本文根據(jù)能源區(qū)塊鏈實驗室創(chuàng)始合伙人、信達證券首席區(qū)塊鏈專家、首席能源互聯(lián)網(wǎng)研究員曹寅題為《能源+區(qū)塊鏈，美好未來還是題材炒作》的分享整理。
曹寅是能源互聯(lián)網(wǎng)概念在中國的早期提出者之一，參與了能源互聯(lián)網(wǎng)中國定義的定義過程，作為支撐課題組核心成員參與了中國能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃的制定。曹寅和馬化騰合著有《互聯(lián)網(wǎng)+：國家戰(zhàn)略行動路線圖》，并作為創(chuàng)始合伙人共同發(fā)起了全球第一家能源區(qū)塊鏈實驗室，并且推動了能源區(qū)塊鏈實驗室作為全球第一家產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用企業(yè)加入HyperledgerProject和LinuxFoundation。
以下是曹寅在鈦坦白分享的干貨，由鈦媒體整理：
大家好，我是能源區(qū)塊鏈實驗室創(chuàng)始合伙人、信達證券首席區(qū)塊鏈專家、首席能源互聯(lián)網(wǎng)研究員曹寅。能源區(qū)塊鏈實驗室是全世界唯一的能源區(qū)塊鏈應(yīng)用研究實驗室，也是HyperledgerProject唯一的能源行業(yè)成員。很高興今天在鈦坦白跟大家交流。
能源行業(yè)的發(fā)展趨勢
現(xiàn)在都在提倡能源互聯(lián)網(wǎng)，而能源互聯(lián)網(wǎng)的背景是未來能源行業(yè)的發(fā)、輸、用、儲以及金融交易等環(huán)節(jié)都會發(fā)生巨大變化。
發(fā)電。未來會從現(xiàn)在單一的集中式的大型電源過渡到集中式電源和分布式電源相互和諧存在，在部分可再生能源資源稟賦比較好的地區(qū)，分布式可再生能源甚至可能成為主電源。那時候就會帶來問題，因為分布式的可再生能源的管理比較困難，比如風電、光電等大規(guī)模隨機性自然能源，比現(xiàn)在的大型火電、大型核電管理的難度更高。
輸電。因為電源在發(fā)生變化，電網(wǎng)自然也會發(fā)生變化。電網(wǎng)的變化是因為大量分布式可再生能源，使電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)會從現(xiàn)在遠距離、高電壓、大型甚至是跨國的超大型電力網(wǎng)絡(luò)，變成既有超大型的特高壓網(wǎng)絡(luò)又有區(qū)域級別的小型微型網(wǎng)絡(luò)共存的一種新的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。
消費。能源消費將是在能源互聯(lián)網(wǎng)當中最重要的板塊，消費者在能源互聯(lián)網(wǎng)時代其角色將不僅僅是單純的消費者，而是以另外一種新的形態(tài)出現(xiàn)，稱之為 prosumer。就是既是生產(chǎn)者(Producer)又是消費者(Consumer)，拼在一起就是產(chǎn)銷者(Prosumer)。未來，消費者既可以通過自有的分布式可再生能源來發(fā)電，更重要的是還可以通過智慧能源解決方案，提供用戶側(cè)的負荷資源參與需求側(cè)響應(yīng)。消費者可以通過需求側(cè)響應(yīng)計劃，積極的參與社區(qū)需求側(cè)響應(yīng)項目，還可以作為虛擬電廠成員加入虛擬電廠項目，同時還可以通過電動汽車、儲能設(shè)施，返售電給電網(wǎng)。
儲能。以前儲能主要指的是抽水蓄能電站這種大型儲能，但是隨著現(xiàn)在電化學技術(shù)的快速發(fā)展，以及電動汽車快速發(fā)展之后，電化學電池的產(chǎn)量快速上升，使得儲能用電池成本也快速下降。儲能在很多區(qū)域已經(jīng)有了經(jīng)濟使用價值。比如在一些可再生能源資源特別豐富，同時電力價格比較高的地區(qū)，布置電化學儲能電池就可以電價套利，為投資者以及儲能所有者帶來經(jīng)濟收益。
未來整個能源價值鏈會和以前不同。總結(jié)一下：發(fā)電端隨機性增加，同時也會分布化;電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)也會隨著電源的分布化和隨機化而發(fā)生變化;消費者角色將前所未有的在整個能源行業(yè)的價值鏈當中被突出，成為真正的價值鏈推動者和價值鏈龍頭，通過各種各樣的智慧能源方案成為prosumer，與電源和電網(wǎng)進行良性的有效互動;儲能作為電力價值鏈上的新環(huán)節(jié)，會成為很重要的緩存和硬盤的角色。
能源行業(yè)為什么需要區(qū)塊鏈?
