2.區(qū)塊鏈技術：帶來能源供給結構改革的新曙光

2.1.全球能源互聯(lián)網(wǎng)：我國能源供給側改革的新契機

全球能源互聯(lián)網(wǎng)是指以國家電網(wǎng)為代表，側重全球電力互聯(lián)，利用電力網(wǎng)絡在空間上的擴大，將不同區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)不同區(qū)域不同類型新能源跨區(qū)消納的能源互聯(lián)網(wǎng)。全球能源互聯(lián)網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架(通道)、以輸送清潔能源為主導、全球互聯(lián)泛在的堅強智能電網(wǎng)，符合兩個替代(清潔替代和電能替代)的需求。全球能源互聯(lián)網(wǎng)由跨洲、跨國骨干網(wǎng)架和各國各電壓等級電網(wǎng)構成，連接“一極一道”(北極、赤道)等大型能源基地以及各種分布式電源，能夠將水能、風能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶，是服務范圍廣、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(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的特征。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展框架可以概括為一個總體布局、兩個基本原則、三個發(fā)展階段、四個重要特征、五個主要功能。全球能源互聯(lián)網(wǎng)將形成由跨州電網(wǎng)、跨國電網(wǎng)、國家泛在智能電網(wǎng)組成，各層級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的總體布局，堅持清潔發(fā)展和全球配置兩個基本原則，經(jīng)過洲內互聯(lián)、跨洲互聯(lián)、全球互聯(lián)三個階段，具備網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動四個重要特征，實現(xiàn)能源傳輸、資源配置、市場交易、產(chǎn)業(yè)帶動和公共服務五個主要功能。

能源互聯(lián)網(wǎng)是由數(shù)量眾多的分布式能源應用單元相互聯(lián)結而成。由大量分布式能源構成的能源互聯(lián)網(wǎng)在拓撲結構上完全不同于現(xiàn)在的集中式供能系統(tǒng)。在分布式為主的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，能源供應具有更大的柔性和開放性，能源網(wǎng)絡具有更強的自愈能力。能源互聯(lián)網(wǎng)最大的特點是大量接入可再生能源。能源互聯(lián)網(wǎng)通過儲能設施、能量管理系統(tǒng)等先進技術，克服風、光等可再生能源受天氣和時間影響帶來的隨機性和波動性問題。能源互聯(lián)網(wǎng)利用可再生能源的方式主要是發(fā)電和熱能利用。主要的一次可再生能源包括太陽能、風能、水力、地熱、海洋能及生物質等。適合于能源互聯(lián)網(wǎng)應用的可再生能源有太陽能、風能、地熱和生物質。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術應用發(fā)展背景下的清潔、高效的能源利用方式，對于提高資源利用效率以及資源整合重組具有重要意義，是能源供給側改革要著重解決能源供給結構不合理、大量的煤炭消耗造成環(huán)境污染等問題的有效解決路徑。

緩解污染問題，增強資源利用效率。全球能源互聯(lián)網(wǎng)依托特高壓和智能電網(wǎng)，加快推進我國西南水電開發(fā)，大規(guī)模發(fā)展風電和太陽能發(fā)電，大力推進以電代煤、以電帶油，力爭提高清潔能源裝機及發(fā)電量，提高清潔能源占一次能源比重。構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，有利于推動能源清潔綠色發(fā)展，將具有時區(qū)差、季節(jié)差的各大洲電網(wǎng)聯(lián)接起來，增強資源利用效率，減少資源浪費和產(chǎn)能過剩，使得要素有效投入，進而加強供給管理。

化解產(chǎn)能過剩，推進資源整合重組。電能是最清潔高效的能源，全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構建便以電能為核心，未來的能源開發(fā)、轉換、配置、使用的基本平臺是電網(wǎng)，清潔主導、電為中心是能源發(fā)展的必然趨勢。這一理念有效促進了我國對煤炭等傳統(tǒng)行業(yè)進行資源整合、企業(yè)重組，著力對其去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板，全力推動供給側結構性改革。

