能源區塊鏈

能源網際網路是綜合運用先進的電力電子技術,資訊科技和智慧管理技術,將大量由分散式能量採集裝置,分散式能量儲存裝置和各種型別負載構成的新型電力網路、石油網路、天然氣網路等能源節點互聯起來,以實現能量雙向流動的能量對等交換與共享網路。事實上,能源網際網路的發展邏輯是重塑未來能源行業的發、輸、用、儲以及金融交易等環節,並將顛覆未來整個能源價值鏈。業內人士分析認為,以能源網際網路當中最重要的板塊能源消費為例,消費者在能源網際網路時代其角色將不僅僅是單純的消費者,而是以另外一種新的形態出現,稱之為產銷者。未來,消費者既可以透過自有的分散式可再生能源來發電,還可以透過智慧能源解決方案,提供使用者側的負荷資源參與需求側響應。消費者可以透過需求側響應計劃,積極的參與社羣需求側響應專案,還可以作為虛擬電廠成員加入虛擬電廠專案,同時還可以透過電動汽車、儲能設施,返售電給電網。這種“場景”聽起來很美,但是如何落地這一問題對於電力從業者和監管部門是一大挑戰。而透過區塊鏈技術能夠有效解決能源網際網路發展過程中所面臨的資料融通、網路安全、隱私防護、多主體協同等難題,促進多形式能源、各參與主體的協同,促進資訊與物理系統的進一步融合,實現交易的多元化和低成本化,實現各類能源資產的數字化管理,提升生產、管理、應用的智慧化水平。隨著數字革命與能源革命相融並進,數字電網和能源網際網路建設的不斷加速,利用區塊鏈等前沿資訊科技賦能電網發展,引領業務創新成為必然發展趨勢。

01 - 能源行業大力邁入新格局,我國供給機構亟待最佳化

近年來,全球能源需求增長緩慢,能源轉型推動新能源快速發展,能源消費結構清潔化趨勢明顯。在新政策情景下,我國的能源需求增長速度每年下降1%左右,從2004年高達16.84%的增速一路下降至2015年的低點0.96%,不到自2000年以來的年平均水平的六分之一。截止2016年,我國能源消費構成中,煤炭和石油佔比已經從2000年的90.5%下降至80.3%,而能源供給構成中,天然氣、水電、核電和風電等能源供給也一直在穩步增加。然而我國能源供給結構依然存在大量痛點,包括供給壟斷、結構轉變緩慢、清潔化不足、價格非理性和供給動力不足等問題。自09年以來,國家開始大力推進能源行業的供給側改革,卓有成效但阻力依舊。

02 - 全球能源網際網路:我國能源供給側改革的新契機

全球能源網際網路是指以國家電網為代表,側重全球電力互聯,利用電力網路在空間上的擴大,將不同區域電網互聯,實現不同區域不同型別新能源跨區消納的能源網際網路。全球能源網際網路是以特高壓電網為骨幹網架(通道)、以輸送清潔能源為主導、全球互聯泛在的堅強智慧電網,複合兩個替代(清潔替代和電能替代)的需求。全球能源網際網路由跨洲、跨國骨幹網架和各國各電壓等級電網構成,連線“一級一道”(北極、赤道)等大型能源基地一級各種分散式電源,能夠將可再生能源輸送到各類使用者,是服務範圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺,具有網架堅強、廣泛互聯、高度智慧、開放互動的特徵。

