區(qū)塊鏈技術(shù)可提高電網(wǎng)系統(tǒng)資源利用效能

:近期，區(qū)塊鏈再次成為熱詞，區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)也掀起了討論熱潮。Energy Web Foundation （EWF）是一家全球性非盈利組織，旨在釋放區(qū)塊鏈技術(shù)的全部潛力來加速打造一個(gè)去中心化的低碳、彈性能源系統(tǒng)。EWF由落基山研究所和Grid Singularity組織聯(lián)合成立，是全球規(guī)模較大的能源區(qū)塊鏈聯(lián)盟，致力于為世界能源提供數(shù)字化DNA組建模塊以及可擴(kuò)展的開源區(qū)塊鏈平臺(tái)，以滿足能源部門監(jiān)管、運(yùn)營和市場(chǎng)的需求。落基山研究所常務(wù)董事Jon Creyts、EWF首席商務(wù)官Jesse Morris近日接受本刊記者專訪，介紹EWF相關(guān)業(yè)務(wù)并探討區(qū)塊鏈技術(shù)在電力領(lǐng)域應(yīng)用。

（來源：微信公眾號(hào)“能源研究俱樂部”ID：nyqbyj）

能源區(qū)塊鏈有兩大最具價(jià)值的應(yīng)用場(chǎng)景

記者：請(qǐng)您詳細(xì)講述一下區(qū)塊鏈技術(shù)目前在能源領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

Jesse Morris

我們認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)在全球能源部門最具價(jià)值的兩大應(yīng)用領(lǐng)域集中在：

一是提高電力的可追溯性，使市場(chǎng)參與者可以購買帶有環(huán)境權(quán)益屬性的各種數(shù)字化綠色商品，包括國際可再生能源證書（I-REC）、經(jīng)認(rèn)證的綠色電動(dòng)車充電行為或低碳燃料（如沼氣）等。

二是釋放需求側(cè)彈性的潛力，電網(wǎng)運(yùn)營商可以在傳統(tǒng)發(fā)電來源（例如集中式發(fā)電站）基礎(chǔ)上，利用用戶側(cè)能源資源（如分布式發(fā)電、儲(chǔ)能、負(fù)荷管理等）以可靠、低成本、可擴(kuò)展的方式從供需兩側(cè)平衡電網(wǎng)供需。

這也是過去三年來，EWF與我們的成員合作開展工作得出的結(jié)論。我們研究并測(cè)試了區(qū)塊鏈技術(shù)在能源部門的100多個(gè)應(yīng)用案例，開發(fā)了數(shù)十種概念驗(yàn)證，及支持這些概念的商業(yè)應(yīng)用。

為支持企業(yè)級(jí)別解決方案在這些領(lǐng)域的發(fā)展，我們正在將EWF的技術(shù)手段從純粹的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉淳W(wǎng)去中心化操作系統(tǒng)（Energy Web Decentralized Operating System，EW-DOS），這一系統(tǒng)包括我們于2019年6月發(fā)布的能源網(wǎng)鏈（Energy Web Chain）在內(nèi)的一系列開源軟件和標(biāo)準(zhǔn)。EW-DOS有效利用自主分散的標(biāo)識(shí)符、一系列去中心化的注冊(cè)表、消息服務(wù)以及與傳統(tǒng)信息技術(shù)系統(tǒng)的集成，促進(jìn)數(shù)十億用戶、資產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)營商、售電商和服務(wù)供應(yīng)商之間的交易。我們相信，這一操作系統(tǒng)可以成為“能源互聯(lián)網(wǎng)”開源和安全的支柱，支持未來電網(wǎng)實(shí)物資產(chǎn)和金融方面的管理工作。

截至目前，EW-DOS系統(tǒng)已成功在全球兩個(gè)市場(chǎng)得到了應(yīng)用。EW-DOS系統(tǒng)與泰國國家石油公司（PTT）建立了一種行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的可再生能源市場(chǎng)平臺(tái)，這一平臺(tái)將建立在Energy Web Chain的基礎(chǔ)上，并利用我們EW Origin開源軟件開發(fā)工具包家族來創(chuàng)建符合國際綠證標(biāo)準(zhǔn)（i-REC）且滿足當(dāng)?shù)匦枨蟮慕鉀Q方案。EW-DOS系統(tǒng)與奧地利電網(wǎng)公司（奧地利輸電系統(tǒng)運(yùn)營商）合作，正通過將小規(guī)模的電網(wǎng)邊緣用戶整合進(jìn)入批發(fā)電力市場(chǎng)來幫助平衡電網(wǎng)。

記者：請(qǐng)您描述一下EWF 能源網(wǎng)鏈的特點(diǎn)與屬性，以及EWF成員如何使用此平臺(tái)。

Jesse Morris

能源網(wǎng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)公共的、權(quán)威證明（PoA）區(qū)塊鏈，由跨越17個(gè)時(shí)區(qū)的14個(gè)國家的超過25家公司運(yùn)營。它提供原生代幣（EW token，token也稱“通證”）和一套用于創(chuàng)建所有種類可追溯數(shù)字資產(chǎn)的模板。能源網(wǎng)鏈擴(kuò)展性強(qiáng)，由能源部門最大的一些市場(chǎng)參與者管理，并通過PoA共識(shí)機(jī)制具備較高的能效。能源網(wǎng)鏈?zhǔn)且怨惨蕴粎^(qū)塊鏈為基礎(chǔ)創(chuàng)建的，后者是目前全球應(yīng)用最廣泛的公共區(qū)塊鏈。與任何其他區(qū)塊鏈相比，以太坊擁有全球最大的開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)。

