张真源：能源区块链应用与展望

5月19日至21日，“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开， 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

电子科技大学机械与电气工程学院副教授张真源在能源区块链&云储能专场，发表了题为“能源区块链应用与展望”的精彩演讲。

演讲内容如下：

张真源：

各位领导、各位老师，大家上午好!今天由我代黄琦老师和大家分享这个题目。今天的报告题目是“能源区块链关键技术及应用展望”。

大家现在盯着屏幕看，平常我们拿着手机看，拿手机看的过程不是单看视频，看到视频是由于屏幕是有数以万计的光子喷薄而出打到你的脸上。光子的传递过程是通过能量的传递，去把我们所谓的视频、图像、网页以光的形式传递过来。通常来说，我们看视频，比如看最短的3分钟的小新闻、小视频的时候，我们用5号电池差不多用一节半看这么多。现在一个电池，拿手机看30分钟，一节电池看视频是看5分钟，这是单独视频在屏幕上消耗的电量。其实整个的电量不单单只是我们能够表面从手机上显示，看一个视频是电量掉1%，它实际背后有更多的能量在用。最初的时候，我们是把一个视频的源端上传到网站，二进制，再通过城域网等，最后到你们家分散的路由器，最后进入家庭的路由器。整个过程当中我们耗费的电量是多少?每传输10M的数据，在整个用的是一节电池的电量，传到30M，大概是用了2-2.5节电池的电量。之前视频播放的世界基尼斯记录是鸟叔的江南Style，播放2.5亿次。这是美国一个家庭把所有电器件打开用3个月的电量，把这个电量转化为钱，发现这个钱哗啦哗啦往下掉。

整个过程中，能源的消耗相比前5年甚至前10年是有非常、非常大的变化，同时现在能源的需求量上去，但是能源利用效率没有提升。如果我现在要让一个灯泡亮一年，直接拿能量转换，大概是瓶子装一瓶子煤，完全燃烧之后的能量就等于灯泡电量烧一年，如果直接按照能量转换。由于现在的电力牵扯到整个输送和配变的环节，就会造成非常大的损失，现在用这一杯煤烧灯泡，传到咱们手上只能用一天，所以整个过程中浪费非常大。这带来一个好消息、一个坏消息，每少用一度电相当于节约9度电，多用一度电就相当于多用9度电。整个能源现在的消耗和它在过程中的损耗带来了很大的问题，包括我们的环境问题、管理问题以及供不应求的问题，说直白点就是价格问题，电价一直见涨，不见跌。这两年炒得非常火的一个词，叫能源互联网，能源互联网是把传统的电力系统结合储能加供暖、供热，大型集中污染演化到小型分散低碳，创新、智能、互联网的一体演化。过程不说，因为说得很多，这个词基本都被炒烂了。这是大概的能源互联网的基础概念。

首先以能源技术与信息技术深度融合的信息能源体系，它的特征是要做整个的以绿色能源为主导，以市场交易为机制，降低能源损耗，提升能源利用效率。大家都看到了，能源清洁利用，很多地方都谈，说现在要大力发展整个绿色能源的产业，但是前段提得比较少，最近提得比较多的是要靠能源互联网的主题，除了新建绿色能源，最关键的是要靠合理的交易去引导它。给大家举一个例子，为什么要做能源交易，大家这边是非常简单的买方和卖方，买方通过日前市场先结算一笔，再通过实施市场结算一笔。在非常理想的甚至是非常合理的交易体系下，就会有不同的投资组合出现，你不发电也可以赚钱。发电商是通过卖方，以双边交易，35元每MW买100MW，通过40美元买50MW，实时市场30美元/MW，他觉得实时市场电价低，就不参与事实性发电，结果他赚了一千。用户用电不花钱，也是通过各种投资的组合，甚至参与市场的行为，可以用一百MW，但是没有掏钱，这就是说在健全的市场机制下，电作为商品和股票是一样的。通过各种对冲和各种投资行为对冲你的风险，这个只是数字上的游戏。

能源体系变革下的电力市场是什么样的形式?左边的图列得很简单，传统的交易结构是发输配变用的一体化垂直结构。根据国内外电力市场建设的进程和演化的机制会逐渐变成以区域型市场或者节点型市场为特征的放松管制下的售电网络。右边的以德州的能源电力委员会的例子做的展示，在零售市场人人都可以扮演发电的角色，也可以扮演用电的角色，可以通过批发市场进行非常容易，也完全符合供需关系的这么一个市场的交易的情况。在国内随着2017年3月，国家能源局发布的市场化交易试点的通知，在这个通知下，实际上就给了一个信号，要引导我们的市场变成一个更健全的，在零售侧，尤其用户侧，逐渐是以集中式的市场变成分布式市场，最大的利好是降低固网费，在某些电压等级下取消固网费，鼓励大家以分布式能源的形式参与整个的市场交易。