03 - 分散式能源:能源網際網路的天然區塊鏈

分散式能源通常是佈置在使用者所在地,耦合連線在區域電力系統的發電設施,包含可再生能源系統、熱電聯產系統、工業能量回收利用系統,並具有需求側管理功能。分散式能源已成功實現商業化利用,並且是綜合效率最高的一種利用方式,能效可達80%以上,且輸配電損耗顯著降低,能有效降低電網崩潰的概率,提高供電可靠性。分散式能源技術主要包括微型燃氣輪機、工業燃氣輪機、熱點聯產系統、光伏、風電系統、燃料電池等。其中燃料電池的發電效率將可能達到80%,是未來最具發展價值的技術。這些技術將和智慧控制最佳化技術、綜合系統最佳化技術等整合起來,成為能源網際網路的核心技術。目前,分散式能源在天然氣和光伏發電領域已經取得快速發展。2015年天然氣分散式能源在我國開始加速發展,共建有127個專案,裝機1405.5MW。預計到2020年,我國規模以上城市均使用分散式能源系統,裝機容量達到4000-5000萬kW。我國天然氣分散式能源發展有進一步加速的趨勢。到2020年,我國燃氣輪機將實現自主研製及應用,系統整合能力將得到大幅度提升。由於天然氣分散式調峰能力強、執行穩定,與太陽能光伏、光熱、地源熱泵等互補的分散式能源系統將得到大力發展。2015年我國已成為新能源裝機容量世界第一的國家。在“十三五”能源規劃中,分散式光伏成為國家未來幾年扶持的重點,結合天然氣分散式能源的發展,兩者優勢互補,將形成我國分散式能源的新特徵。分散式發電是用清潔能源、生物質、可再生能源等為一次能源,將規模不一的發電、熱點等裝置加以整合,以分散的方式佈置在使用者附近的能源系統,相當於一個可獨立輸出熱、電等能源的多功能小電站。開展分散式發電市場交易需要遵循資訊對等、共享、透明,交易分散等基本原則。而區塊鏈技術本身是一個特殊的資料庫結構,因為具備去中心化、可以分散等特點,在分散式發電市場交易上將非常有效。

04 - 區塊鏈技術優勢:去中心化的能源系統

能源行業應用區塊鏈技術的目標是提供一種完全去中心化的能源系統,能源供應合同可以直接在生產者和消費者之間傳達。區塊鏈技術有助於加強個人消費者和生產者的市場影響力,這也使消費者直接擁有購買和銷售能源的高度自主權。區塊鏈技術用在能源領域顯示出強大的應用前景,除了可以執行能源供應交易外,區塊鏈技術還可以提供計量,計費和結算流程的基礎。

區塊鏈技術同能源網際網路概念有較強的內在一致性,智慧合約得以實現無人化智慧能源網際網路。從本質上來講,能源網際網路同區塊鏈技術都必須構建於普遍的智慧裝置物聯網之上,裝置的普遍智慧化和網際網路化將和能源網際網路的發展互為表裡。而區塊鏈技術同樣強調價值網路參與主體的物聯化和智慧化,基於區塊鏈的智慧合約,其作用並不是僅僅如其字面所顯示的,只能實現實體或者數字資產交換功能,其實智慧合約的真正作用在於基於區塊鏈的不可篡改和集體共識特徵,預先寫入的程式碼可以在無人干預或者少人干預的情況,直接呼叫區塊鏈上的資料,執行所有可以計算的邏輯功能並輸出和執行結果,因此,智慧合約的真正意義其實是為區塊鏈在各主體間的互動提供了智慧化的規則,並且可以在無人參與的情況下,實現各種複雜邏輯功能,這種特徵稱之為圖靈完備。從這個角度來看,能源網際網路的智慧裝置網路如果要實現完全的無人化智慧,離不開區塊鏈技術的幫助,尤其是佈置在區塊鏈上的智慧合約技術。

區塊鏈天然的去中心化和可分散的特點可以構建一個去中心化的能源系統,具有以下三個優勢:

1.搭建分散式能源交易和供應體系。區塊鏈技術能夠支援去中心化的能源供應系統,這將有助於簡化多層系統,其中電力生產商、配電系統運營商、傳輸系統運營商和供應商,透過區塊鏈網路直接將生產者和消費者聯絡在各個層次上進行交易。

2.制定能源管理部門的區塊鏈智慧合約。在區塊鏈技術和智慧合約的幫助下,可以有效地控制能源網路,智慧合約將向系統發出訊號,制定如何啟動交易的規則。此類流程將基於智慧合約的預定義規則,可以確保所有的能量和儲存流都是自動控制的。這有助於平衡供給和需求。例如,當產生比需求更多的能量時,智慧合約可以確保這些多餘的能量被自動地傳送到儲存器中。

3.安全儲存能源交易資料。將所有能源交易資料分散的儲存在一個區塊鏈上將有可能保持所有能量流和業務活動分散式和安全記錄。由智慧合約控制的能量和交易流可以以防篡改的方式記錄在區塊鏈上。因此,分散式能源市場的逐步數字化,為區塊鏈技術提供了創新開發和新商業模式的難得機遇。

二、能源區塊鏈:相關專案紛紛落地

目前能源區塊鏈專案主要集中在發達國家,美國依然具備著能源區塊鏈創業的最佳土壤,美國的矽谷以及紐約聚集著大批能源區塊鏈創業者。歐洲尤其是德國也有不少能源區塊鏈專案,德國對區塊鏈技術整體持較為支援的態度,加上德國較為發達的分散式可再生能源,使得區塊鏈在能源領域的應用十分有前景,柏林較好的創業環境和氛圍也聚攏了大量歐洲極客在此。

