五年内颠覆性应用可期，区块链技术将变革全球电力行业

区块链技术在能源行业有巨大应用潜力，在目前的早期应用基础上，今后五年将有更多颠覆性应用在全球市场实现商业化。
电力是支持所有行业的动力来源，但用户对自己工作或生活所用电力的来源却几乎一无所知。这背后的一个原因是电子流动的物理特性极其复杂并随时变化。每一次电灯或电机的开关、每一阵风刮过、每一朵云飘过或每一次电厂调整出力都会改变电力的流动状态，让了解电力来源变得更加困难。历史上，我们能够做到的最多只是以平均水平管理电力系统。虽然用电成本以及用电行为对空气质量、电网稳定性及弹性以及能源安全的影响在不同时段都差别巨大，但用户仍几乎没有动力去考虑或试图改变自己使用电力的时间。
如果我们有机会多多少少改变电网中的这种现状，用精确的操作替代平均水平的运行会发生什么？如果我们允许任何地点的电力用户决定自己使用何种来源的电力，并向他们提供工具来根据市场价格信号来自动改变其电力消费习惯，从而优化成本、提高清洁度，又会带来哪些影响？
区块链技术——这种加密电子货币比特币背后的协议机制——可能成为实现这种改变的关键。
区块链技术在能源行业的早期应用
区块链技术旨在将计算协议去中心化以完成一个主要目的：将信用商品化。比如，你、我，我们的家人或企业为了完成资金或信息的交易，付费给一些机构建立信用，这些机构包括律师、保险公司、银行、金融数据储存库、Facebook、Twitter、微信、微博、电力公司等。我们通过向这些机构付费或授权其获取我们数据的权利来建立我们参与使用的信用平台。区块链技术则另辟蹊径将高级密码学、行为经济和网络协议结合起来，在很大程度上自动化完成今天“信用建立者”的这些功能。
区块链技术在能源行业的早期成功应用
此类技术能够对能源行业带来巨大的影响。为更好地理解区块链技术的工作原理及其作用，我们以今天的系统为例考虑如何帮助用户了解他们的电力来源，以及我们如何调整这一系统来充分利用这一科技带来的优势。
随着更多企业开始制定其可再生能源使用目标，大众对空气污染日益关注，以及政策驱动的可再生能源目标不断提高，越来越多的用户都在尝试从特定的发电商如太阳能和风力发电厂那里采购电力。对于电力用户能够自由选择发电商的市场而言，如何真正提供设想中的服务颇具挑战。中国也在这类市场之列，也已于今年7月启动了可再生能源绿证交易。今天，太阳能和风力发电厂的电表将信息记录在数据表格中，并将这些数据表格分享给监管部门，由后者将这些信息录入另一个数据库。之后，认证机构依照该数据库手动签发可再生能源“证书”，而市场中介商（也就是“信用建立者”）使用这些信息将买方与卖方联系起来。完成一笔交易的整个过程也许需要数月的时间，但这还不是唯一的问题。
此类系统由于涉及到许多人为因素、流程、“信用建立者”以及不同的数据格式，因此会有诸多缺陷或不足，包括：数据在不同参与方之间传递时出现的无意识计算错误、证书的重复计算、网络安全攻击以及另一个更普遍的问题：在现今复杂的监管和法律系统下，大多数电力用户都无法进入市场。图一描述了目前典型的“可再生能源证书”购买流程。

区块链技术提供了重新设计这一系统的全新方式。在以区块链技术为基础的系统中，电表直接与区块链相连。区块链能够起到通用的“公共账本”作用，这取代了在一系列不同表格中填写数据以及在不同参与者之间人工传递的过程，所有利益相关方都根据这些共享数据行使各自的职责。因为区块链技术使用去中心化计算机网络处理数据并实时存储数据，这样的系统不存在单一节点的缺陷或系统故障点，所以这些信息几乎不可能被破坏。
通过确保发电厂直接在可信且安全的区块链上输入信息，我们可实现目前系统大多数过程的自动化，并通过保持所有相关信息不可变更的特性而提高市场透明度。这样的设计（如图2所示）还能够通过省去一些中间环节和审计来让更多用户更容易地进入这一市场。

不仅仅是简单的会计核算
重塑电力核算系统，让用户更容易地选择和了解他们所用电力的来源，这将极大地丰富用户的选择，并提供电力市场“去商品化”的能力。但区块链技术的作用远不止这些。
例如，如果除发电机组外，我们的建筑和用能设备都直接与区块链相连会发生什么？想象一下，一套“物联网”系统通过安全的区块链互相传递物理与财务信息将会怎样？在这一结构下，我们可以想象接近实时发送的价格信号将直接传送至恒温控制器、冰箱、电机、LED照明以及储能电池、屋顶太阳能及电动汽车等用能设备上，使其能够自动调整它们的用电量来帮助平衡电网负荷。将在预设参数范围内运行的许多电器的微小操作整合起来可能为电网创造相当规模的资源。相比于当今依赖于大型集中式热电厂，通过自上而下模式人为操作管理电力供应来回应电力需求变化的电网运行机制而言，区块链系统有很大的不同。区块链技术具备的关键特性将低成本交易、网络安全以及智能合约等特点集成在一个功能强大且快速发展的平台，能够将物联网的未来变为现实。
今后五年的颠覆性应用
从银行业到医疗行业再到可持续农业等各个产业都在大肆宣传区块链技术，多数拥护者都希望以这种技术实现全球经济所有部门的完全非居间化。这种宣传也是截至目前区块链技术项目通过首次代币发行机制（Initial Coin Offering，ICO）募资超过20亿美元的原因之一。然而，区块链要达到宣传中的水平并在能源行业以及其他行业发挥其全部潜力，需要解决以下几个关键问题：
可扩展性：比特币和以太坊等公共区块链当前每秒只能处理7至30笔交易。如果全球所有电力消费和生产设备都实现数字化并按分钟级以下单位追踪活动，我们则需要能够每秒处理数百万笔交易的运算能力，而这是当今的区块链技术无法实现的。
安全互连：要使电网运营实现更高的数字化和自动化水平，我们需要一种安全的方式大规模完成与区块链相连设备的认证、注册和监控。
监管改革：必须让许多市场的监管部门参与进来，设定新的标准来达成区块链如何清算交易的协议，这在区块链领域被称作“共识”。
在能源行业，市场正在迅速行动解决这些问题。我们希望更多试点项目以及能够证明区块链技术在能源行业巨大潜力的概念会在明年出现，而这也预示着会有更多区块链技术的颠覆性应用在今后五年中在全球市场实现商业化。这将是一次值得关注，也许也是首次真正全民参与其中的重大转变。我们所有人都参与电力市场的机遇正随着软件开发的飞速发展而迅速到来。我们期待着利用区块链技术来回答“我们的电力从哪里来”这一问题，并且在不远的将来解决更多处于现货和财务市场交界处的其他难题。
（作者为落基山研究所董事和常务董事，编辑：马克）