2.區塊鏈技術：帶來能源供給結構改革的新曙光

2.1.全球能源互聯網：我國能源供給側改革的新契機

全球能源互聯網是指以國家電網為代表，側重全球電力互聯，利用電力網絡在空間上的擴大，將不同區域電網互聯，實現不同區域不同類型新能源跨區消納的能源互聯網。全球能源互聯網是以特高壓電網為骨干網架(通道)、以輸送清潔能源為主導、全球互聯泛在的堅強智能電網，符合兩個替代(清潔替代和電能替代)的需求。全球能源互聯網由跨洲、跨國骨干網架和各國各電壓等級電網構成，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，具有網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的特征。

全球能源互聯網的發展框架可以概括為一個總體布局、兩個基本原則、三個發展階段、四個重要特征、五個主要功能。全球能源互聯網將形成由跨州電網、跨國電網、國家泛在智能電網組成，各層級電網協調發展的總體布局，堅持清潔發展和全球配置兩個基本原則，經過洲內互聯、跨洲互聯、全球互聯三個階段，具備網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動四個重要特征，實現能源傳輸、資源配置、市場交易、產業帶動和公共服務五個主要功能。

能源互聯網是由數量眾多的分布式能源應用單元相互聯結而成。由大量分布式能源構成的能源互聯網在拓撲結構上完全不同于現在的集中式供能系統。在分布式為主的能源互聯網系統中，能源供應具有更大的柔性和開放性，能源網絡具有更強的自愈能力。能源互聯網最大的特點是大量接入可再生能源。能源互聯網通過儲能設施、能量管理系統等先進技術，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。能源互聯網利用可再生能源的方式主要是發電和熱能利用。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。適合于能源互聯網應用的可再生能源有太陽能、風能、地熱和生物質。

全球能源互聯網基于互聯網技術應用發展背景下的清潔、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。全球能源互聯網依托特高壓和智能電網，加快推進我國西南水電開發，大規模發展風電和太陽能發電，大力推進以電代煤、以電帶油，力爭提高清潔能源裝機及發電量，提高清潔能源占一次能源比重。構建全球能源互聯網，有利于推動能源清潔綠色發展，將具有時區差、季節差的各大洲電網聯接起來，增強資源利用效率，減少資源浪費和產能過剩，使得要素有效投入，進而加強供給管理。

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

優化能源系統，拓寬改革思路。全球能源互聯網的用戶思維就是指將“用戶至上”滲透到能源供給的各個環節，增強產品、服務以及用戶體驗。全球能源互聯網的構建將現有的由生產者控制的集中式能源系統轉變成為與消費者互動的集中式與分布式能源結合的網絡，重視用戶需求，解決用戶用能難題，提供系統的能源解決方案。在大數據處理方面，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據采集、分析，為能源的多方交易提供數據互動，提升能源的生產和使用效率。

2.2.分布式能源：能源互聯網的天然區塊鏈

分布式能源通常是布置在用戶所在地，耦合連接到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，并具有需求側管理功能。分布式能源已成功實現商業化利用，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、工業燃氣輪機、熱電聯產系統、光伏、風力渦輪系統、燃料電池等。其中燃料電池的發電效率將可能達到80%，是未來最具有發展價值的技術。這些技術將和智能控制與優化技術、綜合系統優化技術等集成起來，一起成為能源互聯網的核心技術。

目前，分布式能源在天然氣和光伏發電領域已經取得快速發展。2015年天然氣分布式能源在我國開始加速發展，共建成127個項目，裝機1405.5兆瓦。預計到2020年，我國規模以上城市均使用分布式能源系統，裝機容量達到4000萬～5000萬千瓦。我國天然氣分布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制及應用，系統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將得到大力發展。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展，兩者優勢的互相結合將形成我國分布式能源的新特征。

分布式發電是用清潔能源、生物質、新能源、可再生能源等為一次能源，將規模不一的發電、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，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。而區塊鏈技術本身是一個特殊的數據庫結構，因為具備去中心化、可以分散等特點，在分布式發電市場交易上將非常有效。

2.3.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。區塊鏈技術有助于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。區塊鏈技術能源領域顯示出強大的應用潛力，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。