優(yōu)化能源系統(tǒng)，拓寬改革思路。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的用戶思維就是指將“用戶至上”滲透到能源供給的各個環(huán)節(jié)，增強產(chǎn)品、服務以及用戶體驗。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構建將現(xiàn)有的由生產(chǎn)者控制的集中式能源系統(tǒng)轉變成為與消費者互動的集中式與分布式能源結合的網(wǎng)絡，重視用戶需求，解決用戶用能難題，提供系統(tǒng)的能源解決方案。在大數(shù)據(jù)處理方面，利用先進的技術對能源種類、能源消費以及用戶習慣等進行數(shù)據(jù)采集、分析，為能源的多方交易提供數(shù)據(jù)互動，提升能源的生產(chǎn)和使用效率。

2.2.分布式能源：能源互聯(lián)網(wǎng)的天然區(qū)塊鏈

分布式能源通常是布置在用戶所在地，耦合連接到區(qū)域電力系統(tǒng)的發(fā)電設施，包含可再生能源系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)能量回收利用系統(tǒng)，并具有需求側管理功能。分布式能源已成功實現(xiàn)商業(yè)化利用，并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(wǎng)崩潰的概率，提高供電可靠性。分布式能源技術主要包括往微型燃氣輪機、工業(yè)燃氣輪機、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、光伏、風力渦輪系統(tǒng)、燃料電池等。其中燃料電池的發(fā)電效率將可能達到80%，是未來最具有發(fā)展價值的技術。這些技術將和智能控制與優(yōu)化技術、綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術等集成起來，一起成為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術。

目前，分布式能源在天然氣和光伏發(fā)電領域已經(jīng)取得快速發(fā)展。2015年天然氣分布式能源在我國開始加速發(fā)展，共建成127個項目，裝機1405.5兆瓦。預計到2020年，我國規(guī)模以上城市均使用分布式能源系統(tǒng)，裝機容量達到4000萬～5000萬千瓦。我國天然氣分布式能源發(fā)展有進一步加速的趨勢。到2020年，我國燃氣輪機將實現(xiàn)自主研制及應用，系統(tǒng)集成能力也得到大幅度提升。由于天然氣分布式調峰能力強、運行穩(wěn)定，與太陽能光伏、太陽能光熱、地源熱泵等互補的分布式能源系統(tǒng)將得到大力發(fā)展。中國從2010年開始加大對可再生能源的投資和補貼力度，大力的政策支持使中國成為太陽能發(fā)電增長最快的國家。2015年我國已為裝機容量世界第一的國家。在最新的“十三五”能源規(guī)劃中，分布式光伏成為國家未來幾年扶持的重點。結合天然氣分布式能源的發(fā)展，兩者優(yōu)勢的互相結合將形成我國分布式能源的新特征。

分布式發(fā)電是用清潔能源、生物質、新能源、可再生能源等為一次能源，將規(guī)模不一的發(fā)電、供熱等設備加以集成，以分散的方式布置在用戶附近的能源系統(tǒng)，相當于一個可獨立輸出熱、電等能源的多功能小電站。開展分布式發(fā)電市場交易需要遵循信息對等、共享、透明，交易分散等基本原則。而區(qū)塊鏈技術本身是一個特殊的數(shù)據(jù)庫結構，因為具備去中心化、可以分散等特點，在分布式發(fā)電市場交易上將非常有效。

2.3.區(qū)塊鏈技術優(yōu)勢：去中心化的能源系統(tǒng)

能源行業(yè)應用區(qū)塊鏈技術的目標是提供一種完全去中心化的能源系統(tǒng)，能源供應合同可以直接在生產(chǎn)者和消費者之間傳達。區(qū)塊鏈技術有助于加強個人消費者和生產(chǎn)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(qū)塊鏈技術能源領域顯示出強大的應用潛力，除了可以執(zhí)行能源供應交易外，區(qū)塊鏈技術還可以提供計量，計費和結算流程的基礎。