剛才我講的這些看起來很美好，但是具體操作起來，電力從業(yè)者比如電網(wǎng)公司、專門的調(diào)度機構(gòu)，以及包括能源局、發(fā)改委、地方的監(jiān)管部門，就會覺得很頭疼。因為新的電力價值鏈需要新的技術(shù)，更需要新的體制以及商業(yè)模式來支撐，但目前來看，這些其實還是跟不上技術(shù)的變化。這就導致了在中國，雖然有大量優(yōu)質(zhì)的可再生能源，但是現(xiàn)在西部和北部的風電站和光伏電站經(jīng)常棄風、棄光、限電，把優(yōu)質(zhì)資源浪費。同時，消費側(cè)這方面，在東部地區(qū)，比如北京、上海、深圳這些中國的核心經(jīng)濟地區(qū)，電價又一直居高不下。像上海，平均的工業(yè)電價基本上是一塊錢，一塊錢一度電看起來好像不是特別的高，但是如果說同美國甚至說同其他的一些發(fā)展中國家比起來，工業(yè)電價是倒掛的，其實是違反常態(tài)的。所以說在未來新的能源行業(yè)形態(tài)中，技術(shù)很重要，但是相應(yīng)的市場機制也非常重要，這就是目前能源互聯(lián)網(wǎng)所缺乏的。
我作為“中國能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃”的參與者之一，參與過相關(guān)研究，當時寫該計劃的時候其實就考慮了很多機制設(shè)計的問題，也提到過“綠幣”，相當于是區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)里面的應(yīng)用，但是因為當時區(qū)塊鏈技術(shù)并不成熟，就沒有把區(qū)塊鏈作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一種技術(shù)解決方案放到行動計劃里面。但是我個人一直認為，區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)是天作之合。
能源互聯(lián)網(wǎng)作為一種解決方案，其實是難以落地的，因為現(xiàn)在所推行的能源互聯(lián)網(wǎng)的理念和概念其實有非常多的缺陷。就拿能源互聯(lián)網(wǎng)提倡的五大特點來分析：
精確計量。計量室對于現(xiàn)在各種能源系統(tǒng)運行狀態(tài)的廣泛數(shù)字化感知是控制的基礎(chǔ)，是能源信息化的源頭。但是，精確計量可以做到，如何保證不同參與主體對于計量數(shù)據(jù)的共識信任?
泛在交互。在能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，能源信息要做到無阻的流動，傳感器設(shè)備和主體之間要形成充分的交互，實現(xiàn)主體和主體之間的交互，人和系統(tǒng)，人和設(shè)備之間的交互。但泛在交互的前提是信任，在信任薄弱的前提下，如何實現(xiàn)不同法人主體的設(shè)備和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)調(diào)用以及互操作?
自律控制。設(shè)備和系統(tǒng)要做到基于本地指令的動態(tài)響應(yīng)，其目的就是要提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性，這是為了應(yīng)對在能源互聯(lián)網(wǎng)當中大量的分布式本地能源。利用本地信息實現(xiàn)快速的系統(tǒng)控制以及調(diào)度指令的下達稱為自律控制。但是問題就來了，在自動化系統(tǒng)中，誰對外部數(shù)據(jù)和指令簽發(fā)信任?如果采信外部數(shù)據(jù)，執(zhí)行指令之后發(fā)生事故或造成損失，誰來承擔責任。
優(yōu)化決策。未來的能源互聯(lián)網(wǎng)的時代中，誰是決策主體?如果還是以目前中心化的信息采集-分析判斷-指令傳達的流程進行決策，那如何杜絕中心主體從自身利益出發(fā)，濫用決策權(quán)限，損害其他主體利益?畢竟這樣的事情一直在發(fā)生。如果采用分布式?jīng)Q策，大量能源互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間直接點對點交互，需要多次復(fù)雜迭代，取得共識的效率極低，甚至還可能會導致死循環(huán)無共識。
廣域協(xié)調(diào)。廣域協(xié)調(diào)指的是能源系統(tǒng)的參與者之間通過廣域協(xié)調(diào)形成有效的機制，提供合理的信號，激勵在系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的參與者，然后基于自身利益以及整個系統(tǒng)的利益最大化，協(xié)調(diào)互動和博奕的行為稱為廣域協(xié)調(diào)。問題又來了，協(xié)調(diào)的前提是取得相關(guān)主體之間的共識，在信任脆弱、主體間關(guān)系錯綜復(fù)雜的條件下，如何低成本高效率的取得共識?更何況是在不同價值域之間取得共識，協(xié)調(diào)利益。
那么，區(qū)塊鏈如何解決能源互聯(lián)網(wǎng)1.0時代的這些不能落地的問題?
