能源區(qū)塊鏈風口將至，中國應如何發(fā)展？
聯(lián)盟秘書處按：
習主席最近主持召開了中共中央政治局區(qū)塊鏈的專題學習會，區(qū)塊鏈將在全國眾多領域得到發(fā)展，人們生活中得到應用?！豆?jié)能與環(huán)?！冯s志發(fā)表了《能源區(qū)塊鏈風口將至，中國應如何發(fā)展？》的專題文章，是節(jié)能減碳產業(yè)企業(yè)家、科技工作者、營銷人員參閱的好文章。
10月24日下午，在中共中央政治局召開的第十八次集體學習上，習近平強調，要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關鍵核心技術，加快推動區(qū)塊鏈技術和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。要推動區(qū)塊鏈底層技術服務和新型智慧城市建設相結合，探索在信息基礎設施、智慧交通、能源電力等領域的推廣應用，提升城市管理的智能化、精準化水平。
事實上，在全球范圍內，區(qū)塊鏈在能源電力領域已經擁有眾多應用案例，并且我國近幾年也已經展開了深入研究。
區(qū)塊鏈技術作為一種革命性的去中心化技術，可增加能源電力領域多利益主體的相互信任，正成為當今能源電力領域的一個重要的新方向。但是目前絕大部分項目都不太成熟。
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美國紐約布魯克林微網項目
美國是全球能源區(qū)塊鏈技術開發(fā)與應用實施最活躍的國家之一，其較為先進的科技水平、較好的融資環(huán)境等條件均為能源區(qū)塊鏈的技術研發(fā)與商業(yè)應用提供了較好的條件。
美國紐約布魯克林社區(qū)的TansactiveGrid項目是世界上最早投入實踐的能源區(qū)塊鏈項目。該項目由美國新創(chuàng)能源公司LO3與區(qū)塊鏈技術研發(fā)商ConsenSys共同開發(fā)。
在該項目中，共有10個家庭參與。其中，5家安裝了屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，為供電家庭；另外5家為購電家庭。整個項目采用 P2P的直接能源交易，無需經過第三方的電力運營商。智能電表底層應用集成了基于以太坊區(qū)塊鏈智能合約功能，可對用戶的發(fā)電、用電以及交易電量等信息進行采集，并將數(shù)據(jù)同步上傳至公共區(qū)塊鏈網絡平臺上。智能電表記錄的發(fā)電量數(shù)據(jù)，可以為區(qū)塊鏈技術平臺創(chuàng)建代幣，代表供電家庭屋頂光伏的剩余電量。這些代幣就代表著屋頂光伏發(fā)出清潔電能的總量，虛擬代幣可通過區(qū)塊鏈智能錢包進行交易。
通過該項目，社區(qū)內的居民可以節(jié)省購電費用，而且配置屋頂光伏的居民用戶可以將剩余電量直接出售給用戶，獲得收益。布魯克林微網項目對美國以及全球的能源區(qū)塊鏈項目起到了示范作用，推動了相關 P2P分布式電力交易的發(fā)展。但是，布魯克林微網項目的試驗規(guī)模較小，總共只有10個參與用戶，只是證明了小規(guī)模微電網進行分散電力交易的可實施性，但對于較大規(guī)模的微電網還需進行下一步驗證。此外，由于紐約市不允許個人直接參與電力交易，布魯克林微電網項目曾一度被叫停，能源區(qū)塊鏈項目對政策的依賴性極高。
歐盟Scanergy項目
根據(jù)歐盟“2050 能源路線圖”，歐盟將在 2050年減少80%的溫室氣體排放。能源區(qū)塊鏈技術可支撐分布式能源的P2P直接交易，所發(fā)電能無需遠距離及升降壓傳輸，交易不必通過傳統(tǒng)中心化、集中式的模式，可促使能源就地消納，降低長距離輸電造成的線路損耗，提高能源效率，Scanergy項目是受到歐盟第七框架計劃資助項目之一。
