Blockchain-based energy applications: DSO perspective

Abstract

This thesis discusses blockchain-based energy applications from the distribution system operator (DSO) perspective. Blockchain has a potential impact on emerging actors, such as electric vehicles (EVs), charging facility units (CFUs), Distributed Energy Resources (DERs) and microgrids of the electricity grid. Although, blockchain offers magnificent, decentralized solutions, owing to the reality of the existing grid structure, the central management of DSOs still plays a significant, non-negligible role. Numerous studies of proposed blockchain-based EV systems have investigated the energy costs of EVs, fast and efficient charging, privacy and security, peer-to-peer energy trading, sharing economy, selection of appropriate location for CFUs, and scheduling. Additionally, blockchain in DERs, microgrids and energy market investigated in literature. However, cooperation with DSO organizations has not been adequately addressed. Blockchain-based solutions mainly suggest an entirely distributed and decentralized approach for energy trading. However, converting the entire power system infrastructure is considerably expensive. Building a thoroughly decentralized electricity network is nearly impossible in a short time, particularly at the national grid level. In this regard, the applicability of the solutions is as significant as their appropriateness, especially from the DSO perspective, and must be examined closely. The blockchain applicability of the essential DSO services such as SCADA and AMI are analyzed in this study. Time series analysis applied to forecast future peak load of the grid in a pilot region. Reducing the peak load by using BC based demand side management mechanism scenario evaluated and total saving of grid investment is analyzed. We searched and analyzed DSO-based requirements for potential blockchain applications in the energy sector.

Blok zincirin elektrik şebekesinde yeni öne çıkan elektrikli araçlar, elektrikli araç şarj istasyonları, dağıtık enerji üretim kaynakları ve mikro şebekeler gibi katılımcılar üzerinde potansiyel etkileri vardır. Blok zincir merkeziyetsiz muhteşem bir çözüm sunmasına rağmen, şebekenin mevcut yapısı ve elektrik dağıtım şirketinin merkeziyetçi yönetim şekli, elektrik dağıtım şirketinin hala şebeke üzerinde gözardı edilemez görev ve etkileri olduğunu göstermektedir. Literatürde blok zincir tabanlı birçok çalışmada, elektrikli araçlar başta olmak üzere birçok şebeke paydaşı araştırılmıştır. Ancak dağıtım şirketleri ile iş birliği konusu açık ve net şeklide ele alınmamıştır. Blok zincir tabanlı bu çözümler genel olarak tamamen dağıtık ve merkeziyetsiz enerji ticareti yaklaşımı öneriyor, ancak bütün bir elektrik şebekesi sistemini merkeziyetsiz yapıya dönüştürmek oldukça pahalı olacaktır. Ancak yinede elektrik şebekesinin tam anlamı ile merkeziyetsiz olması, özellikle bütün ulusal elektrik şebekesi seviyesinden bakıldığında, kısa vadede neredeyse imkânsızdır. Bu bağlamda, özellikle elektrik dağıtım şirketi perspektifinden bakıldığında, çözümlerin uygulanabilirliği kadar mevcut yapıya uygunluğu da önem arzetmektedir ve daha yakından dikkatle gözden geçirilmelidir. Bu çalışmada, elektrikli araçlar, elektrikli araç şarj üniteleri, dağıtık enerji kaynakları, mikro şebekeler, enerji marketi, elektrik dağıtım şirketlerinin en önemli hizmet araçları olan SCADA ve akıllı sayaçlar için blok zincir uygulanabilirlikleri elektrik dağıtım şirketleri perpetifinden analiz edilmiştir. Ayrıca zaman serileri kullanılarak gelecek dönem puant gücü hesaplanmış ve blockchain temelli talep tarafı yönetimi projesi uygulanırsa elde edilecek tasarruf miktarları analiz edilmiştir