【科普】在区块链上建立能源市场：评估，线框图和实施
人们总是害怕改变。人们发明电的时候就担心电，不是吗？人们害怕煤炭，他们害怕汽油发动机……总会有愚昧无知，而愚昧导致恐惧。但是随着时间的流逝，人们将开始接受他们的硅大师。 —i比尔·盖茨
能源行业包含一些区块链技术最有价值的用例。区块链在与分散市场打交道时效果最好，随着可再生微型发电的出现，能源市场正迅速成为正轨。当然，看起来像一个行业可能会被技术彻底破坏。
在本文中，我将描述以太坊区块链中电力市场的简单实现。我还将包括一些想法，以进一步发展为更成熟的解决方案。我努力地去探索电力市场的运作方式以及如何将能源负荷与支付联系起来。我认为，如果您是从同一条路径开始的话，这篇文章将非常有用。
电网如何工作？
简而言之，电网使生产与消耗相匹配。如果我在撰写本文的两个小时内，笔记本电脑消耗200瓦的电能，那么有人将不得不在相同的时间范围内将200瓦的电能抽入同一电网。
如果我们中的10,000人参加大规模的反恐精英LAN派对，那意味着在我们开会时，有些东西需要泵2兆瓦的电能。由于生产者和消费者之间的距离而导致电力损耗，并且大多数网络将有数个电路将电力引导到正确的地方，但是基本上就是这样。
在这种情况下，通常有四个参与者：生产者，发行者，零售商和消费者。
生产者生产的电力将被抽入网络，并为其支付费用。分销商维护网络，将生产者的电力带到消费者手中;零售商从生产者那里购买电力并将其出售给消费者;消费者从零售商那里购买电力。 ，是从生产商那里批发购买的。
电力的买卖并不意味着零售商从给定的风电场购买电力，并设法将这些电子带给特定的消费者。买卖的是某种电力生产证明书。
每个生产者在将电力泵入网络时都会获得这些证书。要使消费者从网络中取电，他需要具有足够的证书以证明所取电量。显然，它不允许两次出售或使用同一张证书，以使所产生的电量完全相同。
至少，过去100年就是这样。
集中发电意味着大型发电厂为大量消费者提供电力。
传统上，能源流是通过分配网络从生产商流向消费者的。资金流已从消费者通过零售商流向生产者，并辅以计量表，以确保资金流与能源流匹配。
最近，情况已经开始朝着生产者场景转变。现在在几个国家/地区，有大量的人用家中的太阳能电池板发电。这些生产者有时会从网络中获取能量，有时会向网络中注入能量。
这使能源市场变得更加复杂。这些生产者如何发出自己的证书？谁来决定价格？谁购买它们，如何购买？现在，不仅分销商在平衡网络方面感到头疼，而且现在存在一个复杂的分散市场。
那些已经在区块链领域呆了一段时间的人已经把点子联系起来了。我敢肯定，可以为所有这些生产者建立有效的分散市场。
这些生产者建立有效的分
商业案例
我们的业务案例将是可再生能源交易的生产者场景。我们将假设分销商经营能源市场，并使用货币激励措施来平衡电力的生产和消耗。
这与现实世界的能源市场相似但不完全相同。我使用例更加通用，因为基于区块链的能源市场存在一些计算约束。
在现实世界市场中，生产者押注在给定时间范围内他们想要生产能源的价格。零售商是否购买或不向生产者下注，通常只是按照可用的最低价格进行选择。这正是证券交易市场的运作方式，但是对于当前的区块链平台而言，这恰恰是计算密集型的。
设计
为了最简单地实现此能源市场，我们将使用一些ERC20代币作为货币，并使用两个变量来表示网络中的生产和消费负荷。我们将时间划分为任意单位，以使每个时间单位的生产和消耗负荷尽可能地平衡为目标。