Scanergy項目同樣基于以太坊的智能合約通用平臺。電能生產者向配電網輸入、售出綠色電能時，配網運營商會進行確認，確認成功后智能合約將會生成相應的虛擬代幣(NRGcoin)并將代幣提供給綠色電能生產方。當購電方期望購買綠色清潔能源時，需使用NRGcoin支付?？墒褂脷W元、美元等貨幣在外部交易市場購買NRGcoin，1kW·h 的綠色電力被規(guī)定永久等價1個 NRGcoin。
該項目具有的優(yōu)勢：①交易簡單，可激勵用戶參與電力市場；②清潔電力價格被控制在合理的區(qū)間內，不會使得市場交易過于混亂；③電力交易采用虛擬代幣，具有可信任性；④各方均可獲益。
不可更改的區(qū)塊鏈智能合約消除了綠色能源生產者對市場政策變更的擔心，為消費者提供更加優(yōu)惠的綠色能源，無論外部電價如何上漲，原先低價購買的 NRGcoin仍然可以購買1kW·h的能源，降低政府對可再生能源的扶持補貼成本。對電網運營商而言，可降低電網峰值負荷，延緩電網升級改造費用。
盡管歐盟Scanergy項目具備許多優(yōu)勢，但仍存在一些不足之處：目前，監(jiān)管政策尚不明確，阻礙了大眾對能源區(qū)塊鏈項目的接納。此外，該項目的經濟模型、交易安全、數(shù)據(jù)隱私等方面亟需完善。
德國電動汽車Share&Charge項目
目前，德國正在大力推行能源轉型，推廣電動汽車的使用并考慮禁售燃油汽車。然而，充電設施數(shù)量不足、充電交易不透明、各家充電公司支付協(xié)議和支付方式不統(tǒng)一等因素制約著電動汽車的發(fā)展。
共享充電樁被認為是區(qū)塊鏈技術最適用能源方面的領域之一。德國 Share&Charge項目是將區(qū)塊鏈技術應用在共享充電樁領域的項目之一。
私人和商業(yè)充電站可以在Share&Charge平臺上將充電樁進行共享出租，并可以設置充電價格、費率等信息。當電動汽車需要充電時，車主通過手機軟件搜索附近的共享充電樁并可查看相關電價信息。充電時，通過智能插座與共享充電樁進行連接并使用手機進行確認，同時，可查看充電數(shù)據(jù)、交易記錄等信息。
該項目基本工作原理是通過區(qū)塊鏈技術的分布式記賬實現(xiàn)交易雙方的計費透明化，增進交易雙方信任。該項目可激勵私人充電樁進行共享，增加充電樁的使用率，解決電動汽車充電難的問題，促進電動汽車的發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排與能源轉型。該技術已被推廣至美國加利福尼亞州。但目前該項目的發(fā)展也受到一些現(xiàn)實條件的制約，例如：監(jiān)管法規(guī)和手段不明確，如何在不影響用戶體驗的條件下對用戶的區(qū)塊鏈私人密鑰進行安全維護等問題。
浙江電力營銷合同管理應用項目
隨著電力體制改革的深入，售電公司等新型利益主體日益增多，電力市場交易日益活躍。在傳統(tǒng)電力交易中，電力交易數(shù)據(jù)的真實性一般由電網公司負責擔保。電力數(shù)據(jù)一般被集中保存在電網公司營銷數(shù)據(jù)庫中，交易信息容易被惡意篡改，其數(shù)據(jù)真實性與可信度易受到質疑。為增加電力營銷電子合同的真實性與可信度，國網浙江電力有限公司與國網信息通信產業(yè)集團有限公司共同開發(fā)了基于區(qū)塊鏈的電力營銷合同管理系統(tǒng)。
該項目以區(qū)塊鏈技術為基礎，對電子合同的交易信息保全、積分兌換與累積等方面進行研究。當電子合同簽署后，電子合同數(shù)據(jù)不僅會保存在電網公司，還會同步轉發(fā)至公證處和司法鑒定機構。區(qū)塊鏈技術可以用來確保各方存儲的電子合同數(shù)據(jù)信息的一致性。此外，公證處和司法鑒定機構還可以為這些數(shù)據(jù)的真實性提供擔保，提高電子合同數(shù)據(jù)信息的權威性和可信賴性。
