能源互聯(lián)是當(dāng)前能源發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，倡導(dǎo)冷、熱、電、氣等多種能源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)與綜合利用。但是，多種能源間的耦合互補(bǔ)，不可避免地會(huì)增加能量管理的難度，故在能源互聯(lián)網(wǎng)中對(duì)能源管理通常采用“分布自治，集中協(xié)調(diào)”的思路。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，強(qiáng)調(diào)開放共享、多元用戶參與等理念，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界逐漸意識(shí)到，能源互聯(lián)網(wǎng)的一些相關(guān)理念、思路與區(qū)塊鏈技術(shù)相吻合。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種將分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(p2p)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等新型計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行深度應(yīng)用的公開透明、去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，最早被用于比特幣領(lǐng)域。由于其存在 去中心化、開放、智能等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外越來越多的學(xué)者們的關(guān)注與研究并應(yīng)用在能源領(lǐng)域。目前，許多研究人員結(jié)合不同的場(chǎng)景、目標(biāo)對(duì)能源區(qū)塊鏈進(jìn)行了一系列理論研究與實(shí)踐工作。在相關(guān)政府、科研機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)公司的支持下，國(guó)外開展了能源區(qū)塊鏈?zhǔn)痉豆こ探ㄔO(shè)，例如：歐盟第七框架計(jì)劃、澳大利亞首屆智慧城市和郊區(qū)計(jì)劃等都對(duì)能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目進(jìn)行了資助與支持。

目前，已有一些能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)落地與運(yùn)行。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外能源區(qū)塊鏈的應(yīng)用工程進(jìn)行總結(jié)，分析了能源區(qū)塊鏈應(yīng)用工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)中國(guó)能源區(qū)塊鏈的發(fā)展建設(shè)提出了相關(guān)建議。

能源區(qū)塊鏈的概念與特點(diǎn)

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)能源區(qū)塊鏈尚未形成統(tǒng)一的定義。但一般而言，能源區(qū)塊鏈?zhǔn)侵竻^(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。具體為：電力、石油、天然氣、供冷， 以及供熱等各能源子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，利用有序鏈接的加密區(qū)塊來驗(yàn)證并存儲(chǔ)相關(guān)能源交易數(shù)據(jù)信息，使用共識(shí)機(jī)制進(jìn)行分布決策及維護(hù)全網(wǎng)數(shù)據(jù)的一致性， 利用智能合約自動(dòng)完成有關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳遞、相互驗(yàn)證或執(zhí)行的革命性的去中心化能源互聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。能源區(qū)塊鏈?zhǔn)疽馊鐖D1所示。

能源區(qū)塊鏈也具有一般區(qū)塊鏈的4個(gè)主要通用特點(diǎn)：①去中心化，能源區(qū)塊鏈技術(shù)基于p2p結(jié)構(gòu)， 不存在中心節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)間相互備份，數(shù)據(jù)冗余度較高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性和魯棒性較高;②透明化，整個(gè)能源區(qū)塊鏈系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)則是公開 透明的，所有的數(shù)據(jù)信息也公開;③系統(tǒng)自治性，能源區(qū)塊鏈通過共識(shí)算法、智能合約等手段保障系統(tǒng)無(wú)需第三方信任擔(dān)保和監(jiān)督，也能完成系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行和運(yùn)轉(zhuǎn);④可追溯性，區(qū)塊鏈通過對(duì)全網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)加蓋時(shí)間戳，交易信息傳遞路徑通過完整的鏈?zhǔn)叫问綄?shí)現(xiàn)記錄與追蹤，交易信息無(wú)法被篡改。

區(qū)塊鏈的去中心化、開放透明等特點(diǎn)契合了能源發(fā)展的趨勢(shì)。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)主要應(yīng)用于分布式電力交易、綠色清潔電力認(rèn)證及交易、電動(dòng)汽車充電及充電樁共享等領(lǐng)域，大多數(shù)國(guó)家都在積極推動(dòng)這些行業(yè)的發(fā)展，但這些領(lǐng)域普遍存在著交易雙方間相對(duì)缺乏信任的現(xiàn)象，往往需要第三方或傳統(tǒng)中心化的管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行信任擔(dān)保。而區(qū)塊鏈技術(shù)可以增加交易雙方的信任度，無(wú)需通過第三方進(jìn)行信任擔(dān)保，減少中間機(jī)構(gòu)與中間費(fèi)用。

