文/姚國章 南京郵電大學(xué)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究所，南京郵電大學(xué)學(xué)報
眾所周知，能源是人類社會賴以生存和發(fā)展繁衍的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，人類歷史上每一次劃時代的巨大進(jìn)步都離不開能源的升級和更替。新中國成立以來，尤其是改革開放40多年來經(jīng)濟(jì)與社會的快速發(fā)展，我國已當(dāng)之無愧地成為世界上最大的能源生產(chǎn)和消費(fèi)國，當(dāng)前已形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源和可再生能源協(xié)調(diào)發(fā)展的多元化能源供給體系。與此同時，能源對中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的制約瓶頸也正日益顯現(xiàn)，在疫情仍在全球肆虐蔓延、人員流動和跨境商貿(mào)活動全面受阻、世界經(jīng)濟(jì)深度衰退的今天，如何確保能源安全已成為關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性和迫切性問題，對提升綜合國力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮、改善人民生活和確保社會長治久安起著決定性的作用。
利用數(shù)字技術(shù)推動能源技術(shù)革命，切實(shí)解決能源發(fā)展中存在的各種復(fù)雜問題，是我國能源業(yè)所普遍面臨的重大任務(wù)。區(qū)塊鏈技術(shù)作為當(dāng)前數(shù)字技術(shù)的耀眼明珠，因其具有分布式數(shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、共識機(jī)制和加密算法等獨(dú)特功能，為能源業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級提供了新的契機(jī)。
目前國際上能源區(qū)塊鏈發(fā)展正受到越來越多的關(guān)注，也已形成了不少成功的案例，國內(nèi)相關(guān)的研究和應(yīng)用也已開啟。中共中央政治局于2019年10月24日就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢召開的第十八次集體學(xué)習(xí)，在確立了區(qū)塊鏈技術(shù)在我國的重要地位的同時還明確了“探索區(qū)塊鏈在能源電力等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用”的發(fā)展方向。本文旨在通過對國際能源區(qū)塊鏈發(fā)展進(jìn)程的研究，能為我國能源區(qū)塊鏈的健康、有序和快速的發(fā)展提出切實(shí)可行的建議。
1 區(qū)塊鏈在能源中的應(yīng)用價值
能源業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈條長、參與方眾多、運(yùn)轉(zhuǎn)過程復(fù)雜、交易結(jié)算環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，與具有去中心化(分布式)數(shù)據(jù)存儲、可信可追溯性、不可篡改與具有智能合約功能的區(qū)塊鏈有高度的業(yè)務(wù)重合性，兩者有彼此融合的需求。
1.1 區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)
一般認(rèn)為，區(qū)塊鏈(Blockchain)是指由參與其中的成員通過去中心化和去信任的方式共同維護(hù)一個特定數(shù)據(jù)庫的技術(shù)方案，讓參與系統(tǒng)中的任意多個用戶節(jié)點(diǎn)把特定時間內(nèi)用戶交互傳輸所積累的數(shù)據(jù)，通過特定的算法計(jì)算并記錄到一個數(shù)據(jù)塊(Block)，每一個數(shù)據(jù)塊分別記錄前一區(qū)塊的哈希值(HASH)、本區(qū)塊的時間戳、一個隨機(jī)數(shù)和本區(qū)塊的哈希值樹(HASHTREE)，前一個區(qū)塊的哈希值用于將本區(qū)塊與前一區(qū)塊構(gòu)建彼此對應(yīng)的映射關(guān)系，形成環(huán)環(huán)相扣的鏈，即為區(qū)塊鏈。
區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^計(jì)算機(jī)程序形成的開放式賬本，用以獨(dú)立記錄在區(qū)塊鏈上發(fā)生的所有交易數(shù)據(jù)，能在無須第三方干預(yù)的情況下，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間、點(diǎn)對點(diǎn)式的互動交易。作為一項(xiàng)伴隨比特幣出現(xiàn)的新技術(shù)，當(dāng)前正在各行各業(yè)中開展應(yīng)用實(shí)踐。
1.2 區(qū)塊鏈在能源中的應(yīng)用價值
區(qū)塊鏈在能源行業(yè)中的應(yīng)用，將為能源業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造多方面的價值。
一是形成安全可靠的共享賬本。由于區(qū)塊鏈技術(shù)是以記賬的方式永久記錄參與者的所有交易行為，打破了過去不同能源參與機(jī)構(gòu)獨(dú)立記賬的模式，避免了確認(rèn)交易紀(jì)錄的重重限制，參與者可以從共享的賬本系統(tǒng)上看到被授權(quán)查看的交易紀(jì)錄，確保交易記錄的透明、公開和真實(shí)。