但是該項目對區(qū)塊鏈的應用場景比較單一，只涉及電子營銷合同管理，且目前處于理論研究階段，未在國家電網電力營銷系統(tǒng)內大范圍推廣。
蛇口能源區(qū)塊鏈項目
招商局慈善基金會、北德認證(TüV NORD)、熊貓綠色能源集團以及華為公司等機構公司聯(lián)合發(fā)起建設了全球首個基于區(qū)塊鏈技術、促進使用清潔電能為主的社區(qū)公益項目。項目以“推動綠色技術創(chuàng)新體系，推進能源生產和消費革命”為目標，主要研究通過基于區(qū)塊鏈技術的智能合約對發(fā)電方和用電方進行關聯(lián)，滿足青睞綠色清潔電能的低碳環(huán)保家庭用電需求。
在該項目中，分布式光伏電站可以將每日發(fā)出的綠色電能通過能源互聯(lián)網平臺提供給示范社區(qū)內的用戶。在該項目初期，社區(qū)內的首批100名電力用戶志愿參與綠色清潔電能虛擬交易。用戶可直接在平臺上選擇使用可再生能源或傳統(tǒng)能源，二者的電價相同。當用戶選擇可再生能源時，底層的區(qū)塊鏈技術將自動生成智能合約，直接將分布式光伏電站與用戶進行配對，實現(xiàn)P2P直接虛擬交易。同時，TüV NORD將對選用可再生能源的用戶進行認證并出具電子證書，證明其所使用的是綠色清潔電能，可以促進用戶對清潔電能的使用與接納程度。
目前，該項目正處于落地建設階段，屬于一個規(guī)模較小的社區(qū)公益項目，可能會出現(xiàn)投資較大、收益困難的局面，且電網公司在該項目中的參與度較低，其有效性有待進一步觀察。
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雖然以上能源區(qū)塊鏈工程取得了一定程度的進展，并實現(xiàn)了項目的初步落地實施，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)與關鍵技術問題。
山東理工大學電氣與電子工程學院趙曰浩團隊和廣州供電局副總經理劉育權在聯(lián)合署名的一篇論文中指出，縱觀全球能源區(qū)塊鏈發(fā)展動態(tài)，通過上述國內外應用工程的對比分析，可以得出以下結論：
一、在能源區(qū)塊鏈的建設與發(fā)展上，國內外的應用工程均利用區(qū)塊鏈技術所具有的獨特優(yōu)勢，解決能源領域內的可再生能源消納、電力分布式交易、多利益主體間的缺乏信任等問題。
二、能源區(qū)塊鏈最核心的優(yōu)勢是開放透明、去中心化，可以保證不同利益主體間的相互信任。因此，在各個應用工程的建設中，均強調信息透明公正、安全可靠的理念。
三、全球大多數(shù)的能源區(qū)塊鏈項目首選以太坊作為平臺。以太坊是一個開源共享的具有智能合約功能的公共區(qū)塊鏈平臺，可以降低能源區(qū)塊鏈平臺的開發(fā)難度與成本，方便實現(xiàn)各類智能合約。
很多國家已將區(qū)塊鏈技術納為一項革命性技術并大力推廣其在能源領域使用。在政策上，鼓勵支持發(fā)展能源區(qū)塊鏈技術，在能源利用模式上，搶先占領制高點，在這方面，美國無疑已經處于領先地位。
通過國內外應用工程對比，可發(fā)現(xiàn)中國在以下方面存在明顯差距：
一、能源政策方面。中國分布式發(fā)電市場化交易試點處于起步階段，分布式電力交易活躍度與正規(guī)程度遠不如發(fā)達國家。這方面主要是因為發(fā)達國家開展電力分布式交易較早，電力市場機制已經比較成熟。同時，許多項目得到了政府的科技項目資金支持與電網公司的支持與幫助。
二、金融政策方面。中國在金融政策方面監(jiān)管較為嚴格，禁止“比特幣”等各類虛擬加密貨幣的發(fā)行與流通。國外的金融市場監(jiān)管政策較松，國外一些能源區(qū)塊鏈公司可以通過發(fā)行Solarcoin、NRGcoin等虛擬代幣進行融資，以促進項目的實施開展。在國內，前期以發(fā)行代幣進行融資建設的能源區(qū)塊鏈項目落地存在困難。