多數(shù)EWF成員使用能源網(wǎng)鏈支持上文提到的在可追溯性和電網(wǎng)彈性方面的應(yīng)用。在技術(shù)層面上，該區(qū)塊鏈主要用于定位數(shù)字身份，通證化可再生能源資產(chǎn)和（或）商品，以及執(zhí)行結(jié)算，有些組織還使用該區(qū)塊鏈存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和（或）以去中心化方式發(fā)送信息。

技術(shù)認(rèn)知成為影響能源區(qū)塊鏈發(fā)展的關(guān)鍵

記者：區(qū)塊鏈技術(shù)和算法的發(fā)展是否遇到了瓶頸？目前取得了哪些改善？未來還有哪些方面需要完善？

Jon Creyts

部署包括區(qū)塊鏈技術(shù)在內(nèi)的利用分布式技術(shù)的數(shù)字化解決方案面臨的最大問題不是技術(shù)本身，而是市場(chǎng)對(duì)這一技術(shù)的認(rèn)知。多數(shù)電網(wǎng)運(yùn)營商對(duì)數(shù)字化技術(shù)的部署和應(yīng)用的理解尚處于初級(jí)階段，對(duì)涉及區(qū)塊鏈和去中心化技術(shù)等更復(fù)雜的系統(tǒng)的理解就更加有限。

解決這一挑戰(zhàn)的關(guān)鍵在于通過在市場(chǎng)上不斷普及區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用知識(shí)，幫助核心利益相關(guān)方，如監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電力公司等識(shí)別出可用的數(shù)字化資源，同時(shí)幫助他們探索如何將這些資源納入他們系統(tǒng)的解決方案。這需要獨(dú)立的第三方機(jī)構(gòu)為其提供多種可選項(xiàng)，并為其介紹各種選項(xiàng)相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)與問題所在，而不是向其出售特定的具體解決方案。

另外，設(shè)置通用的標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)以支持用戶試驗(yàn)和應(yīng)用開發(fā)同樣至關(guān)重要。這種基層平臺(tái)應(yīng)作為一種公共服務(wù)來建設(shè)和維護(hù)，使得企業(yè)可以在平臺(tái)基礎(chǔ)之上開展行動(dòng)。

盡管為了克服擴(kuò)展性等長遠(yuǎn)性問題，區(qū)塊鏈技術(shù)一直處于快速發(fā)展變化的狀態(tài)，但目前的區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)可以支持企業(yè)級(jí)別的應(yīng)用。在EWF，普及區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用的知識(shí)是我們與能源部門企業(yè)合作中最重要的工作之一，包括通過提供高級(jí)培訓(xùn)課程，幫助能源企業(yè)的高級(jí)管理人員了解這一領(lǐng)域的最新技術(shù)，并通過技術(shù)培訓(xùn)指導(dǎo)電力公司內(nèi)部IT部門學(xué)習(xí)如何編寫智能合同以及如何通過分散的標(biāo)識(shí)符開展工作。但我們機(jī)構(gòu)的規(guī)模還很小，要想實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈在能源部門的全部效益，我們需要和更多行業(yè)利益相關(guān)方合作，共同提高市場(chǎng)對(duì)這一技術(shù)領(lǐng)域的認(rèn)知和理解。

記者：區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用是否會(huì)造成能源浪費(fèi)，例如數(shù)據(jù)中心的大量電力消耗？如果是，如何解決這個(gè)問題？

Jon Creyts

由于比特幣和以太坊等早期區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)會(huì)消耗大量能源，所以區(qū)塊鏈技術(shù)獲得了浪費(fèi)能源、耗電量大的壞名聲。這些平臺(tái)通過一種被稱為“采礦”的過程，不斷增加計(jì)算需求來協(xié)助確保網(wǎng)絡(luò)的安全，因而造成了很高的能耗。然而，區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)行并不一定需要這樣高強(qiáng)度的能源消耗。我們可以通過不同的算法設(shè)計(jì)來提高能效。

能源網(wǎng)鏈利用一些明確且已知的驗(yàn)證人（validators）來確保網(wǎng)絡(luò)安全，使用一種權(quán)威證明（PoA）共識(shí)機(jī)制接受交易。通過對(duì)系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)方式，我們有能力以僅相當(dāng)于一個(gè)城市街區(qū)的用電量支撐全球包括數(shù)十億臺(tái)設(shè)備接入的區(qū)塊鏈電網(wǎng)系統(tǒng)。