國(guó)外應(yīng)用工程概況

美國(guó)紐約布魯克林微網(wǎng)項(xiàng)目

美國(guó)是全球能源區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)施活躍的國(guó)家之一，其較為先進(jìn)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(shù)研發(fā)與商業(yè)應(yīng)用提供了較好的條件。 美國(guó)紐約布魯克林社區(qū)的Tansactive Grid項(xiàng)目是世界上最早投入實(shí)踐的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目。該項(xiàng)目由美國(guó)新創(chuàng)能源公司 LO3與區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)商Consensys共同開發(fā)。該項(xiàng)目示意圖如圖2所示。

在該項(xiàng)目中，共有10個(gè)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(gòu)電家庭。整個(gè)項(xiàng)目采用P2P的直接能源交易，無(wú)需經(jīng)過第三方的電力運(yùn)營(yíng)商。智能電表底層應(yīng)用集成了基于以太坊區(qū)塊鏈智能合約功能，可對(duì)用戶的發(fā)電、用電以及交易電量等信息進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)同步上傳至公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(shù)平臺(tái)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(jìn)行交易。

通過該項(xiàng)目，社區(qū)內(nèi)的居民可以節(jié)省購(gòu)電費(fèi)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(wǎng)項(xiàng)目對(duì)美國(guó)以及全球的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目起到了示范作用，推動(dòng)了相關(guān)P2P分布式電力交易的發(fā)展。但是，布魯克林微網(wǎng)項(xiàng)目的試驗(yàn)規(guī)模較小，總共只有10個(gè)參與用 戶，只是證明了小規(guī)模微電網(wǎng)進(jìn)行分散電力交易的 可實(shí)施性，但對(duì)于較大規(guī)模的微電網(wǎng)還需進(jìn)行下一步驗(yàn)證。此外，由于紐約市不允許個(gè)人直接參與電力交易，布魯克林微電網(wǎng)項(xiàng)目曾一度被叫停，能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目對(duì)政策的依賴性極高。

歐盟Scanergy項(xiàng)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(shù)可支撐分布式能源的p2p直接交易，所發(fā)電能無(wú)需遠(yuǎn)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(zhǎng)距離輸電 造成的線路損耗，提高能源效率，Scanergy項(xiàng)目是受到歐盟第七框架計(jì)劃資助項(xiàng)目之一。Scanergy項(xiàng)目同樣基于以太坊的智能合約通用平臺(tái)。其整體示意圖如圖3所示。電能生產(chǎn)者向配電網(wǎng)輸入、售出綠色電能時(shí)，配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商會(huì)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)成功后智能合約將會(huì)生成相應(yīng)的虛擬代幣(NRGcoin)并將代幣提供給綠色電能生產(chǎn)方。當(dāng)購(gòu) 電方期望購(gòu)買綠色清潔能源時(shí)，需使用NRGcoin支 付?？墒褂脷W元、美元等貨幣在外部交易市場(chǎng)購(gòu)買 NRGcoin，1kW·h的綠色電力被規(guī)定永久等價(jià) 1個(gè) NRGcoin。

該項(xiàng)目具有的優(yōu)勢(shì)：①交易簡(jiǎn)單，可激勵(lì)用戶參與電力市場(chǎng);②清潔電力價(jià)格被控制在合理的區(qū)間內(nèi)，不會(huì)使得市場(chǎng)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(chǎn)者對(duì)市場(chǎng)政策變更的擔(dān)心，為消費(fèi)者提供更加優(yōu)惠的綠色能源， 無(wú)論外部電價(jià)如何上漲，原先低價(jià)購(gòu)買的NRGcoin仍然可以購(gòu)買1kW·h的能源，降低政府對(duì)可再生能源的扶持補(bǔ)貼成本。對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言，可降低電網(wǎng)峰值負(fù)荷，延緩電網(wǎng)升級(jí)改造費(fèi)用。盡管歐盟Scanergy項(xiàng)目具備許多優(yōu)勢(shì)，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(duì)能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目的接納。此外，該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)模型、交易安全、數(shù)據(jù)隱私等方面亟需完善。

德國(guó)電動(dòng)汽車Share&Charge項(xiàng)目

目前，德國(guó)正在大力推行能源轉(zhuǎn)型，推廣電動(dòng)汽車的使用并考慮禁售燃油汽車。然而，充電設(shè)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(dòng)汽車的發(fā)展。共享充電樁被認(rèn)為是區(qū)塊鏈技術(shù)最適用能源方面的領(lǐng)域之一。德國(guó)Share&Charge項(xiàng)目是將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在共享充電樁領(lǐng)域的項(xiàng)目之一，其整體示意如圖4所示。