區(qū)塊鏈技術同能源互聯(lián)網(wǎng)概念有較強的內在一致性，智能合約得以實現(xiàn)無人化智能能源互聯(lián)網(wǎng)。從本質上來看，能源互聯(lián)網(wǎng)同區(qū)塊鏈技術都必須構建于普遍的智能設備物聯(lián)網(wǎng)之上，設備的普遍智能化和互聯(lián)化將和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展互為表里。而區(qū)塊鏈技術同樣強調價值網(wǎng)絡參與主體的物聯(lián)化和智能化，基于區(qū)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(xiàn)實體或者數(shù)字資產(chǎn)交換功能，其實智能合約的真正作用在于基于區(qū)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，直接調用區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)，執(zhí)行所有可以計算的邏輯功能并輸出和執(zhí)行結果，因此，智能合約的真正意義其實是為區(qū)塊鏈上各主體間的互動提供了智能化的規(guī)則，并且可以在無人參與的情況下，實現(xiàn)各種復雜邏輯功能，這種特征稱之為圖靈完備。從這個角度上來看，能源互聯(lián)網(wǎng)的智能設備網(wǎng)絡如果要實現(xiàn)完全的無人化智能，恐怕不可能離開區(qū)塊鏈技術的幫助，尤其是布置在區(qū)塊鏈上的智能合約技術。

在能源互聯(lián)網(wǎng)的應用上，區(qū)塊鏈主要具有以下技術優(yōu)勢：

分布式能源交易和供應體系。金融領域的獲得的區(qū)塊鏈技術應用經(jīng)驗可以應用于能源領域。區(qū)塊鏈技術能夠支持去中心化的能源供應系統(tǒng)。這將有助于簡化多層系統(tǒng)，其中電力生產(chǎn)商、配電系統(tǒng)運營商、傳輸系統(tǒng)運營商和供應商，通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡直接將生產(chǎn)者與消費者聯(lián)系在各個層次上進行交易。

制能源網(wǎng)絡。智能合約將向系統(tǒng)發(fā)出信號，制定如何啟動交易的規(guī)則。此類流程將基于智能合約的預定義規(guī)則，可以確保所有的能量和存儲流都是自動控制的。這有助于平衡供給和需求。例如，當產(chǎn)生比需求更多的能量時，智能合約可以確保這些多余的能量被自動地傳送到存儲器中。

能源流的安全儲存。將所有能源交易數(shù)據(jù)分散的存儲在一個區(qū)塊鏈上將有可能保持所有能量流和業(yè)務活動的分布式和安全記錄。由智能合約控制的能量和交易流可以以防篡改的方式記錄在區(qū)塊鏈上。因此，分布式能源市場的逐步數(shù)字化，為區(qū)塊鏈技術提供了創(chuàng)新開發(fā)和新商業(yè)模式的難得的機遇。

3.能源區(qū)塊鏈：相關項目紛紛落地

能源區(qū)塊鏈項目主要聚集在歐美國家，美國依然具備著能源區(qū)塊鏈創(chuàng)業(yè)的最佳土壤，美國的加州硅谷以及紐約都聚集著大批能源區(qū)塊鏈創(chuàng)業(yè)者。除了美國，歐洲尤其是德國也有不少能源區(qū)塊鏈項目，德國對區(qū)塊鏈技術整體持較為支持的態(tài)度，加上德國較為發(fā)達的分布式可再生能源，使得區(qū)塊鏈在能源領域的應用十分有前景。柏林的較好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和氛圍也聚攏了大量歐洲極客在此。

