基于区块链的光伏供应链并网策略：部分并网还是全额并网？

《Expert Systems with Applications》：Grid connection strategy for photovoltaic power supply chain empowered by blockchain: Partial grid connection or full grid connection?

光伏供应链中区块链赋能的并网模式决策与效益研究。通过构建包含发电企业、电网公司和销售公司的多主体差分博弈模型，分析全并网与部分并网模式在区块链赋能下的动态均衡策略，揭示区块链技术可提升整体效益，促进部分并网应用，并通过绿证交易机制刺激消费需求。

　　
光伏供应链中区块链技术的协同治理与动态决策研究

一、研究背景与问题提出
在全球能源结构转型背景下，光伏发电作为零碳清洁能源的核心组成部分，其规模化应用正面临系统性挑战。中国2024年能源工作指导意见提出的"千家万户沐光行动"，标志着分布式光伏进入全产业链协同发展新阶段。然而在实际运营中，光伏企业面临并网模式选择困境：在完全并网模式下，虽然确保了电力100%消纳，但企业因无法自主调节储能系统，导致电价收益存在天花板效应；在部分并网模式下，虽能通过储能系统提升收益，但面临电网调节能力不足导致的弃光率上升。这种矛盾在传统IT架构下尤为突出，表现为市场信息不对称加剧、交易响应迟滞、利益分配不均等问题。

二、区块链赋能的供应链协同机制
研究创新性地构建了"三主体四场景"的区块链赋能模型，将光伏供应链分解为发电企业、电网公司、电力销售公司三个核心节点，并设计区块链应用与并网模式的双向变量组合。通过引入智能合约自动执行交易协议，构建分布式账本实现全流程可追溯，形成"发电-储能-交易-消纳"的闭环生态系统。

三、动态博弈模型的构建与求解
基于非合作博弈框架，建立四维动态决策模型：
1. 完全并网+区块链场景
2. 完全并网+传统IT场景
3. 部分并网+区块链场景
4. 部分并网+传统IT场景

研究采用动态规划与博弈论融合的方法，推导出各主体的反馈均衡策略。特别在区块链场景下，通过智能合约自动执行的特性，实现了发电企业与电网企业的实时数据交互，将传统决策周期从72小时压缩至15分钟以内，显著提升系统响应效率。

四、关键研究发现
（一）并网模式与收益结构的关系
1. 完全并网模式在发电企业自消比例低于15%时更具经济性，此时电网公司调度成本可降低22%-28%
2. 部分并网模式在自消比例超过35%时优势凸显，通过储能系统优化使综合收益提升19.6%
3. 区块链技术的引入使部分并网模式的经济效益提升幅度从常规IT架构的12.3%跃升至34.7%

（二）区块链技术的作用机制
1. 交易透明度提升：通过分布式账本技术，将绿证交易溯源时间从72小时缩短至3分钟
2. 风险防控体系：智能合约自动执行合约条款，将绿证造假率从传统模式的8.7%降至0.3%以下
3. 动态定价优化：区块链支持实时数据交互，使电价调整响应速度提升40倍

（三）多主体协同效益分析
1. 发电企业：在区块链+部分并网模式下，年均收益提升达42.3%，其中储能收益占比61%
2. 电网企业：调度成本降低18.6%，但需配套建设分布式储能容量达现有水平的2.3倍
3. 销售公司：绿证溢价空间扩大至0.18-0.22欧元/欧元出口产品，合规成本下降76%
4. 消费端：光伏电价波动系数从0.37降至0.09，市场接受度提升至92.4%

五、管理启示与实施路径
（一）并网模式优化策略
1. 构建动态自检机制：根据当地消纳能力、储能成本、电价波动三个维度建立评估矩阵
2. 设计弹性并网方案：在完全并网与部分并网间设置30%-50%的自动切换阈值
3. 建立区域差异化标准：针对东部高消纳区、西部储能区、北部风光互补区制定专属参数

（二）区块链技术部署方案
1. 分层架构设计：底层采用联盟链确保数据隐私，中间层部署智能合约，上层构建可视化平台
2. 关键技术配置：
- 加密算法：SM4国密算法+ECDSA混合加密
- 共识机制：PBFT扩展至Fedralated Byzantine Agreement
- 存储方案：IPFS+分布式数据库双存储架构
3. 实施路线图：
- 试点阶段（1-2年）：选取3-5个省级示范区开展技术验证
- 推广阶段（3-5年）：构建国家级光伏绿证区块链平台
- 升级阶段（6-8年）：实现与碳交易市场、能源互联网的深度耦合

（三）利益协调机制创新
1. 建立动态分成模型：根据绿证交易量、储能利用率、电网调度频次设置浮动分成比例
2. 引入碳金融工具：将绿证收益与碳配额进行1:0.8的等价转换
3. 构建激励相容机制：对连续三年合规发电企业给予电网优先接入权

六、实证分析结果
（一）敏感性参数影响
1. 自消比例α：每提升1%自消能力，在区块链场景下可使发电企业收益增加2.3%，部分并网模式受益更显著
2. 储能成本β：β值下降0.1元/kWh，将带动部分并网模式经济性提升5.8%
3. 电网调节能力γ：γ值每提高1%，可降低弃光率0.7个百分点

（二）典型区域案例
1. 东南沿海高消纳区：完全并网+区块链模式使企业年收益达820万元，较传统模式提升47%
2. 西北储能区：部分并网+区块链模式使储能利用率从68%提升至89%，年收益增加2.1亿元
3. 东北地区风光互补区：通过区块链实现跨区域能源调度，系统整体收益提升31%

七、研究创新与学术价值
（一）理论创新
1. 提出光伏供应链的"双链耦合"理论：区块链技术链与物理能源供应链的协同进化模型
2. 构建动态博弈均衡的"四维约束"框架：涵盖技术约束、市场约束、政策约束、环境约束
3. 开发绿证交易的"三维定价"模型：将传统成本导向定价升级为市场+技术+环境综合定价

（二）实践价值
1. 建立光伏企业数字化转型的"五步走"路径：数据上链→合约自动执行→收益实时分配→碳资产沉淀→金融产品创新
2. 制定区块链应用的"三阶九步"实施标准：从技术验证到生态构建的完整标准体系
3. 设计政府监管的"双循环"机制：内部建立区块链监管沙盒，外部构建跨部门协同治理平台

八、未来研究方向
1. 构建多主体区块链共识的动态权重模型
2. 开发考虑风光出力波动性的智能合约优化算法
3. 研究绿证跨境交易的区块链互认机制
4. 探索光伏+储能+氢能的区块链协同调度系统

本研究为光伏供应链的数字化转型提供了理论支撑和实践范本，特别是在破解"弃光"困局和提升市场效率方面具有显著突破。通过区块链技术实现的供应链透明化与自动化，不仅重构了光伏产业链的价值分配机制，更为能源系统低碳转型提供了可复制的技术路径。