当能源互联网遇上区块链

| 编者按：能源互联网建设是促进我国能源转型的重要手段，而以去中心化和信任机制为主要特征的区块链技术已被广泛认可为能源互联网建设的重要支持技术，当能源互联网遇上区块链，会产生什么火花呢？

能源互联网是把新的能源技术、新的用能方式和新的管理模式集合在一起。就目前而言，能源互联网的核心在于“三化”和“两结合”。其中，“三化”是指电气化、低碳化和智能化；目的在于建设一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，实现设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放、共享可持续的现代化能源体系。
区块链技术具有四个优势：即去中心、去信任；开放、共识；交易透明、双方匿名；不可篡改、可追溯，为解决人类社会的信任问题提供了有力工具，进而将人类社会带入群智时代。

1、区块链在能源领域的进展

目前，部分欧美发达国家及少数高科技公司已经开始尝试将区块链技术应用到能源领域。
（1）区块链和能源交易
《能源转型中的区块链：德国能源行业决策调查》中指出，区块链在能源交易领域的应用应该围绕建立分布式交易和供应体系展开，具体的应用前景分析如图 1 所示。
      
图1 区块链技术在能源交易领域的可利用前景

德国已经对区块链技术在能源交易中的应用进行了前景展望。
2020 场景：能源系统还处于转型的过程中，区块链相当于一个信息通道，涉及能源交易的所有角色都包含在其中。每一个角色都是一个节点，相当于构建一个“许可区块链”。区块链节点之间横向联系表示为信息的同步，区块链节点和交易系统之间纵向联系表征了两者之间的融合性；
2030 场景：能源系统的转型已经基本完成，各种分布式电源的成本将会大幅度降低；另一方面，随着区块链技术的提高，基于区块链的能量交易平台已经非常完善，表征区块链交易货币的 Enercoin 可以代替欧元进行能源的交易。
（2）区块链和物联网
美国的 Filament 公司计划在澳洲利用区块链技术和物联网技术，通过在电线杆上装设的传感设备，将其数据通过区块链传输出去，以及时报告停电隐患。同时，这些智能设备还能进行价值交换，包括比特币、数据和网络接口在内的多种内容都能进行交换。另外，设备间的交易是由智能合约直接管理的，因此是自动执行的。
（3）区块链和可再生能源
美国的 IDEO Co Lab 采用区块链技术和物联网设计了基于区块链技术的太阳能电池板设备，利用 Filament的接口直接与纳斯达克平台联系，在追踪记录发电量的同时自动形成可再生能源证书 /补贴( ＲECs) 。这可以激励可再生能源市场的发展，并保证 ＲECs 市场的透明性。 

图图2 可再生能源交易示意

（4）区块链和电动汽车充放电管理
当前制约电动汽车大规模发展的主要因素有电动汽车充电设施数量较少、充电协议和计量模式多样、充放电互动性较差、充电过程不透明、充电协议不灵活等。针对存在的典型问题，德国 ＲWE 与区块链公司 Slock合作提出利用区块链技术解决电动汽车的充电的一系列问题，其核心思想是基于 Slcok 提供的智能合约和分布式账本技术实现公用充电桩的计费的透明化和信任化。主要的步骤如下：
1）在电动汽车上安装智能充电插头；2）在手机上安装充电APP；3）基于区块链的全自动付系统。由于公用电动汽车充电网络和Bigchain DB 在基础特征方面存在较多的融合点，因此电动汽车充电是区块链技术在能源系统中最早进行广泛利用的环节之一。

