[Из песочницы] Блокчейн и электроэнергетика30.07.2019 11:49

Привет, в данной статье я попытаюсь популярно описать, почему применение блокчейна в электроэнергетике назрело, и почему в некоторых странах этот кейс активно продвигается.
Все данные, на которых я основывал свои суждения, я брал из открытых источников. Я допускаю их неточную интерпретацию и с удовольствием восприму возражения или уточнения. Так что не стесняйтесь — пишите комментарии.

Часть первая. Пара слов о нём самом…

О блокчейне… Реальных кейсов применения (кроме криптовалюты) которые прошли бы испытание боем можно сосчитать на пальцах одной руки. Криптовалюта это тот пример, когда индустрия выросла настолько (общая капитализация по данным coinmarketcap.com составляет более $200 млрд), что госсектор и крупные корпорации просто не могут игнорировать эту тему. И на волне хайпа криптовалют растет значимость и самой технологии распределенного реестра. Укрепилось понятие смарт-контрактов, возникают такие дисциплины как аудит смарт-контрактов, развиваются смежные технологии и технические и аппаратные средства, обеспечивающие поддержку этой темы.

Системы, куда инноваторы предлагают внедрить технологию распределенного реестра имеют одну общую характеристику. Эта система должна состоять из множества однородных элементов с ограниченным количеством ролей. Например, продавец-покупатель, поставщик-потребитель. Причем число элементов в каждой роли может быть сколь угодно большое. Основные бенефиты от использования этой технологии такие:

Повышение доверия между участниками в полностью недоверенной среде.
Минимальный порог вхождения
Возможность масштабироваться по мере развития бизнеса, то есть проблема роста сведена к минимуму

Представим на секундочку, что мы захотели сделать систему электронных денег. Ну вот вдруг так захотелось, вот такую инновацию)) И вот вам два ключевых вопроса:

Какого уровня охвата систему мы хотим делать? Сайт для друзей для взаиморасчетов? Город? Страна? Весь мир?
Как завоевать доверие у клиентов?

Ответ на первый вопрос очень сложный. Чем масштабнее систему хочется делать, тем больше усилий придется вложить в её проектирование (имеется ввиду классический способ реализации: централизованная система). Но ведь и об окупаемости надо думать. А вдруг не взлетит? А с другой стороны, если сделать в духе сайт для друзей, то придется столкнуться с проблемой роста.

Ответ на второй вопрос также очень сложный, так как ничто кроме твоего имени и репутации не позволит тебе завоевать доверие у твоих клиентов.

Блокчейн позволяет более простым и изящным способом решить обе эти задачи.

Не надо задумываться о масштабе. Подумай исключительно о бизнес-логике. Какие роли должны быть в твоей системе? Какие у них сценарии? И запрограммируй их в смарт-контракте.
Не надо задумываться об уровне доверия. Доверие обеспечивает сама технология.

Запомним эти два пойнта и перейдем к описанию индустрии электроэнергетики.

Часть вторая. Электроэнергетика

Особенность рынка

Ключевой особенностью рынка электроэнергии является прежде всего тот факт, что электроэнергию как товар нельзя (читай — сложно) хранить в промышленных масштабах.

Такие проекты конечно же есть. Например, гидроаккумулирующие электростанции существуют и развиваются с самого начала электрификации земли.

Но только вот почему-то единственная в нашей стране Загорская ГАЭС работает судя по всему в убыток и не ощущает поддержки со стороны рынка (источник).

Таким образом задача участников рынка заключается в том, чтобы научиться потреблять ровно столько электроэнергии сколько вырабатывается. А вернее — наоборот, на определенный период времени надо выработать в идеале ровно столько сколько будет потреблено.

Произведеноt = Потребленоt + DELTAt

Здесь t — это период времени, в пределах которого мы рассматриваем производство и потребление. Общая задача — свести DELTAt к нулевому показателю.

Посмотрим отчет Администратора Торговой Системы (это организация в РФ, которая занимается регулированием рынка электроэнергии), например за 2017й год. Отношение спроса к предложению на Рынке на Сутки Вперед (про РСВ — позже) составляет от 86,4% (европейская зона, июль) до 94,5% (сибирь, апрель). То есть в среднем потери электроэнергии (та самая DELTAt) составляют около 10%. Если говорить в абсолютных цифрах, то по данным МинЭнерго потери в РФ за 2017й год составили около 14 млрд кВтч. Сколько это в деньгах? …

Классические механизмы

В текущем энергетическом рынке сформированы следующие принципы, направленную на минимизацию потерь:

Наряду с торговлей непосредственно электроэнергией осуществляется торговля мощностями. Что позволяет потребителям быть уверенными в том, что условно завтра в условной розетке нужное напряжение будет.
Необходимо уметь планировать потребление электроэнергии. То есть каждый покупатель подключенный тем или иным образом к электросети, должен отправлять заявки на определенный объем электроэнергии, который он собирается потратить в следующий отчетный период. У нас сразу в голове рождается картинка в виде какой-то информационной системы куда каждый потребитель должен раз в… (месяц, неделю, день?) вносить план потребления. Согласитесь — это выглядит нереалистично. Я лично не могу себя заставить 25 го числа каждого месяца просто снять показания счетчика. А тут надо думать, считать, планировать. А потом еще этот план исполнять!
Последний ключевой механизм — это введение штрафных санкций за потребление сверх нормы. Ну блин — это уже слишком!

