文|曹寅，能源區塊鏈實驗室首席戰略官。

能源行業的進化從未停止，隨著技術的進步和產業的發展，新能源生產和應用正在各環節上替代化石能源。在生產端，風力發電和光伏發電的平價上網目標已經不再遙遠；在消費端，電動汽車替代汽柴油汽車的進程雖然剛剛開始，但方向明確，而“能源互聯網”概念的提出，就是為了應對未來能源行業發展的新趨勢。

新的生態帶來的不僅是機會，伴隨而來的還有挑戰。新一輪能源革命解決的不僅僅是能源從哪里來的問題，還有能源由誰生產、由誰管理的問題。以往中心化的集中生產、集中調配、集中規劃的能源行業大一統模式可能會在新能源為主導的時代發生劇烈調整。新的能源產業生態具體表現為分布式、隨機性、互動性、參與性、市場化等特征。然而，如何應對在范式調整過程中發生的一系列挑戰，目前并沒有特別好的解決手段。

區塊鏈技術與能源互聯網

他山之石可以攻玉，起源于數字貨幣領域的區塊鏈（Blockchain）技術有潛力成為應對未來能源互聯網新生態挑戰的重要技術解決方案之一。

區塊鏈技術作為一種分布式共享數據庫技術，在各領域的應用研究方興未艾。區塊鏈技術的核心功能就是不依靠中心或者第三方機構，保障數據真實可信，打破信任壁壘，極大降低了業務開展所需要的信任成本，促進業務的高效開展。區塊鏈技術的分布化、透明性、公平性以及公開性與能源互聯網理念相吻合，其在能源互聯網中的應用也將進一步推動能源互聯網的建設。

區塊鏈是一種非常年輕的技術。2008年年末，“區塊鏈”一詞才首次出現于一篇發表在密碼學論壇的論文《比特幣：一種點對點的電子現金系統》中，發表者名叫中本聰（Satoshi Nakamoto），目前大家并不知道此人的真實身份。

比特幣是一種在2009年1月初正式上線運行的去中心化數字貨幣應用。論文中將區塊鏈描述為用于記錄比特幣交易賬目歷史的分布式數據庫，但中本聰并沒有給區塊鏈賦予具體定義。

不同于現代國家發行的貨幣，比特幣由分布式網絡基于數學計算產生，總量恒定（2100萬個，發行規律為每4年減半），所有交易由全網節點共同記賬，確保其不可篡改，依靠密碼學保障網絡安全，賬戶具有匿名性，軟件的代碼開源、更新與發展依靠網民社區自治。

區塊鏈本質上是一種去中心化的分布式記賬技術。如果把區塊鏈看作一個狀態機，則每次交易就是試圖改變一次狀態，每次生成區塊就是參與者對其中包括的所有交易改變狀態的結果確認。區塊鏈是多種技術的集合，包含了P2P網絡技術、密碼學技術、共識機制、智能合約等。通過將這些技術以獨特的方式糅合以及創新應用于互聯網時代，區塊鏈能夠實現“1+1>2”的性能。目前，區塊鏈技術自身仍然在快速發展中，沒有形成統一的標準規范。

區塊鏈技術同能源互聯網概念有較強的內在一致性。從本質上來看，能源互聯網同區塊鏈技術都必須構建于普遍的智能設備物聯網之上。近幾年，隨著電子產業和信息產業技術的進步和飛速發展，能源產業價值鏈的生產—配送—儲存—消費價值環節上的各類設備正在迅速地從機械設備和模擬設備升級替換為電子設備和數字設備，軟件定義硬件的趨勢非常明顯。

未來，在能源互聯網時代，這些數字設備將進一步通過物聯網實現廣泛互聯化，通過高性能嵌入式設計獲得本地智能，通過物聯網獲得云端智能，構成基于互聯網的集群智能設備物聯網絡。