私人和商業(yè)充電站可以在Share&Charge平臺(tái)上將充電樁進(jìn)行共享出租，并可以設(shè)置充電價(jià)格、費(fèi)率等信息。當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)，車主通過手機(jī)軟件搜索附近的共享充電樁并可查看相關(guān)電價(jià)信 息。充電時(shí)，通過智能插座與共享充電樁進(jìn)行連接 并使用手機(jī)進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)，可查看充電數(shù)據(jù)、交易記錄等信息。

該項(xiàng)目基本工作原理是通過區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式記賬實(shí)現(xiàn)交易雙方的計(jì)費(fèi)透明化，增進(jìn)交易雙方信任。該項(xiàng)目可激勵(lì)私人充電樁進(jìn)行共享，增加充電樁的使用率，解決電動(dòng)汽車充電難的問題，促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與能源轉(zhuǎn)型。該技術(shù) 已被推廣至美國(guó)加利福尼亞州。但目前該項(xiàng)目的發(fā)展也受到一些現(xiàn)實(shí)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(yàn)的條件下對(duì)用戶的區(qū)塊鏈私人密鑰進(jìn)行安全維護(hù)等問題。

澳大利亞弗里曼特爾項(xiàng)目

澳大利亞的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源非常豐富。近些 年澳大利亞政府正在大力支持發(fā)展可再生能源，并 通過可再生能源目標(biāo)(RET)法案，提出到2020年實(shí)現(xiàn)20%的電力來自可再生能源。目前，澳大利亞的屋頂光伏普及率為15%，居世界首位。豐富的分布式屋頂光伏資源和政府的政策支持為電力分布式交易創(chuàng)造了有益條件。

目前，弗里曼特爾項(xiàng)目得到了來自澳大利亞政府的大量資助、高校的科研支撐與傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的支持。該項(xiàng)目旨在評(píng)估區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在分布式的能源系統(tǒng)以及水循環(huán)系統(tǒng)的作用， 探索將這些新興信息技術(shù)與原有基礎(chǔ)設(shè)施和可再生 能源發(fā)電設(shè)備等設(shè)備進(jìn)行深度融合的機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)未來零碳綠色智慧城市的目標(biāo)。在該項(xiàng)目中，為了達(dá)到節(jié)約用水的目的，對(duì)雨水進(jìn)行收集并對(duì)廢水進(jìn)行處理。采用先進(jìn)智能計(jì)量設(shè)施對(duì)電量、水量等信息進(jìn)行采集，并運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)水資源和電 力資源的管理優(yōu)化，提高資源利用率。光伏電站、電池儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、商業(yè)大樓屋頂光伏、居民用戶等可以通過基于區(qū)塊鏈的P2P的電力交易系統(tǒng)進(jìn)行電力交易，無(wú)需通過第三方。該項(xiàng)目整體構(gòu)成示意如圖5所示。

該項(xiàng)目不僅將分布式電力交易考慮入內(nèi)，而且將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于水資源管理與交易方面。區(qū)塊鏈透明化的特點(diǎn)可以幫助消費(fèi)者合理制定售用電、 售用水的方案，避免當(dāng)?shù)厮畡?wù)管理部門篡改水量交易信息的行為。由于該項(xiàng)目尚在建設(shè)試行階段，其有效性與不足之處尚需進(jìn)一步觀察。

非洲Sun Exchange項(xiàng)目

非洲光照資源非常充足，適合發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)以解決非洲電力匱乏的問題，有助于非洲節(jié)能減排。長(zhǎng)期以來，非洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重滯后于世界平均水平，且非洲的金融業(yè)發(fā)展不發(fā)達(dá)，信用體系不成熟，導(dǎo)致非洲光伏初建投資資金問題難以得到解決。目前，在撒哈拉沙漠以南，仍然有6.2億人口難以用 上電。

Sun Exchange項(xiàng)目旨在借助區(qū)塊鏈平臺(tái)面向全球進(jìn)行眾籌光伏初建資金并將安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)租賃給非洲當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu)(學(xué)校、自然保護(hù)區(qū)等)以及工廠，提供相應(yīng)收益給投資者。目前，Sun Exchange項(xiàng)目已經(jīng)在南非成功啟動(dòng)5個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)與運(yùn)營(yíng)。Sun Exchange項(xiàng)目將購(gòu)買太陽(yáng)能發(fā)電 設(shè)備的資金劃分成若干份solar cell，任何投資者均可進(jìn)行通過Sun Exchange區(qū)塊鏈平臺(tái)注冊(cè)購(gòu)買一 定數(shù)量的solar cell對(duì)非洲的光伏發(fā)電設(shè)備進(jìn)行資 助并租賃給學(xué)校等單位，每年可獲得約10%的年投資回報(bào)率。該項(xiàng)目整體示意圖如圖6所示。

