探讨区块链在电力物资供应链管理中的创新应用

刘译聪 李晶洁 马程锦 周利新 连莲

国网冀北电力有限公司物资分公司 北京 100075

引言

电力物资是电网工程建设的基础，其质量的好坏直接决定了电网以及能源互联网能否安全稳定运行。我国国家电网公司一直重视电力物资的质量管理，尤其在“十三五”期间，强调对电力物资进行集约化、精益化管理，以加强电力物资质量监督来提升用电质量服务[1]。而随着电网投资规模的不断扩大，互联电网所承担的高传输容量、高耐温耐压等压力越来越大，电力物资的性能和质量都面临更高的挑战。

我国电力设备供应商正积极改善并提高物资质量，但设备质量问题仍然存在。一旦出现电力设备出现问题引起电力故障，对设备本身的质量分析和问题溯源是避免同样问题的关键。目前，电力企业的物资供应链整体结构虽较为完善，但是在各供应商仍存在物资信息不互通、规格标准不统一、认证不成共识等问题，这些问题进一步制约了电力物资质量的提升。

区块链技术的发展为上述问题提供了解决思路，其共识机制、数据不可篡改功能可用于电力物资质量认证、质量数据管理[2]。我国各级电力公司在现代智慧供应体系方面积极开展数字化、平台化的创新实践，通过“大云物移智链”等技术，构建“五E一中心”供应链平台[3]，从物资合同一键生成、在线签署，到结算单据电子化、结算支付申请自动作业，实现了供应链全程电子化、网络化、便捷化。这些数字化创新实践为区块链技术的应用提供了有利的数据支撑，因此基于区块链技术的电力物资质量管理研究亦亟待开展。

本文首先剖析了当前电力物资供应链管理现状，结合区块链各链种的特点，分析其在电力物资供应链管理的应用优势，提出基于联盟链的电力物资供应链数据上链框架，最后以区块链平台为支持，提出了基于电力物资质量数据分析的招标、采购决策与管理方法展望。

1 电力物资供应链管理现状

电力物资供应链管理环节涉及供应商生产、出厂试验、质量检测等多个环节，其质量管理是重中之重。质量数据主要由供应商、检测机构提供，其中，供应商提供出厂试验报告，检测机构提供检测报告。目前主要存在四方面问题，一是质量报告的真实性难以校验，供应商提供的出厂试验报告和质量检测报告或存在造假问题，检测机构的检测过程缺乏透明度。二是跨部门协作的质量追溯难度大，质量数据贯穿设备全生命周期，除采购环节外还涉及安装、运行、退役等环节，数据保存在公司不同系统中。三是不同参与主体间难以形成质量数据共识，不同质量数据分别由业主单位、供应商、检测机构、监造单位存储，各方之间缺少协同与校验。四是对于上游材料供应商的质量情况难以把控，上游材料供应商的实际选用以及材料质量情况透明度均较低。

2 区块链在电力物资供应链管理中应用优势

区块链具有易追溯、防篡改、透明公开等特点[4]，结合物联网技术，一方面可以实现数据从产生到上链存储过程数据的固化，保障过程数据真实可信、公开透明。在区块链网络中，电力物资质量、供应商、物流运输等信息都经过加密，作为共享且安全的加密公共分类账而存在，任何供应商或者其他用户在未经授权许可的情况下，无法干扰系统并更改任何信息，因此可以提升电力物资供应链质量监管安全。

另一方面区块链方便接入，并可以将接入方与其提供信息绑定。电力物资数据可以存储在由各方使用必要的位置，并配置访问密钥，以安全手段实时衔接客户。且各方上链数据不可篡改，可利用区块链的共识机制，增加供应链管理中各方对于质量数据的共识，进而构建互信度高、问题溯源清晰的质量追溯体系。

因此，基于现代智慧供应链体系建设基础和业务现状[5]，充分利用区块链数据不可篡改性、透明性、可追溯性等特征，开展供应履约、质量检测等业务试点应用，能够解决部分业务环节传统模式下合同单据、检测报告等信息保真能力不强、互信度不高、投诉纠纷处理难等问题。