刚才说的电力市场是批发，批发是有专门的市场监管。比如我作为批发商去批发市场批发了200斤橘子，这是大家官方定价的，我拿200斤橘子到小区里卖，我卖多少钱，这个东西由谁来定。实际上和整个零售市场一样，我们一旦商品多元化了，参与的人非常多了，市场不好管了，就会出现一系列的问题，最头痛的事是说，像现在很多在网上买东西一样，买了货，交了钱，什么时候发货?我不知道，只能看，拼人品。这个东西像双十一整天买东西，双十一有买东西，有的是涨价之后卖给你，到底买便宜还是买贵?如果市场发生纠纷，有没有人管?包括还有现在很多的雇水军，刷好评、刷额评，这种五东西不透明，没有任何机制可以保证我是公平可信的市场，这时候我们需要的现实的需求，咱们把它放成两个，一个是广义的交易问题，说白了就是诚信和公平。能源交易问题是新能源波动，规则复杂，市场模式单一，信息壁垒严重。为了解决这些现实需求，对应现在最好的方式是区块链。

区块链缘起2008年，颜主任、陈老师都讲了很多，不和大家赘述。它的特点是去中心化，集体维护、系统透明和不可篡改，这些是区块链最大的特点。我们把区块链，如果放在能源系统当中，因为区块链有很多的用法，包括金融系统当中，包括物流系统当中，其实做移植的过程中不是一成不变的照办，而是针对应用领域的特点，进行合理的修订和修改，并且让它更加完善。这个过程中是区块链在能源当中的应用是非常切合能源互联网的概念。在这里面，我们最典型的是以可交互式能源交易，也就是刚才陈老师在他的报告当中说的非常关键的词，我们以可交互能源交易为基础，引入传统的用户、电网、多角色用户去实现基于区块链的分布式能源高效交易。在这里面，区块链在能源系统中唯一一个和传统商品最大的区别是什么?其他的商品是货货交易或者以物易物，就是实物交割。但是电网是非常虚拟的，而且是依托一个现有的、现存的问题，这里边可能就会有些管理上和运行当中的问题。为了让区块链的概念更好的应用到系统当中，所以在我们的设计当中把电网作为第三方，它不是强中心，而是作为一个市场的参与方，跟用户、跟你我享有同样公平地位的情况下，然后进行了整个交易的设计。

我们定义了一个特征是无主从的平等竞争和风险均摊，电网侧负责电费收缴、做整个系统的无穷大的大备用等，做备用的前提条件是有收益，实际上就是偏差考核。用户侧，实际上是对自己的发用的电量进行计量和登记，并且交费。购售通过交易平台进行交易的备案以及不同级别的交易中心的提交和备案的审查。用到极致的场景，实现的不单是电力交易，而是所谓多能源的交易，最理想的三个场景：明天不在家，跟发红包一样发给邻居10度电，邻居第二天可以用。甚至买气或者证书，也就是咱们在能源当中的挖矿机制的奖励进行交易，现在这是全世界做到什么程度?是在布鲁克林，相信大家听过，布鲁克林是再一个街区实现了13户的电力的交易。当然这是属于纯零售的市场，而且美国的市场机制和中国是不太一样的，他们不需要考虑政策，大家画一个小圈圈，在里面自己玩自己的，去实现整个的交易。

中国的国情和现有的电力体制和交易体制放在一起考虑，有三个方面可以做，第一个是我们建立一个适合区块链，甚至适合零售侧多用户参与的交易模式，同时我们是要建立基于区块链一个可信、可多方互相验证的交易模式，最后要搭建一个试验平台，慢慢从实验室到一栋楼到一个园区，逐渐的推广，这是现在正在做的，也是未来着力想做的事情。首先是整个市场结构的设计，这个图大家看得有点晕，这是立体的三面墙，最里面的是管理的机构，也就是所谓的云服务商，甚至是委员会，整个侧面是整个供给侧，包括现在的公共热网、气网、电网作为参与者。下面的是所有的用户，用户的输配单元和分布式能源，相当于这三个是一个非常对等的条件，并且是一个实时交互的条件，也就意味着我们在不同的能量网络之间和不同的用户之间，我们的信息是完全对等和共享的，这就保证了从源端到输送端到最后用户的结算，整个过程是非常清晰，大家可以互相监督的情况，这就是所谓可信的层面。

我们要做多能交易模式的突破，传统非常简单，电归电、气只归气，如果把电热器通过储能元件，云储能，甚至多能源转换的设备加入以后，那就实现多网络之间的用户屏障，甚至壁垒的打通，这就是最简单的。典型的设计场景，包括服务提供单元、产销单元和响应协调单元，大家可以看到每个框框实际上就是区块链交易子集，通过余量供应为基础的机制，去实现用户把自己家用不完的能源分享和销售，同时因为我引入了储能和多能源转换，甚至柔性负荷，我就可以以区块链挖矿，甚至是区块链响应的激励机制，让不同的用户之间能够实时的去响应市场的需求，电网的需求，热网、气网的需求，同时让他们得到一定的经济补偿。我们想做这个事。