該項(xiàng)目本質(zhì)上是一個(gè)光伏設(shè)備眾籌項(xiàng)目，借助區(qū)塊鏈平臺(tái)募集外部資金，以幫助非洲國(guó)家建設(shè)的 光伏項(xiàng)目。目前已成功募集到5個(gè)光伏項(xiàng)目資金。但該項(xiàng)目與能源的分布式交易、優(yōu)化運(yùn)行等方面關(guān)聯(lián)度相對(duì)較少。

菲律賓德拉薩大學(xué)項(xiàng)目

菲律賓處于熱帶雨林氣候，降雨較多，經(jīng)常遭受洪澇災(zāi)害。菲律賓電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，電網(wǎng)容易因強(qiáng)降雨導(dǎo)致大范圍停電。因此，菲律賓青睞發(fā)展分布式供電的微電網(wǎng)，增強(qiáng)供電可靠性。

菲律賓德拉薩大學(xué)項(xiàng)目相當(dāng)于一個(gè)小型的去中心化能源管理與交易系統(tǒng)。該項(xiàng)目以德拉薩大學(xué)內(nèi)的校園微電網(wǎng)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，包括3個(gè)樓宇負(fù)荷和1個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)。區(qū)塊鏈的去中心化特點(diǎn)可以支持不同樓宇間的用戶進(jìn)行p2p電力直接交易，保證樓宇的電力供需平衡。用戶可通過基于量子鏈的移動(dòng)客戶端設(shè)備平臺(tái)對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行競(jìng)價(jià)，報(bào)價(jià)最高者將獲得清潔能源的使用權(quán)。智能電表會(huì)對(duì)樓宇的電量交易進(jìn)行記錄，利用區(qū)塊鏈實(shí)行分布式記賬的特點(diǎn)，保障交易數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和可靠性。該項(xiàng)目整體示意圖如附錄A圖A1所示。

該項(xiàng)目預(yù)期在全壽命周期內(nèi)為菲律賓德拉薩大學(xué)節(jié)約180萬(wàn)菲律賓比索的電費(fèi)，推動(dòng)該校的用電清潔化。但項(xiàng)目的規(guī)模較小且處于試驗(yàn)階段，只有3棟大樓采用競(jìng)標(biāo)的方式獲取校園微電網(wǎng)內(nèi)清潔電力使用權(quán)。當(dāng)參與用戶較多，微電網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量會(huì)相應(yīng)增加，其可實(shí)施性需要進(jìn)一步研究與探討。

以色列智能微電網(wǎng)項(xiàng)目

以色列常年炎熱干燥，光照資源非常豐富，近半土地為荒漠，可用土地資源豐富，非常適合發(fā)展光伏發(fā)電。以色列歷來重視科技創(chuàng)新，目前對(duì)區(qū)塊鏈應(yīng)用在虛擬貨幣、支付、p2p交易、能源微網(wǎng)等方面進(jìn)行了領(lǐng)先的研究與應(yīng)用。以色列智能微電網(wǎng)項(xiàng)目 倡導(dǎo)將先進(jìn)的區(qū)塊鏈、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新一代信息技術(shù)應(yīng)用在微電網(wǎng)領(lǐng)域，進(jìn)一步推動(dòng)信息技術(shù) 與能源領(lǐng)域的結(jié)合。

目前，以色列已建成一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)和人工智能的微電網(wǎng)試點(diǎn)工程，以實(shí)現(xiàn)綠色電力認(rèn)證、電力交易、區(qū)域能源優(yōu)化管理和p2p等功能。以色列 智能微電網(wǎng)項(xiàng)目利用區(qū)塊鏈信息不易篡改的特性，可較方便對(duì)綠色電力的來源進(jìn)行認(rèn)證并對(duì)可再生能源生產(chǎn)者頒發(fā)綠色證書。綠色證書可以通過基于區(qū)塊鏈智能合約的綠色證書交易平臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行交易并進(jìn)行記錄。人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)算法可對(duì)可再生能源出力、用電量等歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，結(jié)合能源市場(chǎng)，對(duì)供能方、用能方的用能策略與安排進(jìn)行優(yōu)化 協(xié)調(diào)。區(qū)塊鏈去中心化的特性，可以保證微電網(wǎng)內(nèi)的用戶進(jìn)行P2P電力交易。該項(xiàng)目整體示意圖如 附錄A圖2所示。