從精確計量升華到保護隱私、可信計量：數(shù)據(jù)布置在區(qū)塊鏈上，確保不可篡改，公私鑰結(jié)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(chǔ)，通過區(qū)塊鏈構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)交互主體之間的低成本的信任傳遞鏈條，實現(xiàn)基于信任的能源互聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)以智能合約為表現(xiàn)形式的邏輯功能，并結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)+大數(shù)據(jù)技術(shù)+人工智能技術(shù)，設(shè)計可信任的預(yù)言機制對外部數(shù)據(jù)簽發(fā)信任，然后輸入智能合約，執(zhí)行邏輯過程，產(chǎn)生可信任的本地指令，在本地完成應(yīng)對隨機外部環(huán)境變化的控制過程。
從優(yōu)化決策升華到間接民主、分布決策：基于區(qū)塊鏈部署的能源互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間點對點交互，形成分區(qū)局部共識，再實現(xiàn)分區(qū)間共識，避免大量分布式設(shè)備之間為了產(chǎn)生直接共識而導致的復(fù)雜迭代和死循環(huán)無共識，從而可以在實現(xiàn)分布式?jīng)Q策的同時又可以兼顧效率。
從廣域協(xié)調(diào)升華到集群智能、廣域融合：以區(qū)塊鏈為工具，以低成本信任傳遞為手段，實現(xiàn)在能源互聯(lián)網(wǎng)中不同能源主體，以及不同能源系統(tǒng)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(tǒng)化零為整，融合為一個能源互聯(lián)網(wǎng)超級主體，在廣域內(nèi)形成集群智能。
通過區(qū)塊鏈完全可以把目前能源互聯(lián)網(wǎng)概念升華到能源互聯(lián)網(wǎng)2.0時代新形態(tài)。而且，區(qū)塊鏈技術(shù)其實和能源互聯(lián)網(wǎng)有非常強的內(nèi)在一致性：第一，都強調(diào)去中心化，比如能源互聯(lián)網(wǎng)中電源的分布式，以及消費者及生產(chǎn)者之間的新關(guān)系，其實都是去中心化在能源行業(yè)的著重體現(xiàn);第二，都有自治性或者說自律性，在能源互聯(lián)網(wǎng)里面也特別強調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備以及主體的生態(tài)化自治運行，和區(qū)塊鏈的自治性是完美的結(jié)合;第三，都重視市場化，區(qū)塊鏈本身是一種金融科技，它和未來能源互聯(lián)網(wǎng)的市場化和金融化是天作之合;第四，智能化、合約化，未來基于自律控制的智慧能源系統(tǒng)里面大量的調(diào)度行為、交易行為以及交互行為和其他決策行為都是基于環(huán)境數(shù)據(jù)的自動出發(fā)的。而其邏輯代碼早在設(shè)計的時候就已經(jīng)嵌入進去了，這和區(qū)塊鏈的智能合約完全是一脈相承。
海外的能源區(qū)塊鏈應(yīng)用
相信很多研究區(qū)塊鏈或能源的朋友，都研究過美國的布魯克林區(qū)塊鏈微網(wǎng)售電項目，這是在比微網(wǎng)還小的納網(wǎng)里面做的，才10戶人家的區(qū)塊鏈的點對點售電的光伏項目。10戶人家的屋頂上都裝了幾塊光伏組件，形成了十個節(jié)點的小型區(qū)塊鏈。這個項目是基于以太坊開發(fā)的，再通過用戶節(jié)點和節(jié)點之間的交互，形成了基于區(qū)塊鏈的售電應(yīng)用。該項目目前還沒有看到運行測試的結(jié)果和報告，但我覺得這代表了一種方向。
不過這種應(yīng)用會有約束性：