2、区块链在中国能源领域发展

（1）学术研究领域：在对区块链和能源互联网典型特征进行匹配分析的基础上，对区块链技术在能源互联网领域的应用模式进行了初探，提出了区块链在需求侧管理、电能的计量和市场交易、电力市场辅助服务等领域的应用场景。
（2）研究团队建设方面：部分企业和科研院所已经建立了针对区块链在能源领域应用分析的实验室，例如北京能链众合科技有限责任公司建立的能源区块链实验室、大同市政府投资建立的北京大同区块链技术研究院、浙江省电力公司电力科学研究院创立的能源区块链研究团队等。
例如，2015 年9月国网浙江省电力公司电力科学研究院承担了国家电网公司第一个区块链科技项目，是国内最早将区块链应用于能源互联网的科研机构。万向区块链实验室将投资 2000 亿元在杭州建设新聚能城，在云端使用区块链技术，来重构“数字化城市”，建设集物联网、互联网、车联网于一体，以研发、孵化、转化、生产、运营为生命全周期，以智能生活、智能交通、智能服务为内容的万物互联互通的智能城市。能源区块链实验室将建成能源区块链主链，发行以 核 证 碳 减 排 量 ( Chinese certified emissionreduction，CCER) 为基础资产的数字资产即碳票，并以碳票为应用结算单位。
目前，区块链在我国能源互联网建设的核心宗旨是在泛能源的物理网络和泛能源信息应用网络之间架构起的一个透明，广泛参与和全面信任的金融交易体系，通过这样的交易体系为绿色补贴、绿色运营和绿色金融做一个系统级的解决方案，让产业和金融之间实现无缝的数据纽带，实现能源的物理模型、互联网的信息模型和区块链的金融体系之间的立体化融合，目前国内专家学者提出的基于区块链能源互联网的简要示意图如图 3 所示。

图3 未来能源互联网的物理-信息-金融示意图

3、能源互联网区块链技术应用的商业模式

区块链技术的发展能够给能源互联网引入新的商业模式，可通过大力推动光伏电站众筹、资产证券化等模式实施。
目前，用户配电设施主要由用户自己投资建设，资金一次性投入较大。采用众筹方式进行投资建设，可以降低客户负担，而投资者也可获得收益。该模式需要解决的主要问题在于怎样确定众筹标的物和现实情况是对应的，如果无法确认标的物的真实性，就存在很大的投资风险，从而影响投资积极性。另外，配电资产的投资收益和用电量有关，只有提供精确可信的计量数据，才能保障投资者利益。区块链技术能解决这两个难题，基于区块链的众筹配售电有望成为一种新型商业模式。
区块链技术正在高速发展之中，在能源领域具有很大的应用前景。在能源区块链领域，目前尚未形成规范的技术标准。

4、区块链技术能源互联网建设中应用前景

（1）在能源供给领域：区块链的去中心化与分布式电源之间的物理特性具有较强的耦合性，避免多种能源的重复建设，减小能源供给系统的浪费，可应用的场景包括：基于私有链的分布式能源多能互补之间的计量；基于联盟链的大型能源基地之间的打捆模式等。
（2）在能源输送领域：典型的应用场景包括：基于私有链的能源传输系统的阻塞管理和损耗分摊计算；基于联盟链的能源传输系统的实时监测和协调控制等。
（3）在能源分配领域：典型的应用场景包括：基于联盟链区域能源系统的自动计量，基于联盟链的储能系统的规划运行一体化分析等。
（4）在能源消费领域：区块链技术的应用，将会极大的提升能源消费侧和能源供给侧的透明度，从而改变区域能源系统的用能需求曲线。典型的应用场景包括：基于私有链的需求侧管理、家庭能量管理、电动汽车充放电电智能支付系统等。
（5）在能源交易领域：典型的场景包括：基于私有链的电费结算；基于联盟链的微电网中多元化角色的内部交易；基于公有链的分布式能源系统内部各种多样化能源之间的交易；基于公有链的国家之间的能源交易体系和商业模式等。
通过以上的分析可以得出，区块链在能源互联网中的应用路径框架图如图 4 所示。

图4  区块链、能源互联网的应用路径示意图

综上所述，以电力市场和能源供给侧改革为时代背景，区块链技术具有去中心化、公开透明、安全可信的特点，将对能源领域等诸多方面产生广泛而深远的影响，为解决能源系统中的交易摩擦提供了重要技术手段。