此外，隨著物聯網的進一步發展，“互聯網+”商業模式在能源產業的創新普及，以及能源市場的深入開放，將不僅僅只有能源生產和配送設備（如發電機組、輸配電設備）才可以實現局域互聯和智能互動，能源產業的生態化和互聯化將向大量能源消費設備（如各類家用電器、電動汽車、工業用電器）拓展。設備的普遍智能化與互聯化將和能源互聯網的發展互為表里。

兩者的特征可以一一對應

區塊鏈技術同樣強調價值網絡參與主體的物聯化和智能化。基于區塊鏈的智能合約，其作用并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。

智能合約的真正作用在于，基于區塊鏈的不可篡改和集體共識特征，預先寫入的代碼可以在無人干預或者少人干預的情況下，直接調用區塊鏈上的數據，執行所有可以計算的邏輯功能并輸出結果和執行功能。因此，智能合約的真正意義是為區塊鏈上各主體間的互動提供智能化的規則，并且可以在無人參與的情況下實現各種復雜邏輯功能，這種特征被稱為圖靈完備。

從這個角度上來看，能源互聯網的智能設備網絡如果要實現完全的無人化智能，恐怕不可能離開區塊鏈技術的幫助，尤其是布置在區塊鏈上的智能合約技術。從具體特征角度來看，區塊鏈技術也與能源互聯網的特征一一對應。

區塊鏈使能源互聯網升華

針對性地來看，區塊鏈同其他信息技術的結合，并采用合理的制度安排，可以將能源互聯網概念在設計時所提出的系統特征升華到更高層次。

從精確計量升華到保護隱私（可信計量）：數據布置在區塊鏈上，確保不可篡改，公私鑰結合的非對稱加密保護隱私。

從泛在交互升華到強制信任（泛在交互）：以可信計量為基礎，通過區塊鏈構建能源互聯網交互主體之間的低成本的信任傳遞鏈條，實現基于信任的能源互聯網主體間互操作性。

從自律控制升華到虛實一體（智能自律控制）：通過鏈上代碼，實現以智能合約為表現形式的邏輯功能，并結合區塊鏈技術、大數據技術、人工智能技術，設計可信任的預言機制對外部數據簽發信任，然后輸入智能合約，執行邏輯過程，產生可信任的本地指令，在本地完成應對隨機外部環境變化的控制過程。

從優化決策升華到間接民主（分布決策）：基于區塊鏈部署的能源互聯網設備間點對點交互，在容忍分區的前提下，區塊鏈共識系統必須在可用性（包括效率）和一致性之間做取舍。

因此，可以采用分布決策過程，即在因為通信等外部被動原因所產生的分區之中，或者由系統主動根據共識形成時間、指令執行可行性等內部約束條件所產生的最優決策分區之中，先形成分區內節點之間的局部共識，再基于一致性算法實現分區間的共識。這種分布并且分級的決策方式避免大量分布式設備之間為了產生直接共識而導致的復雜迭代和死循環無共識，從而可以在實現分布式決策的同時，又兼顧效率。

雖然傳統的分布式系統也可以實現分級共識，但是區塊鏈可以解決傳統分布式系統的兩大問題，即確保決策的原子性以及對于拜占庭節點的容忍。所謂原子性，指的是操作序列或者指令系列，就像原子，作為物質具備物理化學屬性的最小單位一樣不可被拆分，不容許被打斷，通過區塊鏈共識機制，分布式系統可以容忍一定數量的拜占庭節點。所謂拜占庭節點，即惡意節點，惡意節點可以不受協議限制做任何事，比如不響應、發送錯誤信息、對不同節點發送不同決定、不同錯誤節點聯合起來干壞事等。

從廣域協調升華到集群智能（廣域融合）：以區塊鏈為工具，以低成本信任傳遞為手段，實現在能源互聯網中不同能源主體，以及不同能源系統之間的能量流、信息流、資金流的強耦合，進而將不同主體和不同系統化零為整，融合為一個能源互聯網超級主體，在廣域內形成集群智能。