該項(xiàng)目通過人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以大幅度提高可再生能源出力的預(yù)測(cè)精度，促進(jìn)綠色可再生能源的使用，大幅度降低電壓波動(dòng)性。同時(shí)，各個(gè)項(xiàng)目參與方均可獲益。但目前該項(xiàng)目尚在起步階段，實(shí)現(xiàn)的功能還比較單一，只使用了機(jī)器學(xué)習(xí)算法等提高光伏出力預(yù)測(cè)的精度，仍需在全球綠色電力認(rèn)證與交易方面開展進(jìn)一步的工作。

中國(guó)應(yīng)用工程介紹

浙江電力營(yíng)銷合同管理應(yīng)用項(xiàng)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(chǎng)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(shí)性一般由電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)擔(dān)保。電力數(shù)據(jù)一般被集中保存在電網(wǎng)公司營(yíng)銷數(shù)據(jù)庫(kù)中，交易信息容易被惡意篡改，其數(shù)據(jù)真實(shí)性與可信度易受到質(zhì)疑。為增加電力營(yíng)銷電子合同的真實(shí)性與可信度，國(guó)網(wǎng)浙江電力有限公司與國(guó)網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司共同開發(fā)了基于區(qū)塊鏈的電力營(yíng)銷合同管理系統(tǒng)。其整體示意圖如附錄A圖A3所示。

該項(xiàng)目以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)電子合同的交易信息保全、積分兌換與累積等方面進(jìn)行研究。當(dāng) 電子合同簽署后，電子合同數(shù)據(jù)不僅會(huì)保存在電網(wǎng) 公司，還會(huì)同步轉(zhuǎn)發(fā)至公證處和司法鑒定機(jī)構(gòu)。區(qū)塊鏈技術(shù)可以用來確保各方存儲(chǔ)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(jī)構(gòu)還可以為這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性提供擔(dān)保，提高電子合同數(shù)據(jù) 信息的權(quán)威性和可信賴性。但是該項(xiàng)目對(duì)區(qū)塊鏈的應(yīng)用場(chǎng)景比較單一，只涉及電子營(yíng)銷合同管理，且目前處于理論研究階段，未在國(guó)家電網(wǎng)電力營(yíng)銷系統(tǒng)內(nèi)大范圍推廣。

能鏈科技碳票項(xiàng)目

目前，碳資產(chǎn)開發(fā)流程繁瑣復(fù)雜，開發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，開發(fā)全部所需的流程大概需要10至14個(gè)月。為降低碳資產(chǎn)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)約開發(fā)時(shí)間，能鏈科技成立了全球首個(gè)能源區(qū)塊鏈實(shí)驗(yàn)室。該項(xiàng)目致力于對(duì)碳資產(chǎn)開發(fā)、綠色債券發(fā)行登記、綠色供應(yīng)鏈管理、綠色電力登記以及其他各類服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一登記與管理。

為了方便對(duì)碳資產(chǎn)管理，該項(xiàng)目研發(fā)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的碳資產(chǎn)開發(fā)和管理平臺(tái)。在該系統(tǒng)中， 業(yè)主、監(jiān)管部門、碳交易部門和咨詢機(jī)構(gòu)等被視作單獨(dú)節(jié)點(diǎn)。通過利用區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的共享賬本特性和智能合約功能可以方便打通碳資產(chǎn)開發(fā)的完整 流程。例如：業(yè)主在購(gòu)買碳資產(chǎn)減排量時(shí)，基于區(qū)塊鏈的智能合約會(huì)將合約內(nèi)容(交易價(jià)格、碳量等信息)發(fā)布出去，同時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)對(duì)交易信息進(jìn)行記錄，之后通過驗(yàn)證校核該項(xiàng)交易。其整體示意圖如附錄 A圖 A4所示。

通過在碳資產(chǎn)開發(fā)流程中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)和智能合約技術(shù)，可以方便地進(jìn)行碳資產(chǎn)開發(fā)，提高開發(fā)效率，可將平臺(tái)開發(fā)周期縮短35%～60%。由于中國(guó)碳市場(chǎng)交易初步啟動(dòng)，區(qū)塊鏈監(jiān)管政策較嚴(yán)格。目前，能鏈科技碳票項(xiàng)目尚未進(jìn)行大規(guī)模推廣。

