能源区块链的未来：我国能源区块链蓝海潜力无穷

2.区块链技术：带来能源供给结构改革的新曙光

2.1.全球能源互联网：我国能源供给侧改革的新契机

全球能源互联网是指以国家电网为代表，侧重全球电力互联，利用电力网络在空间上的扩大，将不同区域电网互联，实现不同区域不同类型新能源跨区消纳的能源互联网。全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主导、全球互联泛在的坚强智能电网，符合两个替代(清洁替代和电能替代)的需求。全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成，连接“一极一道”(北极、赤道)等大型能源基地以及各种分布式电源，能够将水能、风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台，具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。

全球能源互联网的发展框架可以概括为一个总体布局、两个基本原则、三个发展阶段、四个重要特征、五个主要功能。全球能源互联网将形成由跨州电网、跨国电网、国家泛在智能电网组成，各层级电网协调发展的总体布局，坚持清洁发展和全球配置两个基本原则，经过洲内互联、跨洲互联、全球互联三个阶段，具备网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动四个重要特征，实现能源传输、资源配置、市场交易、产业带动和公共服务五个主要功能。

能源互联网是由数量众多的分布式能源应用单元相互联结而成。由大量分布式能源构成的能源互联网在拓扑结构上完全不同于现在的集中式供能系统。在分布式为主的能源互联网系统中，能源供应具有更大的柔性和开放性，能源网络具有更强的自愈能力。能源互联网最大的特点是大量接入可再生能源。能源互联网通过储能设施、能量管理系统等先进技术，克服风、光等可再生能源受天气和时间影响带来的随机性和波动性问题。能源互联网利用可再生能源的方式主要是发电和热能利用。主要的一次可再生能源包括太阳能、风能、水力、地热、海洋能及生物质等。适合于能源互联网应用的可再生能源有太阳能、风能、地热和生物质。

全球能源互联网基于互联网技术应用发展背景下的清洁、高效的能源利用方式，对于提高资源利用效率以及资源整合重组具有重要意义，是能源供给侧改革要着重解决能源供给结构不合理、大量的煤炭消耗造成环境污染等问题的有效解决路径。

缓解污染问题，增强资源利用效率。全球能源互联网依托特高压和智能电网，加快推进我国西南水电开发，大规模发展风电和太阳能发电，大力推进以电代煤、以电带油，力争提高清洁能源装机及发电量，提高清洁能源占一次能源比重。构建全球能源互联网，有利于推动能源清洁绿色发展，将具有时区差、季节差的各大洲电网联接起来，增强资源利用效率，减少资源浪费和产能过剩，使得要素有效投入，进而加强供给管理。

化解产能过剩，推进资源整合重组。电能是最清洁高效的能源，全球能源互联网的构建便以电能为核心，未来的能源开发、转换、配置、使用的基本平台是电网，清洁主导、电为中心是能源发展的必然趋势。这一理念有效促进了我国对煤炭等传统行业进行资源整合、企业重组，着力对其去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板，全力推动供给侧结构性改革。

优化能源系统，拓宽改革思路。全球能源互联网的用户思维就是指将“用户至上”渗透到能源供给的各个环节，增强产品、服务以及用户体验。全球能源互联网的构建将现有的由生产者控制的集中式能源系统转变成为与消费者互动的集中式与分布式能源结合的网络，重视用户需求，解决用户用能难题，提供系统的能源解决方案。在大数据处理方面，利用先进的技术对能源种类、能源消费以及用户习惯等进行数据采集、分析，为能源的多方交易提供数据互动，提升能源的生产和使用效率。

2.2.分布式能源：能源互联网的天然区块链

分布式能源通常是布置在用户所在地，耦合连接到区域电力系统的发电设施，包含可再生能源系统、热电联产系统、工业能量回收利用系统，并具有需求侧管理功能。分布式能源已成功实现商业化利用，并且是综合效率最高的一种利用方式，能效可达80%以上，且输配电损耗显著降低，能有效降低电网崩溃的概率，提高供电可靠性。分布式能源技术主要包括往微型燃气轮机、工业燃气轮机、热电联产系统、光伏、风力涡轮系统、燃料电池等。其中燃料电池的发电效率将可能达到80%，是未来最具有发展价值的技术。这些技术将和智能控制与优化技术、综合系统优化技术等集成起来，一起成为能源互联网的核心技术。

目前，分布式能源在天然气和光伏发电领域已经取得快速发展。2015年天然气分布式能源在我国开始加速发展，共建成127个项目，装机1405.5兆瓦。预计到2020年，我国规模以上城市均使用分布式能源系统，装机容量达到4000万～5000万千瓦。我国天然气分布式能源发展有进一步加速的趋势。到2020年，我国燃气轮机将实现自主研制及应用，系统集成能力也得到大幅度提升。由于天然气分布式调峰能力强、运行稳定，与太阳能光伏、太阳能光热、地源热泵等互补的分布式能源系统将得到大力发展。中国从2010年开始加大对可再生能源的投资和补贴力度，大力的政策支持使中国成为太阳能发电增长最快的国家。2015年我国已为装机容量世界第一的国家。在最新的“十三五”能源规划中，分布式光伏成为国家未来几年扶持的重点。结合天然气分布式能源的发展，两者优势的互相结合将形成我国分布式能源的新特征。