能源區塊鏈專案地理分佈

現階段已有多家專案公司在這些能源區塊鏈場景達成應用,包括LO3 Energy的微電網、Electron的分散式天然氣和電力計量系統、Power Ledger的代幣化區塊鏈能源交易市場、Enerchain的整合化能源批發交易系統和Innogy的區塊鏈電動汽車充電系統,這些專案都收穫了多家巨頭的注資。

主要在以下多個場景中發揮作用:

01 - 區塊鏈能源的點對點交易

在傳統電力交易市場上,電力交易掌握在少數寡頭手中,而事實上過去也只有少數寡頭能夠承擔如此高昂的基礎設施建設費用。然而隨著光伏技術的提升,越來越多的家庭部署了家用光伏發電裝置,光伏發電裝置安裝成本較大,但是這其中產生的多餘電力卻未被充分利用,無論是對於家庭還是社羣都是一種隱形損失。越來越多的家庭想要將自家的餘電上網出售給其他使用者,清潔電力來源也希望降低價格吸引更多使用者。受地域、經濟等的限制,電力需求和電力供給之間的不匹配是一個長期以來存在的問題。智慧電網能使得這一問題得到有效解決,而區塊鏈技術則是搭建智慧電網的最優選擇。透過電網的數字化、智慧化,自主執行、自我最佳化,電力生產與消費都將更加精準化和精細化,資源利用將更加集約、高效,決策判斷將更加具有前瞻性。目前,大部分割槽塊鏈能源專案都集中在P2P能源市場平臺。區塊鏈能源點對點交易是目前區塊鏈在能源行業的主要應用場景,區塊鏈的去中心化和分散式特點,讓電力生產者、售電部門和消費者可以實現“直連”,可以大幅度降低電力的交易成本,提升交易效率。

案例1:2016年4月美國的能源公司LO3公司與西門子數字電網(Siemens Digital Grid)以及比特幣開發公司(Consensus Systems)合作,建立了布魯克林微電網(BrooklynMicrogrid)。該專案是全球第一個基於區塊鏈技術的能源專案。這個微網專案實現了社羣間居民的點對點電力交易,允許使用者透過智慧電錶實時獲得發、用電量等相關資料,並透過區塊鏈向他人購買或銷售電力能源。這意味著,使用者可以不需要透過公共的電力公司和中央電網就能完成電力能源交易。此外,擁有太陽能電池板等能源生產資質的公司,也可以透過微網將未使用的能源出售給社羣。LO3 Energy的Exergy平臺的搭建主要為以下幾方面:加密分散式賬本技術,以防篡改的方式安全儲存所有資料;可擴充套件智慧合約,自動化處理所有交易流程;鏈上微網控制系統,高效管理微網電流和交易流。

區塊鏈和微網的結合使得建築物屋頂光伏系統供應商在布魯克林能夠將過剩的電力回饋到現有的本地電網,並直接從購買者那裡收到付款。區塊鏈技術允許在多個參與系統和各種利益相關者之間進行透明、高效的交易,同時也把網路特定的要求考慮在內。

在紐約州,公共事業費用很高:比如電線和變電站維護費用等。這些費用基本上都是來自於使用者在市場上的能耗支付所得。傳統電網通常是以淨耗電量來計算電費,而且消費者也沒有任何選擇權。相比於從中央電網購買電力,P2P能源銷售的優勢在於價格更加便宜。而有些消費者比如那些在自己屋頂上安裝太能光伏板的人,可以在區塊鏈的幫助下出售自己沒有使用過的多餘能源。布魯克林作為該專案的一個試點,將能夠讓社羣電力的生產者和消費者之間進行基於區塊鏈的本地能源交易,並平衡當地的生產和消費。英國跨國公共事業公司Centrica, Braemar Energy Ventures,以及德國西門子都投資了LO3公司。