Структура рынка в РФ

Для реализации данных ключевых принципов рынок РФ разделен на 2 части: оптовый (далее ОРЭМ) и розничный.

Оптовый рынок состоит из порядка 600 участников. Порог вхождения в оптовый рынок дорогой и туда имеет смысл входить только крупным предприятиям, энергосбытовым компаниям и крупным поставщикам и импортерам.

Все три вышеописанных ключевых принципа реализуются именно на оптовом рынке. В рознице планирования нет. За население страны его осуществляет энергосбытовая компания на основании информации о числе подключенных абонентов и их ежемесячном расходе планах подключения новых домов и т.д… Естественно, ей приходится закладывать в план больше на случай непредсказуемых пиков, что естественно сказывается на цене на электроэнергию в большую сторону.

Конкретно, процесс выглядит следующим образом:

Порог вхождения в оптовый рынок крайне высокий и его осилить под силу только крупным предприятиям;
Торги электроэнергией осуществляются на так называемом Рынке на Сутки Вперед;
Потребители должны в соответствии с «Регламентом допуска к торговой системе оптового рынка электроэнергии» подать заявку на потребление через специализированное ПО «АРМ Участника ОРЭМ»
Заявка описывает почасовой план потребления энергии.
По итогам заявок на потребления формируются заявки на поставку электроэнергии и формируется итоговая цена
Кроме активностей на РСВ участники могут заключать Прямые Договора друг с другом.
Также вводится такое понятие как Балансирующий рынок, на котором фиксируются обязательства по итогам торгов и с учетом реальных мощностей.
За потребление сверх лимита указанного в заявке в отношении потребителей вводятся штрафные санкции;

И что не так то?

Процесс может быть сейчас (по сравнению с нулевыми, когда рынок зарождался) максимально автоматизирован, но тем не менее предполагает человеческое участие, что сильно ограничивает возможности по

а) сокращению цикла планирования и
б) по масштабовированию.

С этим и связано ограниченное число участников ОРЭМ. Ну и также с ограничением единой информационной системы, где обрабатываются заявки. Систему на 1000 участников сделать и поддерживать проще нежели систему массового обслуживания сотни миллионов и более абонентов.

Еще раз подчеркну, что планирование на сутки и крупными порциями приводит к излишним потерям.

И еще один недостаток текущей системы — сложность ввода в систему мелких владельцев непостоянных источников энергии: солнечных батарей и ветряных установок. Птицы и червяки, … уж простите:(

Что же делать?

Очевидно, что эту проблему можно решить с помощью системы, удовлетворяющей следующим условиям:

Возможность выполнения планирования потребления и поставки на микроуровне (мелким участникам мелкими порциями). Это позволит снизить цену на электроэнергию для конечного потребителя за счет отсутствия тех самых перестраховок и позволит ввести «в дело» мелких поставщиков электроэнергии (в том числе владельцев электромобилей)
Возможность сокращения цикла планирования, что позволит снизить вероятность ошибки и последствия ошибки в прогнозе потребления электроэнергии, соответственно снизить штрафные санкции и необходимость существенной перестраховки.
Как следствие п.1 и п.2: должна быть обеспечена автоматизация планирования. Ну не будет каждый домовладелец (физлицо) осуществлять ручное планирование своего потребления каждый час. А если доверить это роботу, то планирование можно осуществлять хоть каждую минуту. Алгоритм работы робота может быть чем-то похож на алгоритм прогнозирования колебания графиков на биржах.
Возможность горизонтального масштабирования системы с возможностью её опытного внедрения в отдельную коммуну, отдельный регион или даже целую страну.
Должно быть обеспечено максимально возможное доверие. Участник системы и сама Система должны проводить взаимную аутентификацию каждой отдельной транзакции. И система должна быть максимально прозрачна для всех участников.

Не сложно догадаться, к чему я всё это веду…

Blockchain HELP!

Блокчейн-платформа как никто другой способна удовлетворить всем указанным требованиям. В первом разделе я объяснил в чем ее преимущество, по сравнению с централизованной системой. Могу повториться: возможность выполнять микротранзакции, неограниченная возможность масштабирования и высокий уровень доверия к системе.

Давайте я просто приведу пару примеров, где блокчейн в электроэнергетике уже в достаточно высокой стадии развития. Не на правах рекламы, просто эти проекты достаточно легко находятся в поисковых системах. А так — в мире уже проходят конференции на тематику именно блокчейна и именно в электроэнергетике.

TenneT

TenneT — голландская энергетическая компания. Контролируется правительством. Примерно в 2017 м году стали появляться публикации о старте новых пилотных проектов с внедрением блокчейн-технологии, вот тут есть ряд материалов по этому проекту.

Power Ledger

Австралийский разработчик блокчейн-платформы для торговли электроэнергией. Внедрены около 10 проектов, из которых 3 в Соединенных Штатах, 4 в Австралии.

А что у нас в России?

Посмотрите материалы.
Судя по всему только обрывочные упоминания проблемы использования возобновляемых источников энергии и возможности использования распределенных реестров.

Есть ли у нас примеры кейсов, попытки реализации или хотя бы рассуждения на эту тему?

Добро пожаловать в комментарии…