三、多學科新技術交叉融合方面。中國的能源區(qū)塊鏈領域中能源技術與互聯(lián)網新興技術相對隔離，未能實現(xiàn)能源與互聯(lián)網的深度融合?，F(xiàn)有的能源區(qū)塊鏈項目未能將人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興信息技術完全考慮入內。
四、項目落地建設方面。中國的能源區(qū)塊鏈落地項目較少，建設與運營經驗不足。能源區(qū)塊鏈項目在多數(shù)發(fā)達國家已經落地起步，并積累了一定的項目經驗與人才技術。
未來中國要實現(xiàn)互聯(lián)網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的“互聯(lián)網+”智慧能源，實現(xiàn)能源領域“設備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放”，需要將最新的互聯(lián)網理念、先進信息技術與能源產業(yè)進行融合。因此，有必要對區(qū)塊鏈技術應用于能源領域進行研究探索。
通過總結以上國內外相關應用工程的經驗，山東理工大學電氣與電子工程學院趙曰浩團隊和廣州供電局副總經理劉育權在聯(lián)合署名的論文中，對中國發(fā)展能源區(qū)塊鏈給出了如下建議和意見：
一、完善能源政策體系。目前，能源區(qū)塊鏈項目落地與發(fā)展需要比較完善的分布式電力交易市場，受電改政策以及其他各類能源政策的影響程度很大。電力體制改革的進一步深化可以使個人或者企業(yè)都有機會成為售電主體，為基于區(qū)塊鏈的P2P電力交易創(chuàng)造可能。
二、制定監(jiān)管措施與健全監(jiān)管體系。國家相關能源和金融監(jiān)管部門應盡快制定監(jiān)管政策，加快完善各項相關法律法規(guī)，將能源區(qū)塊鏈技術納入合理合規(guī)的監(jiān)管框架內。同時，注意平衡好監(jiān)管與創(chuàng)新發(fā)展的問題，盡量避免出現(xiàn)監(jiān)管不當阻礙能源區(qū)塊鏈技術發(fā)展的問題。
三、注重核心關鍵技術研發(fā)，尤其加強底層技術的研發(fā)力度。加強共識機制、安全算法、智能合約、數(shù)據(jù)分布式存儲等核心技術的研發(fā)。著重對構成區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層、網絡層、共識層、激勵層、合約層等底層技術進行研究，并致力打造具有自主知識產權的國產區(qū)塊鏈技術平臺。此外，還需對信息安全防護等級較高的電力等能源行業(yè)應用區(qū)塊鏈技術可能存在的問題以及應對措施進行討論研究。
四、推進新型能源設備的研發(fā)。能源區(qū)塊鏈項目的實現(xiàn)與運行需要新型能源設備作為支撐，需要諸如基于區(qū)塊鏈底層技術的新型計量設施與通信設備，實現(xiàn)多種能源交易信息的采集與傳輸。
五、積極參與制定能源區(qū)塊鏈國際通用標準。目前，能源區(qū)塊鏈領域尚缺乏統(tǒng)一的國際通用標準，國家相關能源部門或協(xié)會可以聯(lián)合國內外相關產學研單位制定相關標準與體系，發(fā)揮積極作用，提高中國在相關領域內的國際話語權，建立能源區(qū)塊鏈的國際基本體系標準。
六、積極探索區(qū)塊鏈在能源領域的應用，有計劃地組織若干能源區(qū)塊鏈項目落地應用。國家科技部門可以考慮設立相關科技創(chuàng)新計劃，為能源區(qū)塊鏈項目的理論研究與應用示范提供必要的科技經費支持。對能源區(qū)塊鏈的典型應用場景，開展可行性研究。兩大電網公司以及其他相關能源企業(yè)也可開展小范圍試點，以探索能源區(qū)塊鏈相關技術、經驗，待條件成熟時向全國進行推廣應用。