二是智能合約的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動化。能源交易參與者可以將合約里的交易方式等商業(yè)條款以編碼的方式寫入以區(qū)塊鏈為核心的交易服務(wù)中，因此，系統(tǒng)會按照雙方同意且授權(quán)的合約內(nèi)容自動進(jìn)行相關(guān)交易，無論是能源服務(wù)方還是能源消費(fèi)者都不用擔(dān)心交易作業(yè)機(jī)制會因?yàn)槿藶橐蛩仉S意發(fā)生變更。
三是有效保護(hù)交易者的隱私。雖然區(qū)塊鏈技術(shù)會自動記錄交易參與者的所有交易數(shù)據(jù)，但交易參與者并不需要將個人數(shù)據(jù)與交易信息捆綁在一起，同時可以指定哪些交易信息可以被授權(quán)查看，既能切實(shí)有效地保護(hù)交易者的隱私，又能滿足各類業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。
四是助力形成交易共識。無論參與者是以匿名或者是公開的身份加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，只要某個參與者發(fā)起一項(xiàng)交易請求，所有參與者都會在第一時間收到交易信息，并且通過區(qū)塊鏈技術(shù)的共識算法得以確認(rèn)，避免人為干預(yù)。
五是消除能源流程中存在的痛點(diǎn)。目前能源各業(yè)務(wù)流程中普遍存在的效率瓶頸、交易時延和操作風(fēng)險等痛點(diǎn)，很大程度上可以通過區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用得到解決。例如現(xiàn)有流程中大量存在的手工操作、人工驗(yàn)證和審批工作都可通過區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)自動化處理，紙質(zhì)合同可以被智能合約所取代，交易處理環(huán)節(jié)不再會由于系統(tǒng)失誤而導(dǎo)致?lián)p失發(fā)生。
區(qū)塊鏈在能源中的應(yīng)用所產(chǎn)生的價值將會隨著應(yīng)用的不斷深入而得到逐步深化，不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)節(jié)和不同的發(fā)展階段，所產(chǎn)生的應(yīng)用價值也會有所不同，需要在實(shí)際發(fā)展中進(jìn)行持續(xù)的探索。
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2 國際能源區(qū)塊鏈主要應(yīng)用場景
區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)既為傳統(tǒng)的能源業(yè)的轉(zhuǎn)型升級帶來了生機(jī)，同時也為破解能源業(yè)存在的問題和創(chuàng)新發(fā)展模式提供了新的機(jī)遇。目前國際上針對區(qū)塊鏈在能源業(yè)發(fā)展中應(yīng)用場景的探討相對較為豐富，主要表現(xiàn)為以下6個方面。
2.1 基于區(qū)塊鏈的分布式P2P交易
隨著能源技術(shù)的不斷進(jìn)步、售電市場的不斷成熟，以太陽能為代表的清潔能源快速崛起，但在傳統(tǒng)的電力交易體系中，普遍存在著交易參與方眾多、峰谷電價差異大、記賬方式不統(tǒng)一、結(jié)算方式繁瑣以及賬期過長等問題，而且，太陽能、風(fēng)能等作為分布式能源，需求側(cè)的用戶在扮演消費(fèi)者角色的同時也開始擔(dān)當(dāng)供應(yīng)者的角色，這給傳統(tǒng)的電力市場體系帶來了極大的挑戰(zhàn)。
區(qū)塊鏈技術(shù)所具有的去中心化、去信任化、數(shù)據(jù)公開透明和分布性存儲等特點(diǎn)與當(dāng)前能源發(fā)展的新要求高度吻合，因此，利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)筑分布式能源交易市場，促進(jìn)P2P交易，既十分必要，也有極高的可行性?；趨^(qū)塊鏈的P2P交易可以有效解決分布式發(fā)電所遭遇的計(jì)費(fèi)、清算、結(jié)算等方面的困境，擺脫傳統(tǒng)的依托售電公司完成電力交易的桎梏，充分實(shí)現(xiàn)交易的去中心化，能有效提升交易效率、降低交易成本。目前，國際上這方面的案例已陸續(xù)呈現(xiàn)，紐約布魯克林基于區(qū)塊鏈智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是其中典型的代表，下文將對此做專門分析。
2.2 基于區(qū)塊鏈的能源金融
新能源的建設(shè)需要大量的投資，離不開金融的支持，但由于缺乏合理的信用風(fēng)險定價手段，導(dǎo)致在銀行貸款等環(huán)節(jié)遭遇困難。比如目前已經(jīng)非常普遍的分布式光伏電站，仍然沒有有效的技術(shù)手段做出合理的價值評估，而且當(dāng)前的集中化數(shù)據(jù)管理容易產(chǎn)生虛假評估等情況。區(qū)塊鏈的分布式賬本在新能源評估中的應(yīng)用可以擺脫中心化的束縛，既有助于證券化發(fā)起人能有效識別資產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量，又能有效監(jiān)督新能源產(chǎn)出和回報等情況，更能避免新能源資產(chǎn)所有者在抵押后的道德風(fēng)險，為解決能源金融的棘手問題提供了可行的方法。