技術應用還需要不斷探索

目前，全球已經有數家創業公司在開發基于區塊鏈的應用。例如，美國紐約布魯克林地區的TransActive Grid，其目的是在街道間構建居民之間去中心化的、自動的P2P能源交易和支付網絡。可惜的是，由于團隊內部對于項目發展方向存在分歧以及監管政策的矛盾，目前此項目已經暫停。

在澳大利亞也有一家公司在做類似的工作，這個名叫Power Ledger的團隊由當地的區塊鏈軟件公司 Ledger Assets成立。Power Ledger使用其基于區塊鏈的軟件構建了一個P2P的光伏電力交易系統。但是，Power Ledger項目有一個致命缺陷，其發行了一款命名為POWR的代幣，此項目要求所有使用Power Ledger平臺的能源銷售及服務第三方項目都必須購買POWR代幣，否則無法向其客戶提供服務，這導致Power Ledger生態上的企業需要鎖死大量資金，嚴重影響了合作伙伴的積極性。

除了國外企業，中國也有區塊鏈企業在探索將區塊鏈技術應用于各種能源場景中。中國的能源區塊鏈實驗室是全球第一家實現區塊鏈技術能源應用的研發企業，也是著名的企業級區塊鏈開發組織Hyperledger Project中唯一的能源行業成員。

能源區塊鏈實驗室打造了一款服務綠色資產數字化的區塊鏈平臺，提供基于區塊鏈的綠色資產的數字化登記和管理功能，服務的綠色資產包括各類自愿減排額度、用能權、節能積分、能源設備共享經濟積分、綠色金融資產等，服務的市場包括電動汽車、可再生能源、虛擬電廠、工商業節能、儲能、綠色金融等領域。此外，能源區塊鏈實驗室正在專門開發適用于能源行業的底層主鏈，能夠在提高效率的同時，實現對于物聯網的兼容。

但是，由于區塊鏈技術目前仍然處于發展早期，區塊鏈技術本身仍有較多技術問題和發展模式問題有待解決。從技術本身來說，區塊鏈技術目前仍然處于發展初期，涉及的各分項技術仍然較為原始，例如共識機制、加密算法、節點布置、區塊容量、讀寫工具等，更不用說將這些分項技術糅合后的區塊鏈了。因此，目前的區塊鏈平臺所表現出來的讀寫性能、可擴展性、開發便利性、安全性、同既有系統的兼容性都不盡如人意。舉例來說，最先得到應用的比特幣區塊鏈，目前最高交易通量僅為每秒7筆，并且需要多次區塊確認后才能最終實現清結算，效率極低。

此外，被譽為下一代區塊鏈平臺的以太坊（Etherum）在2017年發展最順利的時候發生了嚴重的黑客事件，導致過億美元資金被盜。由IBM公司牽頭開發的被大家寄予厚望的企業級區塊鏈平臺Hyperledger Fabric，目前仍然處于實驗室階段，成熟發布尚需時日。

除了技術挑戰外，技術以外的問題其實更為棘手。區塊鏈作為一種去中心化共識技術，將大大改變各行各業甚至整個社會的契約關系。目前，區塊鏈在主戰場——金融行業的發展已經面臨很多桎梏，更何況比金融行業約束條件更為復雜的能源行業。

在國內電力市場尚未完全開放的情況下，以及分布式發電設備仍然處于萌芽發展的階段，區塊鏈技術在能源交易、虛擬電廠管理、電動汽車充放電、多能互補結算等領域的應用仍然為時尚早。相對于目前中心化系統所提供的客戶體驗，基于區塊鏈的去中心化到底能夠給用戶提供什么附加價值仍然撲朔迷離。因此，如何在能源領域應用區塊鏈技術，尚需學界和業界共同探索。