第一是政策約束性。舉個最簡單的例子，在這個售電項目當中，如何開發(fā)票?這是很典型的中國問題，美國人根本不考慮發(fā)票這種問題的，最多搞個invoice給你，但是在中國，售電公司不開發(fā)票，別人得跟你急;其次是電力銷售的牌照，你就算是賣一度電也是售電，而現(xiàn)在的《電力法》非常明確地規(guī)定，只有電網(wǎng)公司才可以售電。所以說如果你把屋頂上的電通過區(qū)塊鏈賣給你鄰居，在中國就是非法售電。
第二是技術(shù)約束。在十戶人家組成的超小型的納網(wǎng)里面，可以實現(xiàn)這樣分布式光伏的點對點售電，但微網(wǎng)會大很多，如何來實現(xiàn)可擴展性?同時，要實現(xiàn)的不僅僅是光伏售電，還有儲能售電、電動汽車售電，甚至還有售氣、售水、售熱等不同能源品種之間互相的銷售。此外，這樣的成百上千戶的微網(wǎng)用戶如何布置節(jié)點?其實是很難的，因為在區(qū)塊鏈里節(jié)點數(shù)量的增加帶來的布置難度是指數(shù)級別上升的。
第三是安全問題。電力、能源不像其他的行業(yè)，最主要的屬性不一定是TPS，反而是安全性、可靠性、魯棒性。目前的信息安全解決方案，我相信肯定不適用于未來基于區(qū)塊鏈的電力信息網(wǎng)絡(luò)。
所以，包括布魯克林區(qū)塊鏈微網(wǎng)售電項目、德國RWE的基于區(qū)塊鏈做電動汽車小額支付的應(yīng)用，都屬于實驗階段。目前全世界對于能源和區(qū)塊鏈的結(jié)合實踐，屈指可數(shù)，少之又少，而且大部分其實都是停留在小規(guī)模實驗，甚至就連POC都沒有，而且最后的實驗報告也沒出來。
能源區(qū)塊鏈實驗室正在考慮的應(yīng)用場景
區(qū)塊鏈是一種應(yīng)用級別技術(shù)。把區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景分成不同的環(huán)節(jié)，有發(fā)、輸、儲、用這樣四個環(huán)節(jié)進行設(shè)計。
在發(fā)電領(lǐng)域，就是區(qū)塊鏈售電。這是很重要的應(yīng)用場景，尤其是分布式能源基于微網(wǎng)的區(qū)塊鏈售電，為什么呢?因為電力不像金融產(chǎn)品，上海的上市公司可以把股票賣給北京，但是在上海的微網(wǎng)發(fā)的光伏電是不可能把它賣到南京，或者說也不可能賣到杭州的，因為電是有損耗的，一般來說分布式光伏在比較低的電壓等級，所以你一升壓一降壓，一遠距離傳輸就沒了，所以分布式能源的電必須本地銷納，所以我們實驗室就在設(shè)計，基于本地的能源微網(wǎng)通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)這樣點對點的用戶和發(fā)電者之間的電力交易。
還有一點，現(xiàn)在全國已經(jīng)有好幾個電力交易所，最大的是廣東電力交易所，今天廣東省的最高負荷已經(jīng)超過一億千瓦，這是中國首個超過一億千瓦的省。像廣東這樣的電力交易所，主要是基于交易所內(nèi)競價交易和掛牌交易實現(xiàn)電力交易，但是接下來隨著電力市場繼續(xù)的開放，電力行業(yè)、電力金融的繼續(xù)發(fā)展，未來會出現(xiàn)很多OTC交易就是在場外的售電公司和購售電交易，到時候就需要通過區(qū)塊鏈來實現(xiàn)售電者和購電者之間電力交易合同的場外注冊了，這也是發(fā)電的應(yīng)用場景。
電力的傳輸其實也可以設(shè)計成金融產(chǎn)品，稱為金融輸電權(quán)，輸電權(quán)的交易就會像發(fā)電權(quán)的或者說發(fā)電上網(wǎng)權(quán)的交易一樣，是可以進行場內(nèi)交易和場外交易的，是可以形成資源在交易所內(nèi)的撮合交易和掛牌交易的，所以基于輸電行業(yè)環(huán)節(jié)的區(qū)塊鏈應(yīng)用場景就出現(xiàn)了。