分布式发电是用清洁能源、生物质、新能源、可再生能源等为一次能源，将规模不一的发电、供热等设备加以集成，以分散的方式布置在用户附近的能源系统，相当于一个可独立输出热、电等能源的多功能小电站。开展分布式发电市场交易需要遵循信息对等、共享、透明，交易分散等基本原则。而区块链技术本身是一个特殊的数据库结构，因为具备去中心化、可以分散等特点，在分布式发电市场交易上将非常有效。

2.3.区块链技术优势：去中心化的能源系统

能源行业应用区块链技术的目标是提供一种完全去中心化的能源系统，能源供应合同可以直接在生产者和消费者之间传达。区块链技术有助于加强个人消费者和生产者的市场影响力，这也使消费者直接拥有购买和销售能源的高度自主权。区块链技术能源领域显示出强大的应用潜力，除了可以执行能源供应交易外，区块链技术还可以提供计量，计费和结算流程的基础。

区块链技术同能源互联网概念有较强的内在一致性，智能合约得以实现无人化智能能源互联网。从本质上来看，能源互联网同区块链技术都必须构建于普遍的智能设备物联网之上，设备的普遍智能化和互联化将和能源互联网的发展互为表里。而区块链技术同样强调价值网络参与主体的物联化和智能化，基于区块链的智能合约，其作用并不是仅仅如其字面所显示的，只能实现实体或者数字资产交换功能，其实智能合约的真正作用在于基于区块链的不可篡改和集体共识特征，预先写入的代码可以在无人干预或者少人干预的情况，直接调用区块链上数据，执行所有可以计算的逻辑功能并输出和执行结果，因此，智能合约的真正意义其实是为区块链上各主体间的互动提供了智能化的规则，并且可以在无人参与的情况下，实现各种复杂逻辑功能，这种特征称之为图灵完备。从这个角度上来看，能源互联网的智能设备网络如果要实现完全的无人化智能，恐怕不可能离开区块链技术的帮助，尤其是布置在区块链上的智能合约技术。

在能源互联网的应用上，区块链主要具有以下技术优势：

分布式能源交易和供应体系。金融领域的获得的区块链技术应用经验可以应用于能源领域。区块链技术能够支持去中心化的能源供应系统。这将有助于简化多层系统，其中电力生产商、配电系统运营商、传输系统运营商和供应商，通过区块链网络直接将生产者与消费者联系在各个层次上进行交易。

制能源网络。智能合约将向系统发出信号，制定如何启动交易的规则。此类流程将基于智能合约的预定义规则，可以确保所有的能量和存储流都是自动控制的。这有助于平衡供给和需求。例如，当产生比需求更多的能量时，智能合约可以确保这些多余的能量被自动地传送到存储器中。

能源流的安全储存。将所有能源交易数据分散的存储在一个区块链上将有可能保持所有能量流和业务活动的分布式和安全记录。由智能合约控制的能量和交易流可以以防篡改的方式记录在区块链上。因此，分布式能源市场的逐步数字化，为区块链技术提供了创新开发和新商业模式的难得的机遇。

3.能源区块链：相关项目纷纷落地

能源区块链项目主要聚集在欧美国家，美国依然具备着能源区块链创业的最佳土壤，美国的加州硅谷以及纽约都聚集着大批能源区块链创业者。除了美国，欧洲尤其是德国也有不少能源区块链项目，德国对区块链技术整体持较为支持的态度，加上德国较为发达的分布式可再生能源，使得区块链在能源领域的应用十分有前景。柏林的较好的创业环境和氛围也聚拢了大量欧洲极客在此。

3.1.区块链能源的点对点交易

在传统电力交易市场上，电力交易掌握在少数寡头手中，而事实上过去也只有少数寡头能够承担如此高昂的基础设施建设费用。然而随着光伏电板技术的提升，越来越多的家庭部署了家用光伏发电设备，光伏发电设备安装成本较大，但这其中会产生的多余电力却未被充分利用，无论是对于家庭还是社区都是一种隐形损失。越来越多的家庭想要将自家的余电上网出售给其他用户，清洁电力来源也希望降低价格吸引更多用户。

受地域、经济等的限制，电力需求和电力供给之间的不匹配是一个长期以来存在的问题。智能电网能使得这一问题得到有效解决，而区块链技术则是搭建智能电网的最优选择。通过电网的数字化、智能化，自主运行、自我优化，电力生产与消费都将更加精准化和精细化，资源利用将更加集约、高效，决策判断将更加具有前瞻性。

目前，大部分区块链能源项目都集中在P2P能源市场平台。区块链能源点对点交易是目前区块链在能源行业的主要应用场景，区块链的去中心化和分布式特点，让电力生产者、售电部门和消费者可以实现“直连”，可以大幅度降低电力的交易成本，提升交易效率。