蛇口能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目

招商局慈善基金會(huì)、北德認(rèn)證、 熊貓綠色能源集團(tuán)以及華為公司等機(jī)構(gòu)公司聯(lián)合發(fā)起建設(shè)了全球首個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)、促進(jìn)使用清潔電能為主的社區(qū)公益項(xiàng)目。項(xiàng)目以“推動(dòng)綠色技術(shù) 創(chuàng)新體系，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”為目標(biāo)，主要 研究通過基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能合約對(duì)發(fā)電方和用電方進(jìn)行關(guān)聯(lián)，滿足青睞綠色清潔電能的低碳環(huán)保家庭用電需求。整個(gè)項(xiàng)目示意如附錄 A 圖 A5 所示。

在該項(xiàng)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(wǎng)平臺(tái)提供給示范社區(qū)內(nèi) 的用戶。在該項(xiàng)目初期，社區(qū)內(nèi)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(tái)上選擇使用可再生能源或傳統(tǒng)能源，二者的電價(jià)相同。當(dāng)用戶選擇可再生能源時(shí)，底層的區(qū)塊鏈技術(shù)將自動(dòng)生成智能合約，直接將分布式光伏電站與用戶進(jìn)行配對(duì)，實(shí)現(xiàn) P2P直接虛擬交易。同時(shí)，北德認(rèn)證將對(duì)選用可再生能源的用戶進(jìn)行認(rèn)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(jìn)用戶對(duì)清潔電能的使用與接納程度。目前，該項(xiàng)目正處于落地建設(shè)階段，屬于一個(gè)規(guī)模較小的社區(qū)公益項(xiàng)目，可能會(huì)出現(xiàn)投資較大、收益困難的局面，且電網(wǎng)公司在該項(xiàng)目中的參與度較低，其有效性有待進(jìn)一步觀察。

能源區(qū)塊鏈的挑戰(zhàn)及關(guān)鍵技術(shù)問題

雖然以上能源區(qū)塊鏈工程取得了一定程度的進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的初步落地實(shí)施，但仍然面臨著一些挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)問題。當(dāng)前能源區(qū)塊鏈發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在政策與技術(shù)2個(gè)層面。

1)政策層面。能源安全關(guān)乎國(guó)家命脈，世界各國(guó)對(duì)能源行業(yè)監(jiān)管都較強(qiáng)，并且各國(guó)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)所持態(tài)度不盡相同。國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用案例都表明，能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目的落地與實(shí)施需要相關(guān)政策的支持。

2)技術(shù)層面。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新興技術(shù)，目前，其本身仍在發(fā)展當(dāng)中，存在許多需要完善升級(jí)的方面。區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在能源領(lǐng)域的案例相對(duì)較少且規(guī)模較小，實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)不足，一些技術(shù)層面可能存在的潛在問題并沒有凸顯出來。

在制定能源區(qū)塊鏈的相關(guān)能源政策和監(jiān)管政策時(shí)，需要進(jìn)行整體、系統(tǒng)、科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃。在應(yīng)對(duì)技術(shù)層面的挑戰(zhàn)時(shí)，可以開展相關(guān)的先行研究探索，解決實(shí)踐過程中顯現(xiàn)的問題。能源區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)問題可進(jìn)一步總結(jié)為以下4個(gè)方面。

1)效率及響應(yīng)速度問題。相較于成熟的銀行交易平臺(tái)，比特幣、以太坊等區(qū)塊鏈平臺(tái)每秒能夠處理的金融交易數(shù)量較少，存在交易延時(shí)的問題。區(qū)塊鏈的最優(yōu)結(jié)果需要涉及大量節(jié)點(diǎn)間的相互驗(yàn)算與數(shù)據(jù)傳輸而導(dǎo)致響應(yīng)速度較慢。由于目前能源區(qū)塊鏈 項(xiàng)目的規(guī)模較小，涉及的應(yīng)用場(chǎng)景較簡(jiǎn)單，該問題不太顯著。但隨著區(qū)塊鏈項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸增大， 交易延時(shí)的問題有可能會(huì)隨之增加。特別是未來區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的超短期優(yōu)化調(diào)度時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)信息處理速度無(wú)法滿足需求的現(xiàn)象。