现在我们做的信息平台的支撑，因为区块链，你说它是一个技术，没有问题。技术只是我们应用的一个方案，解决的一个措施，而不是区块链本身就可以颠覆一切去重新定义、重构一个能源系统，所以区块链对于整个能源，包括对金融来说，它最关键的点是信息，所以我们为了要让信息整个在各层、各能源网络中进行打通，实际上我们做了一系列东西，包括之前的预测、学习，以及整个的交易跟订阅发布，这是整个支撑平台的分析。数据结构的分析，我们现在已经开发了第二代，整个是用分布式数据库加上全部后台的软件设计，去实现整个区块链的在能源网络当中真实的应用场景。它的交易流程的设计，包括订购发布、交易结算、清算汇总和子系统的校核，整个形成了完整的能源区块链在小范围用户之内的落地、交易、实现的数据结构。当然，我们现在可能目标是做到区域，甚至城镇，但是现在的工作成果来说，大概也就最多做到园区级，因为这要整个政策，包括组织协调的整个流程。

这是我们最早的一版，在实验室里面搭出来的，里面包含6个用户，其中6个用户里面有两个只发电的用户，3个只用电的用户，一个可以发电、一个可以用电，然后搭了一套系统。这儿有一个风机，这是挂了真实的实验室对拖的系统，这边挂的光伏，后面所谓的交易中心是储能和柔性负载结合的。右边根据电价的模拟，两个电厂根据不同的特征去发电，用户之间，甚至用户和电厂之间去实现交易的达成和买卖的结算。最后发现省了很多钱。这是我们整个的界面。上面两个界面针对的是用户的两个界面，下面两个界面是针对我们整个能源，市场交易系统的管理者，甚至录入方的整个界面，所有的信息、所有的交易原则，包括智能合约，还有我们的整个历史交易记录都可以在系统中进行查找和应用。

未来很大的题目是除了关键技术，我们未来到底是能源区块链要怎么用。因为一开始颜主任在介绍区块链的时候，刚才有一个人问，区块链到底在金融系统中带给我们什么好处?我自己有些想法，不一定完整，和大家分享。

实际上区块链不是说打破了现有的林林总总，或者真的是区块链就是无限的商机，用区块链就发财，不是这个道理。区块链给予大家的只是一个形式上或者是流程上的便捷化。举一个例子，拿金融系统来说，不是我把区块链用在银行了，每个人的利息变高或者怎么样，实际上是方便了我们的生活。最简单的，如果要往国外转帐，非常麻烦。然后要先提供给银行一个帐号，然后再给他一个东西，之后收钱，转帐的银行收你一笔钱，转到的银行再收一笔钱，这个是大于24小时，这个过程非常烦琐。甚至有些银行，国外的银行，当你每天的消费是50、100，今天你突然说我要取5万美金，银行就会直接冻结你的账户，驳回你的请求，找你做身份验证，24小时之后再进行账户解冻，之后你再进行操作。银行对于用户的行为以及用户对于银行的行为是双向的不确定性，大家不知道是银行骗我还是是你盗用别人的卡取钱。不同银行之间的结算体系和结算流程是互相不认的，必须要进行第三方的专门校验的机构才能让你的钱转过去。区块链可以成功避免这些问题，大家把所有的对帐系统、信息系统结合在一起，变成源端可以追溯，用户端可以验证的系统，变成可信的网络，这样效率会大大提升。物流系统中也有很多，出库、入库的管理，货物的结转，这些都是区块链应用非常好的场景。

能源当中，实际上区块链也是分阶段的来一步一步走，区块链现在也是像陈老师提到的一样，区块链在能源当中最好的应用，在目前来说最好的应用就是在零售侧市场，只是在用户侧，我们在一个小型区域内，没有一个所谓集中化的管理机构，没有一个中心，所以我们用起来是没有屏障的。如果区块链再往上走，我们怎么样应对现在整个的政策，包括怎么样应对一个体制，毕竟电力和普通商品是不一样的。一旦你这个商品无节制的交易或者没有人管理，网络本身就会出现一定的问题。当我们的充电汽车、电力市场，包括储能逐渐完善之后，整个的生态圈应该如何建立，这实际上是非常关键，也是我们未来想去探索的一个路径。这个生态系统是非常完整，也是非常理想的。包括智能工厂、数字货币、金融、建筑、交通，是以运营商、资产管理以及我的区块链本身去组成的整个合十、合上百唯一的系统，这就是我们未来的一个技术突破的方向。

我的报告到此结束，有问题欢迎大家会下交流!

(本文根据现场录音整理，未经本人审核)