3.1.1.LO3 Energy：搭建居民P2P电力交易微网

2016年4月美国的能源公司LO3公司与西门子数字电网(Siemens Digital Grid)以及比特币开发公司Consensus Systems合作，建立了布鲁克林微电网(Brooklyn Microgrid)。该项目是全球第一个基于区块链技术的能源市场。这个微网项目实现了社区间居民的点对点电力交易，允许用户通过智能电表实时获得发、用电量等相关数据，并通过区块链向他人购买或销售电力能源。这意味着，用户可以不需要通过公共的电力公司或中央电网就能完成电力能源交易。此外，拥有如太阳能电池板等能源生产资源的公司，也可以通过微网将未使用的能源出售给社区。

LO3 Energy的Exergy平台的搭建主要为以下几方面：

加密分布式账本技术，以防篡改的方式安全保存所有数据。

可扩展智能合约，自动化处理所有交易流程。

链上微网控制系统，高效管理微网电流和交易流。

区块链和微网的结合使得建筑物屋顶光伏系统供应商在布鲁克林能够将过剩电力回馈到现有的本地电网，并直接从购买者那里收到付款。区块链技术允许在多个参与系统和各种利益相关者之间进行透明、高效的交易，同时也把网格特定的要求考虑在内。

在纽约州，公共事业费用很高：比如财产和营业税、电线和变电站维护费用等。这些费用基本上都是来自于用户在市场上的能耗支付所得。传统电网通常是以净耗电量来计算电费，而且消费者也没有任何选择权。相比于从中央电网购买电力，P2P能源销售的优势在于价格更加便宜。而有些消费者——比如那些在自己屋顶上安装太阳能电池板的人，可以在区块链技术的帮助下出售自己没有使用过的多余能源。布鲁克林作为该项目的一个试点，将能够让社区电力的生产者和消费者之间进行基于区块链的本地能源交易，并平衡当地的生产和消费。

英国跨国公共事业公司Centrica，Braemar Energy Ventures，以及德国工业制造公司西门子都投资了LO3 Energy。另一方面，西门子旗下能源管理部门也将利用LO3 Energy公司的区块链技术，打算实施更多的基于区块链的微电网和智能城市项目，以测试其在其他业务模式下的运行情况，并获得该方案在世界其他地区是否具有可复制性的意见。

3.1.2.Conjoule：打造高效能源交易社区

Conjoule于2017年由innogyInnovationHub成立，正在为可再生能源的生产者和消费者，以及电池拥有者和其他灵活性能源开发一个p2p市场，无需中介机构就可进行交易。2016年10月，这个平台和发行产品正在德国的两个城市进行试点，允许在家中安装太阳能光伏的住宅用户向当地消费者出售过剩的电力，且所有交易都会被记录在区块链平台上。在这个平台，居民可以自由选择他们销售电力的对象，包括当地的公司、学校以及水力公司等，有助于构建更高效的城市生态。

Conjoule此前曾获得了日本最大的电力公司——东京电力公司(TEPCO)和德国能源及天然气提供商RWE的子公司Innogy Innovation Hub的投资。

3.1.3.The Sun Exchange：连接世界的能源区块链

尽管太阳能可以改变许多社区，但是对于那些偏远地区而言，安置光伏发电设备依旧难以实现。为了改变这一点，TheSunExchange旗下的P2P能源交易模式已经不局限于本地社区，他们允许用户在全世界各地购买太阳能(特别是一些阳光充足的地方)，然后把这些能源出售给其他消费者。

The Sun Exchange和太阳能公司合作在太阳能安装贫瘠的地区(主要是南非)搭建太阳能发电设施，而安装费用则是通过评估挂在其网站上。投资者可以通过购买太阳能区块来投资这个项目，安装完成后电力会出售给当地社区，投资者则会获得其相应份额的回报。而整个网络则是采用了区块链技术，代币的使用不仅可以避开交易所等中介减少交易成本，还免去了不同国家货币转换的麻烦。

该公司目前已经在非洲等地区搭建了5个项目，累计出售了超过150kw的太阳能。该公司已经募集到了几轮早期阶段投资，也获得了PlugandPlayAccelerator，Techstars，以及BarclaysAccelerator等创业加速器的支持。

3.2.区块链构建分布式传统能源

分布式能源系统，既具备了互联网的基本特征，又具有互联网经济要解决的核心问题，如能源和信息的双向流动、数据的记录和管理等。通过区块链，支付可以通过加密货币作为安全保障，而合同将只是数字。所有的交易都可能被数千个“证人”验证，如果使用公共链接，将会引入潜在的免手续费模式。这种激进方式的美妙之处在于，每笔交易都将以防篡改的方式进行记录。

由于验证交易的过程是通过大量的分布式计算系统的数据模式进行，而不是以有限的中央系统进行交易，因此在区块链上交易能源将允许交易的“即时”批准。在消费者和生产者(甚至是产销合一人员)之间直接进行交易是存在免费可能性的。目前传统的交易模式是，交易人员执行交易，银行确认账户是否有足够的款项可供支付，中央权利系统监管监视记录交易发生。而区块链技术的优势在于交易可以直接进行，不需要中央权利机构进行监管也不需要银行机构的接入，这样的结果就是大大的降低了中间手续费的发生。