案例2:Conjoule:打造高效能源交易社羣。Conjuele於2017年由innogy Innovation Hub成立,正在為可再生能源的生產者和消費者,以及電池擁有者和其他靈活能源開發一個P2P市場,無需中介機構就可進行交易。2016年10月,這個平臺和發行產品正在德國的兩個城市進行試點,允許在家中安裝光伏板的住宅使用者向當地消費者出售過剩的電力,且所有交易都會被記錄在區塊鏈平臺上。這平臺上,居民可以自由選擇他們銷售電力的物件,包括當地的公司、學校以及電力公司等,有助於構建更高效的城市生態。Conjoule此前曾獲得了日本東京電力公司和德國能源公司RWE的子公司Innogy Innovation Hub的投資。

案例3:The Sun Exchange:連線世界的能源區塊鏈。儘管太陽能可以改變許多社羣,但是對於那些偏遠地區而言,安置光伏發電裝置依然難以實現。為了改變這一點,The Sun Exchange旗下的P2P能源交易模式已經不侷限於本地社羣,他們允許使用者在全世界各地購買太陽能,然後把這些能源出售給其他消費者。The Sun Exchange 和太陽能公司合作在太陽能安裝貧瘠地區(主要是南非)搭建太陽能發電設施,而安裝費用則是透過評估掛在其網站上。投資者可以透過購買太陽能區塊來投資這個專案,安裝完成後電力會出售給當地社羣,投資者則會獲得其相應份額的回報。而整個網路則是採用了區塊鏈技術,代幣的使用不僅可以避免交易所等中介減少交易成本,還免去了不同國家貨幣轉換的麻煩。該公司目前已在歐洲等地區搭建了5個專案,累計出售了超過150kW的太陽能。該公司已經募集到了幾輪早期階段投資,也獲得了Plug and play Accelerator,Techstars,以及BarclaysAccelerator等創業加速器的支援。

02 - 分散式傳統能源的構建

分散式能源系統,既具有了網際網路的基本特徵,又具有網際網路經濟要解決的核心問題,如能源和資訊的雙向流動、資料的記錄和管理等。透過區塊鏈,支付可以透過加密貨幣作為安全保障,而合同將只是數字。所有的交易都可能被數千人“證人”驗證,如果使用公共連結,將會引入潛在的免手續費模式。這種方式的美妙之處在於,每筆交易都將以防篡改的方式進行記錄。由於驗證交易的過程是透過大量的分散式計算系統的資料模式進行,而不是以有限的中央系統進行交易,因此在區塊鏈上交易能源將允許交易的“即時”批准。在消費者和生產者之間直接進行交易是存在免費可能性的。目前傳統的交易模式是,交易人員執行交易,銀行確認賬戶是否有足夠的款項可供支付,中央權力系統監管監視記錄交易發生。而區塊鏈技術的優勢在於交易可以直接進行,不需要中央權利機構進行監督也不需要銀行機構的進入,這樣的結果大大的降低了中間手續費的產生。

案例4:Electron:打造能源界的eBay。Electron是一家總部位於英國的公司,旨在利用區塊鏈技術,建立一個分散式的天然氣和電力計量系統。該公司已經建立了區塊鏈平臺“生態系統”,包括資產註冊、靈活交易和智慧計量表資料保密系統。最近,該公司正在開展落戶公共事業切換工作,使用虛擬資料來測試超過5500萬個供應站,使客戶可以在短短15秒內從一個供應商切換到另一個供應商,目前英國沒有統一的電力和天然氣計量表,使用者在兩種能源之間的切換服務需要兩到三週的時間,而Electron透過區塊鏈技術對能源計量表進行有效的管理,可以把這個能源切換過程縮短至幾分鐘。Electron的終極目標是打造能源界的eBay。目前該公司正在打造一個新的交易平臺,將是“一個能源資產的共享市場,能夠快速響應價格訊號”,它的目標是支援電網運營商和公用事業公司推出的靈活性的產品。Electrony已經建立了一個能源聯盟。2017年年底Electron獲得了東京電力公司的投資。

案例5:碳鏈:碳資產區塊鏈平臺。在中國CCER碳資產,從發起到上市,交易和流通至少需要十個月,複雜而又耗時長會給減排企業和控排企業帶來不小的經濟成本,對於整個未來能源的清潔化、分佈化、金融化會帶來巨大的挑戰。2016年5月,全球首個能源區塊鏈實驗室在北京成立。該團隊擬透過區塊鏈技術與碳市場應用場景的深度融合,打造了一款低成本、高可靠的碳資產開發和管理的區塊鏈平臺,產品以基於區塊鏈的網際網路服務作為表現形式,提供基於區塊鏈的便利化碳資產開發平臺。透過發行以核證減排量(CCER)為基礎資產的數字資產——碳票,平臺將碳資產開發各環節的參與方納入基於區塊鏈的共享協作分散式可信賬本,實現基於區塊鏈的檔案和資料傳遞、以及評審和開發過程中的參與方互動,透過過程重塑,打造碳資產開發高效協作網路。碳資產管理應用僅僅是能源區塊鏈實驗室開發的多款應用之一,實驗室正攜手合作夥伴同時開發多款基於區塊鏈技術的能源網際網路應用,包括電動汽車賬戶管理、分散式光伏售電結算、虛擬電廠考核計劃等,覆蓋能源生產、配送、消費、交易、管理等多個環節。

