(yè)務(wù)，提高服務(wù)質(zhì)量和效率。如發(fā)電生產(chǎn)、電力傳輸、電力儲(chǔ)能及電力調(diào)度與交易等進(jìn)行大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析，輔助電力管理部門快速作出正確的決策。在電力行業(yè)，區(qū)塊鏈應(yīng)用在以下2個(gè)方面可能產(chǎn)生突破性發(fā)展。2.1全球能源互聯(lián)網(wǎng)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)能夠連接“一極一道”（北極、赤道）和各洲、各國(guó)大型能源基地及各類分布式電源，將存在時(shí)區(qū)差、季節(jié)差的各大洲電網(wǎng)連接起來(lái)，突破資源瓶頸、環(huán)境約束和時(shí)空限制，將太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、海洋能等清潔能源轉(zhuǎn)化為電能送到各類用戶，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)、地區(qū)互濟(jì)，保障能源供應(yīng)，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境損失，降低社會(huì)成本，有效解決能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、高效發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題[7]。全球能源互聯(lián)網(wǎng)為全球清潔能源的高效開(kāi)發(fā)利用提供平臺(tái)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)中包括智能發(fā)電、配電、用電及儲(chǔ)能等設(shè)備，發(fā)電設(shè)備具有風(fēng)力、太陽(yáng)能、水電等不同形式，全球能源互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得電力提供商不再局限于大的發(fā)電廠，一家一戶的個(gè)體分布式新能源發(fā)電都可以連接全球能源互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)新能源方式為全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供電力并產(chǎn)生電力交易。由于全球能源互聯(lián)網(wǎng)參與主體各自獨(dú)立，沒(méi)有信任溝通機(jī)制，加之全球能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)用戶眾多。因此，全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的供給和交易等行為的快速、可信與自動(dòng)執(zhí)行成為制約全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，使全球能源互聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)方面得到支持。有效利用區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全球數(shù)以億計(jì)的發(fā)電企業(yè)及個(gè)體的聯(lián)網(wǎng)提供電力數(shù)據(jù)和用戶的用電數(shù)據(jù)，以及電力供給與消費(fèi)的交易往來(lái)結(jié)算，可以不通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)（或稱為中心機(jī)構(gòu)）即能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全可信自動(dòng)采集、保存并持續(xù)追蹤更新，為全網(wǎng)用戶提供能源的高效率調(diào)度與交易服務(wù)。同時(shí)，由于區(qū)塊鏈所有歷史數(shù)據(jù)都不會(huì)被刪除，也為交易產(chǎn)生糾紛時(shí)，提供歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。2.2智慧電力。目前，國(guó)家各地的電力機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行新一輪電力調(diào)度、電力收費(fèi)與營(yíng)銷數(shù)據(jù)管理的更新。為了確保有關(guān)國(guó)計(jì)民生的電力數(shù)據(jù)信息安全，電力機(jī)構(gòu)希望將正在使用的國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)替換為國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)?？紤]到電力數(shù)據(jù)的敏感性，尤其是電力公司關(guān)心的電力調(diào)度、供電收費(fèi)之間的資金交易往來(lái)，為保證這些數(shù)據(jù)信息能夠完整無(wú)誤地在新的數(shù)據(jù)庫(kù)中運(yùn)行，數(shù)據(jù)的遷移需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。基于對(duì)資金交易數(shù)據(jù)的安全性考慮，區(qū)塊鏈技術(shù)提供一個(gè)合適的解決方案。1）構(gòu)造一個(gè)區(qū)塊鏈，主要用于記錄電力支付結(jié)算資金往來(lái)賬務(wù)情況。由于區(qū)塊鏈本身的特征，多個(gè)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)算法，一是保證所有電力支付結(jié)算資金往來(lái)數(shù)據(jù)都會(huì)記錄在區(qū)塊鏈中；二是共識(shí)算法，確保經(jīng)過(guò)共識(shí)認(rèn)證的電力支付結(jié)算能夠儲(chǔ)存、記錄。2）國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)在向國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息遷移時(shí)，將數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是資金往來(lái)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄在區(qū)塊鏈中；另一部分是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如用戶的姓名、身份證號(hào)、地址、電話、繳費(fèi)方式等，數(shù)據(jù)記錄在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。