我将在非交换市场上获得一些启发，并使用一个简单的价格公式，在给定的时间单位内，当生产者多于消费者时，电价会降低。这样，便宜的电力将激励消费者增加消费，而生产者减少生产，从而平衡网络。相反，由于价格上涨，随着消费者数量的减少和生产者数量的增加，价格上涨。
简而言之，电力网络使生产与消耗匹配。
在所有交易中，分销网络都是对口交易之一。分销网络将确定价格。生产者将向配电网络出售电力。消费者将从配电网购买电力。
在您认为我正在集中分销网络之前，我不是。路由能源的物流网络保持不变，但在生产者之间路由货币的金融分销网络成为去中心化的智能合约。
我将删除许多复杂的功能，以专注于市场机制。我相信有可能在区块链上建立一个全国性的能源市场，但是出于本文的目的，我们必须保持一个简单的场景。
在这些限制内，让我们继续看一下它如何在代码中工作。
实现
交换式市场的主要好处是它非常简单。在我们的案例中，整个能源交易市场的评论不足100行。
为此，我将使市场继承自ERC20和白名单。 ERC20为我们提供了用于支付货币的工具。白名单允许我们仅将市场限制为已确定的消费者和生产者。
至于未掉期，市场需要以一定数量的货币作为种子。这是因为生产者可能比消费者更多，并且市场向生产者付款并向消费者收费。那里需要一些余量。
基于生产和消费负荷之间的差异，通过两个简单的公式计算价格。当消耗和生产负荷完全匹配时，价格就是选定的基本水平。请忽略所有类型之间的强制转换，只是为了防止出现溢价和负价。
这种机制非常简单，适合于区块链有限的计算能力。同时，它鼓励生产和消费保持平衡。使网络不稳定的任何一个方向都需要金钱。
传统上，能源流是通过分配网络从生产商流向消费者的。资金流已从消费者通过零售商流向生产者。
重要的是要意识到，智能合约可以控制资金流量，并且生产和消费订单通常会在未来的时间段内填写。物流网络将对建议的消耗和生产负荷有一定的了解，如果需要平衡网络，可以采取措施来减少消耗和生产负荷。
能源生产仅允许确定的生产者使用，他们只需要陈述其生产意图即可立即获得资金。显然，这是一个极大的简化，在现实生活中，这笔钱将被保存在托管之下，直到证明该权力已产生为止。
能源消耗的工作方式相同。消费者说出他们的意图并支付由网络确定的价格。在现实生活中，如果实际上没有消耗掉电量，则可能会有一些退款
进一步的工作
为简洁起见，有些功能尚未实现。其中最重要的如下。
没有一种代管机制，可以确保生产者只因其生产的能源获得报酬，而不是承诺的生产。
过去，我们无法避免下订单进行生产或消费。
生产或消费订单都不能取消。例如，对于计划外的维护，这将是必需的。
定价公式已简化，需要数学建模。
除构造函数外，没有铸造令牌的机制，因此无法修改合同供应，并且客户实际上无法获得资金。
货币合同应在构造函数中作为地址传递，而不是使用继承。
生产和消耗订单的能量应与当前负荷成比例。
目前的实施在全国范围内将有较差的表现。
这些仅仅是一些例子。请不要按原样使用此合同，除非出于学习目的或出于此目的而构建您的更高级版本。
结论
能源市场自然适合区块链技术。随着微型发电的出现，能源网络正被细分为一系列客户，既是微型消费者，也是生产者。
当前的网络是为单向潮流而建立的，资金却是反向流动的。预计生产者将比消费者大数千倍或数百万倍。重新设计物理网络是一个挑战，但是重新设计支付网络则是另一个挑战。
可以使用非交换式智能合约在区块链中建立能源市场。这对当前的订单簿实现进行了根本性的改变。同时成功分散市场，使小生产者可以直接进入。
当前市场依靠零售商来决定小生产者的生产价格，而区块链市场则通过供需来确定价格。这简直就是革命。
作者：eostalk8181