03 - 電動汽車的區塊鏈能源

數字化是電動汽車區別傳統汽車非常重要的特徵。在電動車領域,區塊鏈可以有效地用於動力電池的溯源。電池的梯級利用是非常重要的應用場景。基於區塊鏈技術可以把電池全生命週期的資料不可篡改地記錄下來,這樣的資料有利於形成電池長期評估標準。

案例6:Innogy:區塊鏈電動汽車充電系統。Innogy是德國能源公司RWE公司的子公司,推出了其開發的依靠以太坊網路來處理其運營的“Share&Charge”區塊鏈平臺,在德國已建成幾百個基於區塊鏈的電動汽車充電樁。德國近50000個電動車主中,有92%在自己的家裡為電動汽車充電,“Share&Charge”平臺提倡以付費方式共享其家庭充電站,從而提高對清潔能源的運用。同時,區塊鏈技術顯著降低了德國能源公司Innogy SE 的運營成本。一旦使用者在平臺註冊登記了車輛資訊,就能把法定貨幣轉到數字錢包裡。之後,不管在什麼時候,只要他們連到充電樁,以太坊區塊鏈就會把對應的充電費用轉給充電樁運營商。隨後,舊金山創業公司Oxygen Initiative加入“Share&Charge”,在美國推出了為司機服務的基於區塊鏈的平臺。使司機可以處理與清潔能源相關的所有操作。包括允許司機共享他們的充電樁、支付通行費和充電電動汽車。

04 - 批發能源交易市場

批發能源交易市場的流程中採用的一般是孤立的IT系統和低效的通訊,幾乎是依賴於手動操作,在交易所和經紀商、定價機構之間存在著高昂的交易成本,而核對問題的耗時和後端流程的耗資都帶來了高昂的操作成本。利用區塊鏈技術,可以大幅度消除這些交易流程痛點。

案例7:BTL:解決核心問題。2015年成立的BTL(BlockchainTechnology Limited)起初活躍於金融服務業,與Visa合作完善跨境結算,之後進入能源行業。在批發能源交易中,BTL發現交易確認和核對問題是可以首先用區塊鏈解決的問題。貿易商之間部署共享賬本,大多數交易後的通訊是手動進行的,即對手方透過郵件和傳真驗證和核對資料的不符點。BTL則提議透過採用貿易商之間部署的共享賬本來調整,在區塊鏈上記錄交易資訊。這個系統讓交易員不再各自儲存資料,而是共享安全的媒介,其中儲存的資訊做到透明、精確化、驗證過,可以加速工作流程,降低人為錯誤的可能性。各雙邊關係配備區塊鏈。批發能源交易中還存在隱私性和擴容性的問題。為解決這個問題,BTL開發了私有鏈平臺Interbit,而不是依賴如以太坊的其他已有區塊鏈目錄。其構思是在每個雙邊關係配備一個區塊鏈,這所有的區塊連結到一個通用的區塊鏈目錄。BTL沒有走傳統的風投路線,而是於2015年11月在TSX Venture Exchange交易所上市(TSXV:BTL)。透過與Wien Energy、BP等領先的能源公司的合作,BTL最近進行了12周的試點專案,重點是歐洲天然氣市場的交易核對問題。透過這個創收的專案試點,BTL想獲得Interbit基礎設施執照,擴充套件到下游應用,比如交易計劃、發票、監管報告和現金結算,滿足個人客戶的需要。最終BTL將以應用層為主,還有Interbit基礎設施的許可。