2)數(shù)據(jù)維護(hù)問題。在能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目中，由于參與記賬的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，需要對(duì)大量來自分散節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行處理和校核，因此，其數(shù)據(jù)量會(huì)比較大，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的備份存儲(chǔ)，維護(hù)較為困難。能源系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，在能源生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)積累了海量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)有效信息的篩選和管理已經(jīng)極其困難。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)引入能源行業(yè)，能源網(wǎng)中的總體數(shù)據(jù)維護(hù)量會(huì)不斷增加，無(wú)疑增大了數(shù)據(jù)信息管理維護(hù)的難度。

3)信息安全問題。能源區(qū)塊鏈分布式節(jié)點(diǎn)較多，不僅需要防范分布式節(jié)點(diǎn)被侵入導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)賬本信息被泄露，還需要防止能源壟斷方控制若干大型節(jié)點(diǎn)對(duì)區(qū)塊鏈信息安全造成的威脅(即“51%攻擊” 問題)。私鑰是目前區(qū)塊鏈技術(shù)身份識(shí)別的唯一證明，因此，需要防范用戶私鑰丟失或被竊取引起的數(shù)字資產(chǎn)丟失等安全防護(hù)問題。由于智能合約目前并沒有做到規(guī)范統(tǒng)一，且其本身具有的一定潛在安全威脅問題，因此，需要對(duì)智能合約進(jìn)行及時(shí)更新維護(hù)，防范此類安全問題的發(fā)生。

4)與現(xiàn)有信息協(xié)議融合的問題。僅電力系統(tǒng)就涉及發(fā)、輸、變、配、用5個(gè)環(huán)節(jié)，且各個(gè)環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際規(guī)范。如IEC61850是當(dāng)今電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，OpenADR是目前國(guó)際上廣泛采用的需求響應(yīng)規(guī)范?，F(xiàn)有的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目規(guī)模較小且功能較為單一，并未 將IEC61850和OpenADR等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行信息融 合考慮入內(nèi)，也未在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行互操作實(shí)驗(yàn)和一致性測(cè)試。

縱觀全球能源區(qū)塊鏈發(fā)展動(dòng)態(tài)，通過上述國(guó)內(nèi)外應(yīng)用工程的對(duì)比分析，可以得出以下結(jié)論。

1)在能源區(qū)塊鏈的建設(shè)與發(fā)展上，國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用工程均利用區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，解決能源領(lǐng)域內(nèi)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。

2)能源區(qū)塊鏈最核心的優(yōu)勢(shì)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(gè)應(yīng)用工程的建設(shè)中，均強(qiáng)調(diào)信息透明公正、安全可靠的理念。

3)全球大多數(shù)的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目首選以太坊作為平臺(tái)。以太坊是一個(gè)開源共享的具有智能合約功能的公共區(qū)塊鏈平臺(tái)，可以降低能源區(qū)塊鏈平臺(tái)的開發(fā)難度與成本，方便實(shí)現(xiàn)各類智能合約。

很多國(guó)家已將區(qū)塊鏈技術(shù)納為一項(xiàng)革命性技術(shù)并大力推廣其在能源領(lǐng)域使用。在政策上，鼓勵(lì)支持發(fā)展能源區(qū)塊鏈技術(shù)，在能源利用模式上，搶先占領(lǐng)制高點(diǎn)，在這方面，美國(guó)無(wú)疑已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。通過國(guó)內(nèi)外應(yīng)用工程對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)中國(guó)在以下方面存在明顯差距。

1)能源政策方面。中國(guó)分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)處于起步階段，分布式電力交易活躍度與正規(guī)程度遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國(guó)家。這方面主要是因?yàn)榘l(fā)達(dá)國(guó)家開展電力分布式交易較早，電力市場(chǎng)機(jī)制已經(jīng)比較成熟。同時(shí)，許多項(xiàng)目得到了政府的科技項(xiàng)目資金支持與電網(wǎng)公司的支持與幫助。

2)金融政策方面。中國(guó)在金融政策方面監(jiān)管較為嚴(yán)格，禁止“比特幣”等各類虛擬加密貨幣的發(fā)行與流通。國(guó)外的金融市場(chǎng)監(jiān)管政策較松，國(guó)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(jìn)行融資，以促進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施開展。在國(guó)內(nèi)，前期以發(fā)行代幣進(jìn)行融資建設(shè)的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目落地存在困難。

3)多學(xué)科新技術(shù)交叉融合方面。中國(guó)的能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域中能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)相對(duì)隔離，未能實(shí)現(xiàn)能源與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合。現(xiàn)有的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目未能將人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興信息技術(shù)完全考慮入內(nèi)。