充分發(fā)揮區(qū)塊鏈安全、可信、防篡改的特性，以及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法比擬的單位時(shí)間數(shù)據(jù)吞吐量大的優(yōu)點(diǎn)。區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合應(yīng)用于電力系統(tǒng)管理見(jiàn)圖3。區(qū)塊鏈作為電力市場(chǎng)解決當(dāng)前問(wèn)題的有效方案。1）通過(guò)區(qū)塊鏈構(gòu)建電力互聯(lián)網(wǎng)交互主體之間可信任傳遞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)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(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)電力交易時(shí)，基于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)機(jī)制實(shí)際上同時(shí)實(shí)現(xiàn)清算和結(jié)算，提高清算、結(jié)算的效率。3）區(qū)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(jì)。4）數(shù)據(jù)布置在區(qū)塊鏈上，確保不可篡改、不可抵賴，公私鑰結(jié)合的非對(duì)稱加密保護(hù)隱私。區(qū)塊鏈在電力市場(chǎng)，還將發(fā)揮其更大的作用。1）隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)及全球能源互聯(lián)網(wǎng)的普及，市場(chǎng)主體將日益增多，電力交易也將更加活躍。今后將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的電子合同、電子發(fā)票、電子票據(jù)等。電子化單據(jù)存在容易篡改、丟失等問(wèn)題?；趨^(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)保全技術(shù)可提升能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息安全性，避免由于外部黑客攻擊或內(nèi)部管理不當(dāng)導(dǎo)致電子數(shù)據(jù)丟失或篡改，可為電力市場(chǎng)參與者提供信用背書。2）針對(duì)電力消費(fèi)場(chǎng)景，區(qū)塊鏈技術(shù)可以很好地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合。區(qū)塊鏈不存在中心節(jié)點(diǎn)，由每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄、存儲(chǔ)信息，保證數(shù)據(jù)可持續(xù)性，解決物聯(lián)網(wǎng)的核心缺陷。例如，以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)建立電力總賬本，針對(duì)電動(dòng)汽車充電的應(yīng)用場(chǎng)景，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，采用區(qū)塊鏈的智能合約實(shí)現(xiàn)充電樁資產(chǎn)經(jīng)濟(jì)共享，完成該應(yīng)用場(chǎng)景下認(rèn)證、充電、付款的自動(dòng)化管理。3）在電力傳輸應(yīng)用場(chǎng)景中，參與電力輸送的角色眾多，且存在廣義的博弈競(jìng)爭(zhēng)。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)角色之間的強(qiáng)制信任和角色之間交易的透明化，實(shí)現(xiàn)多種能源之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化傳輸，提高系統(tǒng)效率。例如，將輸電線路中的輸電設(shè)備進(jìn)行改造，增加電力傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、智能計(jì)算等功能模塊，其轉(zhuǎn)化為物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)通過(guò)區(qū)塊鏈以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式向全網(wǎng)傳播，保證電力及其設(shè)備的安全管理。

3結(jié)語(yǔ)

區(qū)塊鏈以其去中心化、去信用化及不可篡改的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)以比特幣為代表的數(shù)字加密貨幣的普及而受到關(guān)注。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究的熱門課題，各個(gè)產(chǎn)業(yè)希望通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)注入新技術(shù)的推動(dòng)力量。城市建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜而綜合性產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，包括區(qū)塊鏈技術(shù)在內(nèi)的信息技術(shù)加強(qiáng)管理與優(yōu)化。因此，需要加強(qiáng)區(qū)塊鏈技術(shù)在城市建設(shè)方面的基礎(chǔ)研究，并對(duì)研究成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)應(yīng)用與推廣，以期提升城市建設(shè)的智慧化管理應(yīng)用水平。

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