全球能源區(qū)塊鏈?zhǔn)痉俄?xiàng)目初露端倪，區(qū)塊鏈技術(shù)助力全球能源轉(zhuǎn)型

記者：請(qǐng)您介紹一下歐美國家區(qū)塊鏈與能源領(lǐng)域結(jié)合的產(chǎn)業(yè)政策現(xiàn)狀。

Jesse Morris

區(qū)塊鏈技術(shù)尚處于初級(jí)部署階段，但是全球各地也都出現(xiàn)了各種示范項(xiàng)目。例如，在歐洲，我們與奧地利電網(wǎng)公司(Austrian Power Grid AG)合作，將小規(guī)模用戶整合進(jìn)入電力批發(fā)平衡市場(chǎng)。比利時(shí)的Elia公司也在輸電層面測(cè)試類似的技術(shù)。在東南亞，新加坡電力公司(Singapore Power)基于區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)交易清潔能源證書，而泰國國家石油公司PTT也搭建了行業(yè)首創(chuàng)的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的可再生能源市場(chǎng)平臺(tái)。在美國，我們正在部署數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，在東海岸的PJM（全美主要的電力交易所之一）支持自愿與強(qiáng)制性可再生能源證書市場(chǎng)，并在加利福尼亞州支持電網(wǎng)運(yùn)營商追蹤和認(rèn)證綠色電動(dòng)車充電行為。

一般來說，任何出臺(tái)了支持可再生能源和（或）地方電力市場(chǎng)發(fā)展政策的地區(qū)都能夠成為區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)揮價(jià)值的舞臺(tái)。

記者：區(qū)塊鏈技術(shù)與全球能源轉(zhuǎn)型有什么樣的關(guān)系？

Jon Creyts

通過提供一種安全、可擴(kuò)展、暢行無阻的方式將數(shù)十億活躍設(shè)備接入電網(wǎng)，區(qū)塊鏈技術(shù)有助于加速全球能源轉(zhuǎn)型。

歷史上，電網(wǎng)的運(yùn)行依賴于集中式的運(yùn)營商和（或）電力公司修建大型發(fā)電機(jī)（如典型的化石燃料電廠或水電站）和輸電線路將所發(fā)的電力輸送至用戶端。這個(gè)系統(tǒng)對(duì)資本的利用不夠高效，因?yàn)殡娏拘枰ㄔ靷溆孟到y(tǒng)來滿足電力峰值的需求，或用來預(yù)防在一年中電力需求量最大的時(shí)段出現(xiàn)大規(guī)模停電事故。這當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)過度建設(shè)問題。因此，這樣做的結(jié)果是全球電網(wǎng)的平均利用率還不到50%。

通過區(qū)塊鏈技術(shù)，我們可以安全便捷地將分布式能源資源（包括住宅或商業(yè)建筑屋頂光伏、電動(dòng)車、可操控溫度調(diào)節(jié)器等）納入電網(wǎng)平衡過程。利用大量的分布式資源可以創(chuàng)建“虛擬發(fā)電廠”。它們能夠提供與集中式發(fā)電廠相同的服務(wù)，但在很大程度上由個(gè)人和企業(yè)，而不是電力公司擁有。用戶都可以從自有資產(chǎn)，而不是電力公司擁有的資產(chǎn)中獲益，這大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)營成本。區(qū)塊鏈技術(shù)使我們能夠協(xié)調(diào)這些資產(chǎn)的充電或放電，擁有這些資產(chǎn)的用戶可以購買這些服務(wù)自用，或通過提供這些服務(wù)而獲得回報(bào)。其結(jié)果是電網(wǎng)利用率得到大幅提升，并顯著提高可再生能源、能效和清潔能源資產(chǎn)等納入電網(wǎng)運(yùn)營的能力。

記者：區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用潛力正在不斷被挖掘，未來發(fā)展趨勢(shì)如何？

Jon Creyts

如前文所述，我們認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)在能源部門最大的價(jià)值表現(xiàn)在兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域：提高能源部門的可追溯性以及實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)資源的深度彈性價(jià)值。

要把握區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)會(huì)，要考慮下列幾點(diǎn)：在未來十年中，電力終端用戶在分布式能源資源和電動(dòng)出行領(lǐng)域的累計(jì)花費(fèi)將分別達(dá)到8300億美元和7萬億美元。到2030年，全球大約1/3的裝機(jī)容量都將處于“表后”的用戶端。隨著這一大規(guī)模的投資方向轉(zhuǎn)移，設(shè)備的互聯(lián)性將大幅提高；到2030年，預(yù)計(jì)將有35億臺(tái)連接互聯(lián)網(wǎng)的分布式能源資源被接入現(xiàn)有電網(wǎng)。

總之，這些資產(chǎn)有潛力在全球范圍內(nèi)成為富有韌性且靈活的脫碳化能源系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈技術(shù)和其他去中心化技術(shù)的最大潛力在于使得市場(chǎng)參與者能夠數(shù)字化運(yùn)營、集成并協(xié)調(diào)這些新的資產(chǎn)。

原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2019年12月13日第47期

原標(biāo)題:獨(dú)家 | 落基山研究所：區(qū)塊鏈技術(shù)可提高電網(wǎng)系統(tǒng)資源利用效能