案例8:Ponton Enerchain:搭建整合化交易系統。Ponton 總部在德國,是2000年開始為B2B市場提供軟體整合解決方案的公司,核心業務是批發能源與商品市場的商業流程的標準化與自動化。在能源交易週期的第一步交易執行一般是由第三方機構提供網上交易,市場情況和交易資訊等也往往掌握在這些第三方機構上,不僅帶來了不小的中介費用,還帶來低效的時間成本。Ponton的目標是透過部署Enerchain中間網路,進行交易流程的去中介化。這個系統中,交易員可以直接P2P提交和執行交易,避免第三方提供的網上交易。使用基於區塊鏈的去中心化執行交易,可以大幅度降低交易成本、執行維護成本。2016年11月在阿姆斯特丹舉行的EMART能源交易會上,23家能源交易公司結盟開發使用能源區塊鏈,由PONTON開發的Enerchain作為交易工作,能讓使用加密技術的交易機構以匿名方式傳送訂單,另一家交易機構可以檢視該訂單,整個過程沒有第三方運營的中心化市場。該聯盟旨在探索區塊鏈技術是否可以支援現有市場主導的交易量和交易速度,用以提升執行效率,降低交易成本。

05 - 能源市場交易代幣化

案例9:Power Ledger:能源代幣交易。Power ledger是一家區塊鏈能源市場提供商,P2P能源交易平臺。平臺透過可交易和無成本的能量交易代幣SparkZ,支援不斷擴大的能源應用生態系統。這個系統在電能的生產者和使用者之間建立了直接的聯絡,他們可以直接進行交易,而不是透過一個充當中介的電力公司。該公司在初始代幣發行期間募集了3400萬美元,並獲得了澳大利亞政府800萬美元的資金支援。

案例10:WePower:基於區塊鏈的綠色能源交易平臺。Wepower是一個綠色能源拍賣平臺,它允許可再生能源生產商發行自己的能源代幣籌集資金,其中0.9%分配給WPR的代幣持有者。在這個平臺上WPR代幣持有者有好多好處,一方面代幣持有者可以優先訪問WePower平臺上的新能源代幣銷售拍賣,另一方面擁有的WPR代幣越多,獲得的能源分配就越多。在生產商構建成能源之後,代幣持有者可以使用這些代幣量的能源,也可以重新投入平臺進行再投資。WePower解決了當前可再生能源開發商獲得資金的問題,並直接為最終消費者,任何型別的投資者和能源市場創造者提供對有利可圖的專案的投資。這是透過區塊鏈上的智慧合約以快速透明的方式完成的。可再生能源開發商可以銷售未來將要生產的能源的前期部分。為了使其快速、全球化和透明化,這種能源被標記化,並且每個購電協議都為一個智慧合約,確保了流動性。另一方面,最終的消費者,投資者和能源做市商能夠以折扣的方式購買未來的能源,降低消耗的能源成本,或者在能源價格的某一時刻被生產。此外,WePower與能源基礎設施和能源交易市場相連線,以便記錄區塊鏈資料,如果平臺上沒有足夠的需求,可以將能源交易和能源銷售直接推向市場。基於這種模式可以準確記錄生產能源的型別,推進綠色能源在市場的流動並帶來透明度,這將減少排放到大氣中的二氧化碳造成的汙染,經合組織估計每噸至少35歐元的負面影響,或每年1.13萬億美元。在Wepower存在的國家中,可再生能源已經比傳統能源更便宜了,Wepower為全球建立可再生能源發展提供了可持續發展的經濟激勵路徑。

三、能源區塊鏈的未來預測

GTM Research 最新發表的《2018年區塊鏈在能源領域的發展》對目前全球範圍內的能源區塊鏈進行了討論並對該領域在未來一年的發展做出了四個預測。

01 - 針對區塊鏈進行的能源設施投資將呈現增長態勢

透過傳統風險投資對區塊鏈能源設施投資將加速增長,基於區塊鏈的能源設施是該領域一個十分重要的風向標,對該領域的動向起著監督作用。另外,越來越多的企業已經在區塊鏈試點專案取得成功。東京電力公司、德國Innogy和英國最大的煤氣供應商森特理克集團已經以直接投資的方式投資了5家創投企業。此外,他們還聯合其他設施公司,比如太平洋瓦電公司投資了一些聯盟性質的區塊鏈團隊,其中就包括因募集1700萬美金而引人關注的能源網基金團隊。

02 - 美國的能源設施將進入試點階段

太平洋瓦電公司曾在加州提交過預算,用以為兩個區塊鏈試點專案提供資金,該公司正在招募區塊鏈專案經理,主要負責監管即將出臺的各項區塊鏈能源專案的實施工作。Ameren計劃與Omega Grid合作開展區塊鏈能源試點專案。