在輸電行業(yè)還有另外一種應(yīng)用，就是線損。目前是電網(wǎng)公司說了算，包括不同能源之間轉(zhuǎn)換的損耗，比如說PowertoGas，就是多余的電變成氫氣進行傳送，以及熱電聯(lián)供、熱電互換其實都是不同品種的能源之間的轉(zhuǎn)換，然后進行傳輸。此外，能源遠距離傳輸和其他的運行帶來的線損，如何來進行公證?如何來進行確認?其實也是可以通過區(qū)塊鏈來做。
此外，未來的電力調(diào)度被調(diào)度的客體是大量的分布式的能源，以及大量的智慧用電負荷，比如說智能的電動汽車、智能家居，未來的整個電網(wǎng)的調(diào)度決策以及指令和信號的本地的生成和執(zhí)行的過程，也是可以通過區(qū)塊鏈來生成的。
最重要的就是消費，消費端的應(yīng)用場景是最多的?，F(xiàn)在大家都在推廣需求側(cè)響應(yīng)，都在推廣虛擬電廠，那么用戶側(cè)參與的過程中，其貢獻如何計量?如何讓用戶得到公正評價，讓資源的貢獻者心服口服?基于貢獻如何分配利益?其實目前這些都沒有好的方案。
還有目前的需求側(cè)響應(yīng)方案是封閉式的方案，就是需求側(cè)響應(yīng)的負荷集成商跟別人簽好了協(xié)議，有了需求側(cè)響應(yīng)的符合相應(yīng)的指令之后，他再分配到下面的負荷讓大家參與響應(yīng)，但是未來在能源互聯(lián)網(wǎng)時代，應(yīng)該是即插即用、即插即發(fā)、即插即響應(yīng)的可擴展的情景。在這樣情景里面，非響應(yīng)計劃內(nèi)的負荷如何及時的參與，動態(tài)的來參與符合需求側(cè)的響應(yīng)將是非常大的挑戰(zhàn)。如何確定計劃、如何分配收益、如何來考核，都是很困難的，而恰恰是區(qū)塊鏈可以做到的。目前正在開發(fā)的應(yīng)用是基于需求側(cè)響應(yīng)的KPI的考核，以及自動化的基于智能合約的需求側(cè)響應(yīng)的收益的分配的應(yīng)用。
未來的儲能，更可能是稱為是基于分享經(jīng)濟的儲能。儲能的利用率單體就是單個企業(yè)購買儲能的利用率其實是非常低的，不可能一天24小時都把儲能電池用起來，所以說在區(qū)塊鏈技術(shù)之下，就可以把儲能當做是滴滴和 Uber的出租車一樣，周邊的用戶都可以通過使用權(quán)的分享，去調(diào)用在某用戶名下的儲能設(shè)施，然后付錢基于儲能的收益，付使用費給儲能的所有者。
所以，在能源互聯(lián)網(wǎng)里面，發(fā)、輸、變、配、售、用等各個領(lǐng)域都可以和區(qū)塊鏈結(jié)合起來。所以說我一直呼吁能源行業(yè)的人，看到任何場景都要有敏感性，要知道如何把能源行業(yè)這些業(yè)務(wù)搬到區(qū)塊鏈上，同時還得不能人云亦云的去考慮這些區(qū)塊鏈應(yīng)用。
區(qū)塊鏈目前來說，其狀態(tài)就是非常不成熟。從它的性能，包括它的信息安全方案，都不足以支撐在能源行業(yè)目前的落地。所以說大家在看能源區(qū)塊鏈應(yīng)用的同時，腦子中得打驚嘆號!以區(qū)塊鏈目前的發(fā)展階段，還需要很長的路才能在能源行業(yè)落地，才能在能源行業(yè)應(yīng)用。
另外不成熟的地方在于什么呢?在于政策，能源是強監(jiān)管、強政策的基礎(chǔ)行業(yè)，技術(shù)再牛逼，政策跟不上，監(jiān)管層不認是沒有任何用處的。比如剛才提到售電主體的問題，區(qū)塊鏈可以做售電，而且可以做得很好，但是監(jiān)管層不給你售電牌照你就不能做售電，你就不能把你屋頂上的分布式光伏電賣給你隔壁鄰居。所以說政策是否能跟上，也決定了區(qū)塊鏈和能源的結(jié)合在中國是否可以落地。
第三個就是人才問題，目前來說，能源行業(yè)特別缺乏能夠把區(qū)塊鏈技術(shù)以及其他的比如說機器學習、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)，同能源行業(yè)本身以及同金融三者結(jié)合的人才。同時還具備創(chuàng)新導向思維的人才，就更少了。所
這是阻礙中國未來區(qū)塊鏈技術(shù)和能源應(yīng)用結(jié)合在中國落地的三座大山。