4)項(xiàng)目落地建設(shè)方面。中國(guó)的能源區(qū)塊鏈落地項(xiàng)目較少，建設(shè)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)不足。能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目在多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)落地起步，并積累了一定的項(xiàng) 目經(jīng)驗(yàn)與人才技術(shù)。未來中國(guó)要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)深度融合的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧 能源，實(shí)現(xiàn)能源領(lǐng)域“設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對(duì) 稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放”，需要將最新的 互聯(lián)網(wǎng)理念、先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行融合。因此，有必要對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于能源領(lǐng)域進(jìn)行研究探索。

通過總結(jié)以上國(guó)內(nèi)外相關(guān)應(yīng)用工程的經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)的能源區(qū)塊鏈的發(fā)展與研究可以得到如下啟示。

1)完善能源政策體系。目前，能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目落地與發(fā)展需要比較完善的分布式電力交易市場(chǎng)， 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(jìn)一步深化可以使個(gè)人或者企業(yè)都有機(jī)會(huì)成為售電主體，為基于區(qū)塊鏈的P2P電 力交易創(chuàng)造可能。

2)制定監(jiān)管措施與健全監(jiān)管體系。國(guó)家相關(guān)能源和金融監(jiān)管部門應(yīng)盡快制定監(jiān)管政策，加快完善 各項(xiàng)相關(guān)法律法規(guī)，將能源區(qū)塊鏈技術(shù)納入合理合規(guī)的監(jiān)管框架內(nèi)。同時(shí)，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(dāng)阻礙能源區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的問題。

3)注重核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，尤其加強(qiáng)底層技術(shù) 的研發(fā)力度。加強(qiáng)共識(shí)機(jī)制、安全算法、智能合約、 數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)等核心技術(shù)的研發(fā)。著重對(duì)構(gòu)成區(qū) 塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層 等底層技術(shù)進(jìn)行研究，并致力打造具有自主知識(shí)產(chǎn) 權(quán)的國(guó)產(chǎn)區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)。此外，還需對(duì)信息 安全防護(hù)等級(jí)較高的電力等能源行業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技 術(shù)可能存在的問題以及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行討論研究。

4)推進(jìn)新型能源設(shè)備的研發(fā)。能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行需要新型能源設(shè)備作為支撐，需要諸 如基于區(qū)塊鏈底層技術(shù)的新型計(jì)量設(shè)施與通信設(shè) 備，實(shí)現(xiàn)多種能源交易信息的采集與傳輸。

5)積極參與制定能源區(qū)塊鏈國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。目前，能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域尚缺乏統(tǒng)一的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，國(guó) 家相關(guān)能源部門或協(xié)會(huì)可以聯(lián)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)學(xué)研 單位制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與體系，發(fā)揮積極作用，提高中國(guó) 在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，建立能源區(qū)塊鏈的國(guó) 際基本體系標(biāo)準(zhǔn)。

6)積極探索區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，有計(jì)劃 地組織若干能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目落地應(yīng)用。國(guó)家科技部 門可以考慮設(shè)立相關(guān)科技創(chuàng)新計(jì)劃，為能源區(qū)塊鏈 項(xiàng)目的理論研究與應(yīng)用示范提供必要的科技經(jīng)費(fèi)支 持。對(duì)能源區(qū)塊鏈的典型應(yīng)用場(chǎng)景，開展可行性研 究。兩大電網(wǎng)公司以及其他相關(guān)能源企業(yè)也可開展 小范圍試點(diǎn)，以探索能源區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)，待條件成熟時(shí)向全國(guó)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今能源發(fā)展趨于扁平化與分散化，能源區(qū)塊鏈的相關(guān)理念、特點(diǎn)與能源互聯(lián)網(wǎng)相吻合。區(qū)塊鏈 技術(shù)具備的透明公開、數(shù)據(jù)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)將在多能協(xié)同互補(bǔ)與多元用戶靈活互動(dòng)的能源互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的部分典型能源區(qū) 塊鏈應(yīng)用工程進(jìn)行介紹，各個(gè)能源區(qū)塊鏈應(yīng)用工程的實(shí)踐表明能源區(qū)塊鏈可以在中國(guó)能源領(lǐng)域的不同方面發(fā)揮積極作用，但其畢竟是一項(xiàng)新生技術(shù)，需要注意規(guī)避其在信息安全、金融安全等領(lǐng)域可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要借鑒國(guó)外的應(yīng)用工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探索出符合中國(guó)國(guó)情的能源區(qū)塊鏈技術(shù)與產(chǎn)業(yè)體系。