03 - 能源批發貿易將努力實現商業化部署

點對點能源交易是大多數試點專案關注的焦點,佔計劃和完成專案的59%。但是,此類專案並不是商業化可行性最高的一類。此前兩家歐洲企業與幾十個行業夥伴合作開展的試點專案取得了巨大成功。其中一家試點專案的領航者BTL在今年1月宣佈將會建立商業交易平臺OneOffice,並利用區塊鏈技術運營。另一家試點專案的領航者Ponton表示要在2018年全面部署其批發貿易平臺。LO3正在測試一種新方法,並準備將其投放能源批發貿易市場。它正在與德國的EpexSpot合作,使消費者與批發市場建立直接聯絡,實現去中心化能源互動。

04 - 其他商業模型將實體化

電動汽車充電和可再生能源信用交易將成為區塊鏈在能源領域的首批應用案例並具有盈利功能。在電動汽車充電的情況下,充電基礎設施有限,並沒有用於計費、日程安排和支付軟體的統一標準,對新概念和新技術產生的阻力較小。對於REC,區塊鏈可以代替傳統平臺並減少重複計算的可能性。

四、我國能源+區塊鏈剛剛起步

相比國外的能源區塊鏈投資與應用的活躍程度,我國的能源區塊鏈依然基本是剛剛起步。“能源網際網路”是我國能源發展的一個重要戰略,而區塊鏈在能源領域的應用也逐步提上議程。能源區塊鏈研究剛剛起步。2016年之前,“能源網際網路的規劃、執行與交易基礎理論”已經被相關檔案界定為“智慧電網基礎支撐技術”專案下的基礎研究類題目。該專案的實施週期為5年(2016-2020),2016年首個區塊鏈能源實驗室的成立,並推出了能源區塊鏈主鏈Demo,標誌著我國探索者在該領域的努力。

國企紛紛佈局。2017年11月,國家電網向國家智慧財產權局提交了一項名為“關於區塊鏈的電力交易管控方法及裝置”的專利申請。

2018年4月13日,這項申請正式對外公佈。據申請檔案顯示,該項發明涉及一種能源網際網路系統,目的是解決如何克服能源網際網路中心化機構管理方案中執行成本高、安全性差以及使用者隱私難以保證的問題。

2018年4月27日,國家電網公司科技專案《區塊鏈技術在能源網際網路的應用研究》中期督導會在杭州舉行,國家電網原副總工程師李向榮領銜的督導專家組認為:該專案執行情況良好,研究進度符合計劃進度安排,技術路線符合任務書要求,階段性考核指標全部完成。作為國家電網公司“網上國網”建設專案的試點單位,國網浙江公司正在開展基於區塊鏈技術的電子資料保全、積分兌換、資料交易等方面的應用研究。後續還將結合嘉興城市能源網際網路綜合試點示範專案和“網際網路+智慧能源”雙創基地綜合能源服務示範工程,開展基於區塊鏈技術的相關研究,打造低碳能源示範應用。

國網浙江公司自2017年9月開始組建研發團隊,與國網資訊通訊產業集團共同開發擁有自主智慧財產權的區塊鏈平臺。該專案嘗試在區塊鏈上執行電子合同管理,電子合同簽署後,同步傳送給公證處和司法鑑定機構,透過區塊鏈技術確保各方儲存資料一致。公證處和司法鑑定機構為資料背書,增加資料的權威性、真實性、可信性。

此外,中化集團下屬中化能源科技有限公司成功用區塊鏈技術完成了一船從中國泉州到新加坡的汽油出口業務,併為全球第一單有政府部門參與的能源貿易區塊鏈應用專案。

五、需要深入探討的問題

區塊鏈技術具有去中心化、公開透明、安全可信的特點,在以電力市場和能源供給側改革為時代背景,為解決能源系統中的交易摩擦提供了重要技術手段。但依然面臨很多不確定性:

01 - 技術安全

在資訊保安問題上,區塊鏈的去中心化分散式資料架構,以及加密和共識機制是對於資料庫結構的一次革命,因此,目前資訊保安學界和業界並沒有深入探討如何設計適應區塊鏈架構的資訊保安體系和戰略,對於資訊保安界來說,需要完全不同於以往的新正規化,而且,考慮到在電力能源網路內大量的物聯網裝置,區塊鏈+物聯網的資訊保安存在挑戰。