3.1.區(qū)塊鏈能源的點對點交易

在傳統(tǒng)電力交易市場上，電力交易掌握在少數(shù)寡頭手中，而事實上過去也只有少數(shù)寡頭能夠承擔如此高昂的基礎設施建設費用。然而隨著光伏電板技術的提升，越來越多的家庭部署了家用光伏發(fā)電設備，光伏發(fā)電設備安裝成本較大，但這其中會產(chǎn)生的多余電力卻未被充分利用，無論是對于家庭還是社區(qū)都是一種隱形損失。越來越多的家庭想要將自家的余電上網(wǎng)出售給其他用戶，清潔電力來源也希望降低價格吸引更多用戶。

受地域、經(jīng)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。智能電網(wǎng)能使得這一問題得到有效解決，而區(qū)塊鏈技術則是搭建智能電網(wǎng)的最優(yōu)選擇。通過電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化，自主運行、自我優(yōu)化，電力生產(chǎn)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，大部分區(qū)塊鏈能源項目都集中在P2P能源市場平臺。區(qū)塊鏈能源點對點交易是目前區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的主要應用場景，區(qū)塊鏈的去中心化和分布式特點，讓電力生產(chǎn)者、售電部門和消費者可以實現(xiàn)“直連”，可以大幅度降低電力的交易成本，提升交易效率。

3.1.1.LO3 Energy：搭建居民P2P電力交易微網(wǎng)

2016年4月美國的能源公司LO3公司與西門子數(shù)字電網(wǎng)(Siemens Digital Grid)以及比特幣開發(fā)公司Consensus Systems合作，建立了布魯克林微電網(wǎng)(Brooklyn Microgrid)。該項目是全球第一個基于區(qū)塊鏈技術的能源市場。這個微網(wǎng)項目實現(xiàn)了社區(qū)間居民的點對點電力交易，允許用戶通過智能電表實時獲得發(fā)、用電量等相關數(shù)據(jù)，并通過區(qū)塊鏈向他人購買或銷售電力能源。這意味著，用戶可以不需要通過公共的電力公司或中央電網(wǎng)就能完成電力能源交易。此外，擁有如太陽能電池板等能源生產(chǎn)資源的公司，也可以通過微網(wǎng)將未使用的能源出售給社區(qū)。

LO3 Energy的Exergy平臺的搭建主要為以下幾方面：

加密分布式賬本技術，以防篡改的方式安全保存所有數(shù)據(jù)。

可擴展智能合約，自動化處理所有交易流程。

鏈上微網(wǎng)控制系統(tǒng)，高效管理微網(wǎng)電流和交易流。

區(qū)塊鏈和微網(wǎng)的結合使得建筑物屋頂光伏系統(tǒng)供應商在布魯克林能夠將過剩電力回饋到現(xiàn)有的本地電網(wǎng)，并直接從購買者那里收到付款。區(qū)塊鏈技術允許在多個參與系統(tǒng)和各種利益相關者之間進行透明、高效的交易，同時也把網(wǎng)格特定的要求考慮在內。

在紐約州，公共事業(yè)費用很高：比如財產(chǎn)和營業(yè)稅、電線和變電站維護費用等。這些費用基本上都是來自于用戶在市場上的能耗支付所得。傳統(tǒng)電網(wǎng)通常是以凈耗電量來計算電費，而且消費者也沒有任何選擇權。相比于從中央電網(wǎng)購買電力，P2P能源銷售的優(yōu)勢在于價格更加便宜。而有些消費者——比如那些在自己屋頂上安裝太陽能電池板的人，可以在區(qū)塊鏈技術的幫助下出售自己沒有使用過的多余能源。布魯克林作為該項目的一個試點，將能夠讓社區(qū)電力的生產(chǎn)者和消費者之間進行基于區(qū)塊鏈的本地能源交易，并平衡當?shù)氐纳a(chǎn)和消費。