3 电力物资区块链应用方案设计

3.1 基于联盟链的电力物资业务特点分析

通常，区块链有公有链、私有链和联盟链三种类型[6]，其中：公有链具有完全的去中心化特点，因此开放程度最高，每个节点可以随时参与或者退出，且均可参与账本记录，数据也是对外公开的；私有链开放程度比较多，偏向于组织内部应用，记账无须共识过程，且数据不公开；联盟链是考虑上述两链种特点后的折中，节点加入或退出需授权才能维护链上数据，具备部分去中心化特点。联盟链对节点的参与者有准入限制，并且对数据访问权限有更高要求，保证参与者的隐私数据不被泄露。

电力物资区块链中的参与者包括设备制造厂商、国网电力物资公司、各省市级物资公司、物流公司等，对于物资质量开展溯源工作需要在上述参与者中透明化。由于电力与国计民生息息相关，物资区块链需要对政府监管部门开放准入机制，私有链无法实现；且部分厂商制造数据需要隐私保护，公有链不满足需求。因此，本文采用联盟链对电力物资进行质量管理。

3.2 电力物资供应链各环节数据单及上链方法

国家电网公司根据支撑业务的种类不同分为主链、交易侧链、数据侧链、网省从链及堆栈从链五种不同类型的国网链，其中：主链、交易侧链、数据侧链用于支撑总部一级部署系统，网省从链主要负责支撑本省（市）业务系统，目前仅有部分省份部署；堆栈从链主要负责为非从链网省单位业务系统提供区块链服务。电力物资质量数据通过不同业务系统进行上链，如图1所示：①基于国网链的部署特点，确定需采用的业务系统和上链方式。②对于主从链业务和网省从链业务分别从本地数据中台或数据库导入数据；对于不具备从链建设的网省和外部系统，按照堆栈从链的方式导入数据；其中涉及外部供应商需要对其进行身份认证。③将导入和录入数据生成数据单；通过数据单ID 生成Merkle 树，打包成新区块。④新区块广播至全网各节点并根据事先规定好的共识机制进行共识验证，当各节点达成共识之后，才能将新区块更新到区块链上。

电力物资涉及生产、组装加工、物流、采购、销售等环节，各环节上的所涉及的数据清单如表1所示，其在组装加工、物流、采购、销售等环节的链上数据更新和图1中生产数据更新类似，最终整个电力物资供应链环节内部数据都被记录在区块链上。

图1 电力物资装备区块链数据上链方案

3.3 电力物资区块链数据溯源流程设计

基于区块链的电力物资数据溯源方案如图2所示，本文综合考虑了电力物资装备供应链从生产、组装加工、物流到采购销售等环节全流程的数据溯源，由区块链节点对数据的真实性进行验证，验证通过后，考虑到数据存储的容量和溯源查询效率，将具体的数据信息存储在传统的中心化数据库中，而数据单的索引存储在分布式区块链数据库中，保障电力物资溯源信息的全面性和可靠性。电力物资溯源区块链中系统主要包括区块链节点管理和区块管理。其中节点管理是对参与溯源区块链系统的政府监管部门、物流、物资生产、组装等各节点的管理，区块管理通过Merkle 树打包的区块，将其广播至全网各节点进行共识机制验证，以更新新区块至区块链上。当消费者或政府需要查询电力物资各环节的质量数据信息时，通过数据标识和私钥解密查询对应区块，系统从数据库中调出详细数据信息反馈给消费者。

图2 电力物资区块链数据溯源流程

4 基于区块链平台的物资质量提升方法

基于区块链技术和国网总部、各网省数据中台系统，可对电力物资装备采购数据、检测数据、运行数据、缺陷数据等进行整合汇聚，实现数据上链，为物资供应商提供数据服务，将数据分析结果及时反馈至电力物资设备的生产制造、运行等环节，实现电力物资装备的质量优化，服务供应商设备产品质量提升。

后期通过对平台数据的分析，评估不同供应厂商的设备健康水平、掌握设备健康规律及变化规律，关联开展物资设备投资采购分析，为电网公司提供招标、采购的决策，进而能促进供应商针对物资质量开展良性竞争。

5 结束语

本文针对电力物资供应链管理问题，提出了电力物资区块链构建方法，并基于国家电网公司“一主两侧多从”的区块链结构，构建了电力物资供应链内外部信息上链和溯源方案，为电力物资供应各环节管理提供了新思路。同时，基于区块链平台和国家电网公司数据中台的建设趋势，提出了基于不同供应商数据分析的电网公司招标、采购决策方案，以期为区块链和大数据技术的创新应用提供参考。