能源區塊鏈前景及應用場景探究

嚴駱鍇

摘要：進入21世紀，化石能源不斷枯竭，生態環境逐漸惡化，社會發展與傳統能源結構的矛盾日益凸顯，能源轉型迫在眉睫，發展可持續經濟已成為人類應對能源、氣候挑戰的基本共識，人們開始探索建設以高度融合可再生能源與先進信息技術為特征的能源互聯網。能源互聯網是以電力系統為基礎，利用互聯網等信息技術，融合多種能源種類，覆蓋能源生產、傳輸、儲存、消費等環節的能源鏈。能源互聯網將傳統集中式、單向的能源系統，轉變為大量分布式能源接入、消費者參與互動的能源系統，實現能源的有效互聯和高效利用。

關鍵詞：能源，前景，應用場景

能源互聯網使電力提供商不再局限于大型發電廠，而允許分布式新能源發電參與電力交易。這將造成能源互聯網能量流動多變，出現許多平等分散的節點，而區塊鏈技術去中心化的屬性可以匹配該結構，實現所有節點權利義務對等。能源互聯網每個市場主體都需要及時共享信息數據，區塊鏈開放透明的屬性可使單個節點能夠獨立獲取并管理數據，滿足市場主體的需要?；趨^塊鏈開發的智能合約功能可以使合約的執行智能化和自動化，能源互聯網中購售電交易、需求側響應等都可以通過區塊鏈的智能合約來實現。區塊鏈技術不可篡改的屬性可在沒有監管機構的情況下，實現可信任的信息傳遞，能滿足能源互聯網低成本的信息傳輸要求。表1為對能源區塊鏈與能源互聯網的兼容性分析，可見區塊鏈技術與能源互聯網具有高度的契合性與良好的適應性。

能源區塊鏈作為能源互聯網中最有前景的信息技術，其去中心化、透明化、合約執行自動化、可追溯性等特點為能源記錄、交易提供了優良的功能基礎，下面對能源區塊鏈的應用場景進行梳理，結合國內外工程應用按照能源交易、智能合約、能源集合體管理、信息認證和項目融資五個方面進行分析總結。

能源區塊鏈可以為多元化能源市場提供一個安全透明、低成本的交易實現途徑，提供數據計量、交易結算、負載平衡、點對點交易（P2P）等服務。其中點對點交易將允許用戶選擇電力來源，即自主選擇向清潔能源、煤炭或其他電力生產商購電[1]。美國ConsenSys公司使用區塊鏈技術開發了“Grid+”能源平臺，Grid+使用的關鍵設備是一種實時聯網的智能網關，用戶從Grid+購買虛擬代幣（稱之為BOLT幣）并存入智能網關，由智能網關管理BOLT幣并實時處理電費的繳納業務。ConsenSys公司指出，2016年德克薩斯州電力零售商購電成本、運營成本約各占終端電價的50%。其中運營成本除了配電運維必要支出外，還包括用戶對少數收款壞賬的分攤費用和公司財務等部門日常費用。Grid+可以通過避免壞賬，減少人力投入等方式幫助電力零售商降低運營成本，讓用戶以接近批發電價的價格購買電能，在Grid+模式下電力零售商的收入主要由BOLT幣利息、交易手續費以及出售智能代理等產生。

在傳統模式下，清潔能源認證、碳排放權等需要接受獨立第三方機構監督或政府管理機構監管，以杜絕數據偽造問題。通過能源區塊鏈技術提供的共享記錄的認證平臺，可以有效確保數據可信度，降低認證成本，以此省去中間監管環節。美國納斯達克（Nasdaq）證券交易所推出使用區塊鏈技術為太陽能電力提供認證服務的LINQ平臺，平臺將太陽能電池板連接到特定IoT設備，由IoT設備計量太陽能發電并生成相應PV證書，PV證書可以通過LINQ平臺銷售和購買。

能源區塊鏈技術能為能源項目搭建全周期的融資平臺，區塊鏈使用虛擬代幣管理資金，通過公開透明的資金流向避免資金挪用風險，項目建成后區塊鏈能夠精確記錄運營數據，有效保障了投資者收益，提高了投資者積極性。Sun Exchange公司借助區塊鏈技術在南非啟動5個光伏發電系統投資項目，投資者可通過Sun Exchange平臺購買一定數量的虛擬代幣（稱之為Solarcell幣）對非洲光伏發電設備進行投資，系統建成后租賃給當地學校、工廠等機構即可使投資者獲得穩定收益。南非銀月計劃將基于區塊鏈的智能電表計費系統與融資平臺Usizo相連，捐贈者可以在Usizo平臺上自行選擇學校，向其捐贈區塊鏈代幣，后者將使用代幣購買電能。

能源區塊鏈能夠通過智能合約建立一個自動控制的管理系統，對IoT設備進行實時數據收集和管理，提供用戶識別、快速結算等功能，并為希望自主管理能源的客戶提供定制化策略。德國RWE和Slock.it公司開發了基于區塊鏈智能合約的電動車充電系統，通過在車里安裝虛擬代幣芯片使得車輛具備自主管理電費支付過程的功能。

能源區塊鏈能為微電網、虛擬電廠等能源集合體提供控制系統，未來可再生能源電源會越來越多，因地制宜、自適應的能源集合體將成為發展主流，與之同構的區塊鏈也將為其分布式能源等設備提供數據交互基礎[9]。澳大利亞Power Ledger公司使用區塊鏈為住宅綜合體、商業中心、工業園區等用能單位開發了μGrid微電網平臺，μGrid將可控負荷、分布式電源和儲能設備等有機結合起來，優化能源調配并避免可再生能源過剩生產，提高了用能效率，并使能源管理單位能夠實時監測微網中不同設備用能情況。

總結：

縱觀能源區塊鏈的發展歷程，可將能源區塊鏈分為三個發展階段：第一階段以交易計量、金融結算為特征，主要建設成本降低、風險可控等能源交易系統;第二階段以分布式能源開發、數字證書等為特征，主要構建新的商業模式;第三階段產品是以綜合能源服務、智能合約為特征，主要提供智慧能源解決方案，推動能源領域消費變革。

參考文獻

[1]曹寅.能源區塊鏈與能源互聯網[J].風能，2016（05）：14-15.

[2]曾鳴，程俊，王雨晴，李源非，楊雍琦，竇金月.區塊鏈框架下能源互聯網多模塊協同自治模式初探[J].中國電機工程學報，2017，37（13）：3672-3681.

[3]李彬，曹望璋，張潔，陳宋宋，楊斌，孫毅，祁兵.基于異構區塊鏈的多能系統交易體系及關鍵技術[J].電力系統自動化，2018，42（04）：183-193.