英國跨國公共事業(yè)公司Centrica，Braemar Energy Ventures，以及德國工業(yè)制造公司西門子都投資了LO3 Energy。另一方面，西門子旗下能源管理部門也將利用LO3 Energy公司的區(qū)塊鏈技術，打算實施更多的基于區(qū)塊鏈的微電網(wǎng)和智能城市項目，以測試其在其他業(yè)務模式下的運行情況，并獲得該方案在世界其他地區(qū)是否具有可復制性的意見。

3.1.2.Conjoule：打造高效能源交易社區(qū)

Conjoule于2017年由innogyInnovationHub成立，正在為可再生能源的生產(chǎn)者和消費者，以及電池擁有者和其他靈活性能源開發(fā)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(fā)行產(chǎn)品正在德國的兩個城市進行試點，允許在家中安裝太陽能光伏的住宅用戶向當?shù)叵M者出售過剩的電力，且所有交易都會被記錄在區(qū)塊鏈平臺上。在這個平臺，居民可以自由選擇他們銷售電力的對象，包括當?shù)氐墓尽W校以及水力公司等，有助于構建更高效的城市生態(tài)。

Conjoule此前曾獲得了日本最大的電力公司——東京電力公司(TEPCO)和德國能源及天然氣提供商RWE的子公司Innogy Innovation Hub的投資。

3.1.3.The Sun Exchange：連接世界的能源區(qū)塊鏈

盡管太陽能可以改變許多社區(qū)，但是對于那些偏遠地區(qū)而言，安置光伏發(fā)電設備依舊難以實現(xiàn)。為了改變這一點，TheSunExchange旗下的P2P能源交易模式已經(jīng)不局限于本地社區(qū)，他們允許用戶在全世界各地購買太陽能(特別是一些陽光充足的地方)，然后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的地區(qū)(主要是南非)搭建太陽能發(fā)電設施，而安裝費用則是通過評估掛在其網(wǎng)站上。投資者可以通過購買太陽能區(qū)塊來投資這個項目，安裝完成后電力會出售給當?shù)厣鐓^(qū)，投資者則會獲得其相應份額的回報。而整個網(wǎng)絡則是采用了區(qū)塊鏈技術，代幣的使用不僅可以避開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。

該公司目前已經(jīng)在非洲等地區(qū)搭建了5個項目，累計出售了超過150kw的太陽能。該公司已經(jīng)募集到了幾輪早期階段投資，也獲得了PlugandPlayAccelerator，Techstars，以及BarclaysAccelerator等創(chuàng)業(yè)加速器的支持。

3.2.區(qū)塊鏈構建分布式傳統(tǒng)能源

分布式能源系統(tǒng)，既具備了互聯(lián)網(wǎng)的基本特征，又具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟要解決的核心問題，如能源和信息的雙向流動、數(shù)據(jù)的記錄和管理等。通過區(qū)塊鏈，支付可以通過加密貨幣作為安全保障，而合同將只是數(shù)字。所有的交易都可能被數(shù)千個“證人”驗證，如果使用公共鏈接，將會引入潛在的免手續(xù)費模式。這種激進方式的美妙之處在于，每筆交易都將以防篡改的方式進行記錄。

由于驗證交易的過程是通過大量的分布式計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模式進行，而不是以有限的中央系統(tǒng)進行交易，因此在區(qū)塊鏈上交易能源將允許交易的“即時”批準。在消費者和生產(chǎn)者(甚至是產(chǎn)銷合一人員)之間直接進行交易是存在免費可能性的。目前傳統(tǒng)的交易模式是，交易人員執(zhí)行交易，銀行確認賬戶是否有足夠的款項可供支付，中央權利系統(tǒng)監(jiān)管監(jiān)視記錄交易發(fā)生。而區(qū)塊鏈技術的優(yōu)勢在于交易可以直接進行，不需要中央權利機構進行監(jiān)管也不需要銀行機構的接入，這樣的結果就是大大的降低了中間手續(xù)費的發(fā)生。