區塊鏈技術同能源互聯網概念有較強的內在一致性，智能合約得以實現無人化智能能源互聯網。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，設備的普遍智能化和互聯化將和能源互聯網的發展互為表里。而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，其實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，直接調用區塊鏈上數據，執行所有可以計算的邏輯功能并輸出和執行結果，因此，智能合約的真正意義其實是為區塊鏈上各主體間的互動提供了智能化的規則，并且可以在無人參與的情況下，實現各種復雜邏輯功能，這種特征稱之為圖靈完備。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。

在能源互聯網的應用上，區塊鏈主要具有以下技術優勢：

分布式能源交易和供應體系。金融領域的獲得的區塊鏈技術應用經驗可以應用于能源領域。區塊鏈技術能夠支持去中心化的能源供應系統。這將有助于簡化多層系統，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，通過區塊鏈網絡直接將生產者與消費者聯系在各個層次上進行交易。

制能源網絡。智能合約將向系統發出信號，制定如何啟動交易的規則。此類流程將基于智能合約的預定義規則，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。將所有能源交易數據分散的存儲在一個區塊鏈上將有可能保持所有能量流和業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塊鏈上。因此，分布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的機遇。

3.能源區塊鏈：相關項目紛紛落地

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

3.1.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。然而隨著光伏電板技術的提升，越來越多的家庭部署了家用光伏發電設備，光伏發電設備安裝成本較大，但這其中會產生的多余電力卻未被充分利用，無論是對于家庭還是社區都是一種隱形損失。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。智能電網能使得這一問題得到有效解決，而區塊鏈技術則是搭建智能電網的最優選擇。通過電網的數字化、智能化，自主運行、自我優化，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，大部分區塊鏈能源項目都集中在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布式特點，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。

3.1.1.LO3 Energy：搭建居民P2P電力交易微網

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(Brooklyn Microgrid)。該項目是全球第一個基于區塊鏈技術的能源市場。這個微網項目實現了社區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、用電量等相關數據，并通過區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資源的公司，也可以通過微網將未使用的能源出售給社區。

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據。

可擴展智能合約，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筑物屋頂光伏系統供應商在布魯克林能夠將過剩電力回饋到現有的本地電網，并直接從購買者那里收到付款。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，同時也把網格特定的要求考慮在內。

在紐約州，公共事業費用很高：比如財產和營業稅、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。傳統電網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。相比于從中央電網購買電力，P2P能源銷售的優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，將能夠讓社區電力的生產者和消費者之間進行基于區塊鏈的本地能源交易，并平衡當地的生產和消費。

英國跨國公共事業公司Centrica，Braemar Energy Ventures，以及德國工業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公司的區塊鏈技術，打算實施更多的基于區塊鏈的微電網和智能城市項目，以測試其在其他業務模式下的運行情況，并獲得該方案在世界其他地區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

Conjoule于2017年由innogyInnovationHub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性能源開發一個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，允許在家中安裝太陽能光伏的住宅用戶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。在這個平臺，居民可以自由選擇他們銷售電力的對象，包括當地的公司、學校以及水力公司等，有助于構建更高效的城市生態。

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：連接世界的能源區塊鏈

盡管太陽能可以改變許多社區，但是對于那些偏遠地區而言，安置光伏發電設備依舊難以實現。為了改變這一點，TheSunExchange旗下的P2P能源交易模式已經不局限于本地社區，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(主要是南非)搭建太陽能發電設施，而安裝費用則是通過評估掛在其網站上。投資者可以通過購買太陽能區塊來投資這個項目，安裝完成后電力會出售給當地社區，投資者則會獲得其相應份額的回報。而整個網絡則是采用了區塊鏈技術，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。

該公司目前已經在非洲等地區搭建了5個項目，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PlugandPlayAccelerator，Techstars，以及BarclaysAccelerator等創業加速器的支持。

3.2.區塊鏈構建分布式傳統能源

分布式能源系統，既具備了互聯網的基本特征，又具有互聯網經濟要解決的核心問題，如能源和信息的雙向流動、數據的記錄和管理等。通過區塊鏈，支付可以通過加密貨幣作為安全保障，而合同將只是數字。所有的交易都可能被數千個“證人”驗證，如果使用公共鏈接，將會引入潛在的免手續費模式。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的數據模式進行，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”批準。在消費者和生產者(甚至是產銷合一人員)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，中央權利系統監管監視記錄交易發生。而區塊鏈技術的優勢在于交易可以直接進行，不需要中央權利機構進行監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費的發生。