雖然區塊鏈技術大大提升了資料篡改的難度,但依然存在遭受網路攻擊等隱患。2017年多重簽名的以太坊錢包Parity宣佈了一個重大漏洞,這個漏洞會使多重簽名的智慧合約無法使用,該漏洞導致了價值1.5億美元的以太坊資金被凍結。無獨有偶,2018年2月,新加坡國立大學、新加坡耶魯大學學院和倫敦大學學院的一組研究人員釋出了一份報告聲稱,他們運用分析公司Maian,分析基於以太坊的近100萬個智慧合約,發現34,200個合約含有安全漏洞,予駭客可乘之機,可竊取以太幣或是凍結資產、刪除合約。

02 - 現有模式變革

我國電力產業目前主要是中心化模式,從而使得價值被少數寡頭所壟斷。我國國家電網和南方電網把持著全國99%以上的輸配電資源,電力交易市場一旦大規模透過區塊鏈技術進行交易,區塊鏈的去中心化特點將衝擊電網公司的市場份額和收入,預計會受到電網公司的強力牴觸。在現有輸配電一體化的大背景,區塊鏈技術在電力系統很難大規模應用。

03 - 監管方面

政策方面,能源是強監管、強政策的基礎行業。能源供應屬於國家基礎設施建設的一部分,能源專案需要得到政策允許或購得資質、牌照等才能推行。國家政策方針,對區塊鏈技術和能源的結合影響重大。

從政策方面來看,區塊鏈是基於比較成熟、充分的市場化背景上,再去中心化。結合中國當前的實際情況來看,不管是油氣市場還是電力市場都是強監管,電力體制改革,也在進行中,沒有徹底落地。電力市場,也只是基於雛形,所以能源市場在中國市場化還沒完成,因此去中心化言之尚早。從中國的實際情況來說,能源相關管理職責涉及多部門。能源產業鏈的部分職能分散於多個政府部門等。能源是強監管、強政策的基礎行業,技術再好,政策跟不上,監管層不認可,則區塊鏈的推進則舉步維艱。

04 - 資料共享

區塊鏈+電力更為重要的是物聯網的接入,電力是一個物理量,而物理量需要有相關物聯網的資料採集、網管、資料介面、資訊傳遞的網路,但這就目前來說還不完備。比如,每家都要電錶,但是絕大部分電錶都是電網公司所有,電網公司的電錶資料所有權是電網公司的,它不會向電力的生產者或者消費來進行分享,這就限制了在中國要去做電力+區塊鏈的一些公司。

05 - 電網安全

電力不同於資料交易和金融交易,必須滿足電力網路的物理約束條件,而區塊鏈售電在機制設計的時候強調去中心化,強呼叫戶間的自協調和自撮合,但是分散式發用電存在波峰波谷較大,不確定性較大、使用者習慣趨同性、交易非理性、市場力過於集中等問題,因此,非常容易造成區塊鏈上的點對點電力交易需求暴增或者暴減的問題,並且,如果沒有精妙設計的電力價格形成機制作為支撐的話,容易在系統內造成電網系統性風險。

06 - 專業服務方面

能源領域的大部分能源形式受到規模效應的影響,中心化的發電和運輸不僅可以保證電力供應的充足、減小運輸損耗,還可以提供專業的運營管理服務,防範系統風險,這些都是區塊鏈點對點的方式無法提供的。

07 - 市場方面

無論對於生產者還是消費者而言,電能都只是一種商品,不同供應商提供的一度電和一度電之間並沒有區別,在能量上是同質的,不管是什麼地方生產,使用者關心的是:是否安全、穩定和廉價。目前電能有一個很強的特性就是規模效應,規模越大,成本越低,所以它是天然的規模經濟,只要求便宜。因此從消費者角度來說,對能源的去中心化,並沒特別大的需求。在供電行業由國家電網一家獨大的前提下,不具備能源去中心化的物理基礎條件。

08 - 盈利方面

將區塊鏈技術引入電力行業,根本的目的還是未來盈利。因此,在去中心化之後,點對點自組織之後,企業靠什麼盈利成為當下首要的問題。目前全球絕大部分的區塊鏈專案都是靠發行代幣融資,並透過代幣的增值盈利,但是代幣同大部分國家的貨幣管理政策和金融管理政策並不相容,尤其是在中國,已經明確禁止代幣交易所,以及各種基於代幣流通的商業模式,如果企業希望透過區塊鏈的去中心化盈利,還需思考合法具體的盈利方案。

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