智慧城市中的智慧能源应用 | 前沿技术

本文作者：Vinod Pangracious是阿联酋迪拜美国大学电气与计算机工程系主任和副教授

在当今世界，对智能应用的需求不断增长，以使城市生活既有趣又可持续。

本文介绍了一种基于区块链的点对点能源交易框架，用于在互联社会中交易分散的清洁能源。智慧能源交易模型旨在在与家庭自动化单元交互的同时自主发起交易。该应用使用分布式可再生能源自主管理清洁能源的产生、消耗和分配。

文中提议的应用是一个自主的点对点交易模型，旨在增加清洁能源的生产、消耗和优化，这确实将减少可再生能源（包括家庭）产生过多清洁能源的大都市地区的温室气体排放。

区块链是基于共享分布式数据结构的点对点网络。自 2008 年问世以来，区块链已成为一项重大的创新和颠覆性技术，彻底改变了我们交互、自动化和跟踪数字交易和数据存储的方式。信任是区块链的基本特征，它使用数字签名和密钥来授权和验证交易并积极识别发起人。

随着时间的推移创建的新块经过数字验证并附加到链上，确保数据完整性并创建可验证的数据结构路径，其中共享和透明的块同时为所有参与者提供可见性。

图 1.上图为智能能源链实施模型，下图为智慧能源链模型（并网）的功能。

开发并用作为家庭和企业提供灵活性的底层技术的混合区块链技术将保护私人数据以及仅保护结果和决策。这项技术将使我们能够进行重大改进，以保护各个领域的数据，包括个人、医疗、银行、金融、交易和法律数据。

此外，分散的自治块在解决方案优化、规划、知识和数据管理方面开辟了一个新的研究和开发机会世界。通常，链中节点通过将交易数据包含在一个块中来促进网络共识。区块链的一个重要特点是没有中央数据块处理或分发数据，但每个块都可以独立执行算法并将信息发送到链上。数据块集成了与简单机器学习算法交互的能力，以处理数据并将决策传播回链。

具有学习能力的数据块将能够处理数据并就用户决定的某些事项做出决定。点对点交易框架被设计成一个用户友好的应用，其中人类生活的增强和商业模式通过分散的交互和处理链上的块的集合被集成和增强，其中每个块都具有嵌入的能力访问数据收集和处理设备的决策过程，如图1所示。

智慧能源链（Smart Energy-Chain）是对等交易应用的演示，其中绿色能源产生并与能源短缺且已经成为交易模型网络一部分的潜在客户进行交易。智能能源链是一个点对点清洁能源交易平台，来自小型分布式能源的可再生能源，如具有太阳能或风力发电能力的家庭或办公楼，在当地能源生产者之间进行交易和消费者。

引入智能能源链的动机是为人类构建可持续的智能生态系统的愿景。可持续生活意味着在人类生活的各个方面实现自给自足。我们认为能源、教育和财务独立是可持续社会的基本要求。Energy-Chain 项目基于清洁能源自给自足的概念，以在可持续城市中实现碳中和，其中具有太阳能或风能发电能力的房屋或建筑物将充当分布式能源，称为 Energy-Chain Homes 。

安装了太阳能或风能系统的建筑物或家庭将能够产生、消耗和交易产生的多余能源，用于家庭使用、电动汽车充电或其他无法产生足够能源的家庭，不管它是否干净。在系统中验证的每栋房屋或建筑物都被视为智能能源链数字交易块。经过验证的区块将能够从网络访问有关多余发电量以及不足的家庭和建筑物所需的电力的信息。

该平台不仅接受提供清洁能源的产消者，也接受非清洁能源消费者。因此，一个人不必拥有一个清洁能源系统就能通过能源链使用清洁能源。一个简单的三屋智能能源链原型和交易块演示如图所示图 2A。图 2B说明了 Energy-Chain 中块的内容。目前，所有经过验证的区块都将拥有产消者的信息，并提供有关可用于交易的总发电量、消耗量和剩余电力的信息以及产消者的积极识别。交易模型平台还有一个图形用户界面，用户可以在其中可视化区块链网络和能源生产和消费信息，如图 2B 所示。

图 2.(A) 展示了三屋智能能源链原型

图 2.(B) 说明交易的生成内容

通过数字交易模型进行能源交易的事件和交易就像使用任何其他移动应用程序一样简单。分散式数据分析模块已经经过训练，可以每天自主地执行点对点能源交易。此信息将放置在区块链网络的公共部分，供其他需要能源竞标代币以生成能源交易的客户使用。我们使用并网和离网智能能源链在用户之间分配智能能源。

Smart Energy-Chain 的重点是为任何有清洁能源发电能力的人使用太阳能或风能建立一个小型商业平台。此外，它还有助于提高人们对可持续未来和促进使用清洁能源的影响的认识，并为建设可持续城市社会的去碳化做出积极贡献。智慧能源链是满足日益增长的能源需求的可持续解决方案，也被认为是发展智慧城市的关键改革。这种以能源链为主导的交易模式是一种数字化的解决方案，旨在建设可持续发展的城市。

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