在國際上，致力于區(qū)塊鏈能源金融服務(wù)的項(xiàng)目正在相繼出現(xiàn)，WePower是一個由一家愛沙尼亞公司運(yùn)作的區(qū)塊鏈能源項(xiàng)目，專注于綠色能源的專業(yè)服務(wù)。WePower平臺利用區(qū)塊鏈的智能合約將能源消費(fèi)者、可再生能源生產(chǎn)商和綠色能源技術(shù)投資者連接起來，既可以讓參與者為新的綠色能源項(xiàng)目投資，又可以讓消費(fèi)者以高效、安全和透明的方式采購自用的綠色能源。WePower平臺允許可再生能源生產(chǎn)商應(yīng)用區(qū)塊鏈?zhǔn)侄伟l(fā)行自己的能源代幣以籌集資金，代幣持有者可以優(yōu)先參與新能源代幣銷售拍賣，也可在新能源工廠建成運(yùn)行之后直接使用這些代幣量的能源，還可以重新投入平臺進(jìn)行再投資。
WePower應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈結(jié)合的手段，實(shí)現(xiàn)了與能源基礎(chǔ)設(shè)施以及能源交易市場的直接連接，為各種類型的投資者、能源市場參與者和最終能源消費(fèi)者建立起多元融合的合作體系，為創(chuàng)新能源金融的發(fā)展模式做出了探索。
2.3 基于區(qū)塊鏈的碳交易
碳交易是聯(lián)合國為有效控制全球溫室氣體減排，減少全球二氧化碳排放所采用的市場機(jī)制。自1997年12月《京都議定書》正式通過以來，二氧化碳排放權(quán)作為一種可交易的商品在全球范圍內(nèi)流通，參加這一協(xié)定的國家在一定時期內(nèi)必須限定在承諾的減排目標(biāo)之內(nèi)排放，各國將排放指標(biāo)分配給本國不同的企業(yè)。由于碳排放受額度控制，所以碳排放演變成了一種高價值的“資產(chǎn)”，簡稱為“碳資產(chǎn)”。由于在全球范圍內(nèi)碳排放的測量缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管制度也各不相同，各國之間就排放問題缺乏相應(yīng)的信任，所以在過去很多年難以找到切實(shí)有效的應(yīng)對措施。在過去，無論是企業(yè)還是各國政府都是通過中心化的服務(wù)器存儲碳排放的相關(guān)數(shù)據(jù)，由于缺乏透明度和可靠的監(jiān)督手段，數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性始終存疑，同時由于信息缺乏有效的共享和可信的追溯機(jī)制，使得碳排放的實(shí)際執(zhí)行效果受到極大挑戰(zhàn)。
運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)來解決碳排放的難題，實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)數(shù)字化，為促進(jìn)公平、公開和公正的碳交易提供了可行的解決方案。利用區(qū)塊鏈可分布的節(jié)點(diǎn)共享、可追溯的特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)實(shí)時動態(tài)的跟蹤和記錄配額的合理分配，讓碳交易市場更加透明、有序，并且更容易實(shí)施。具體的做法是通過搭建碳排放權(quán)的認(rèn)證和交易平臺，給予每一個參與碳排放交易的參與者分配專有的ID，通過加蓋時間戳把動態(tài)生成的碳排放數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈中進(jìn)行記錄，通過多節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共享，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，將碳排放的控制通過區(qū)塊鏈的智能合約來實(shí)現(xiàn)，即實(shí)現(xiàn)碳排放額度自動化記錄和計(jì)算，使整個流程變得更加順暢和高效，以有效控制碳資產(chǎn)的生產(chǎn)和管理成本，對在全球范圍內(nèi)減少碳排放起到積極作用。
國際上利用區(qū)塊鏈助力碳資產(chǎn)交易已有了一些實(shí)際的探索，并已取得了良好的成效。IBM在2018年5月與環(huán)?？萍汲鮿?chuàng)公司Veridium達(dá)成合作，將碳資產(chǎn)轉(zhuǎn)換成一種新型的可替代的數(shù)字資產(chǎn)CRB，這種資產(chǎn)可以在IBM合作的另一家初創(chuàng)公司Stellar創(chuàng)建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行兌換和交易，以有效消除碳資產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的不透明，并能降低購買和使用碳資產(chǎn)額度的成本及風(fēng)險，使碳交易變得更加公平、公開和公正，對解決長期困擾的環(huán)保問題有了更加切實(shí)有效的應(yīng)對措施。
2.4 基于區(qū)塊鏈的電動汽車共享充電
電動汽車既代表著汽車業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向，也越來越成為新型的電力能源消費(fèi)載體。伴隨電動汽車高速增長的同時，充電樁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和使用效率問題越來越突出，尤其是如何提升現(xiàn)有充電樁的利用率成為一個廣受關(guān)注的話題，某種意義上可以說決定著電動汽車發(fā)展的未來。傳統(tǒng)充電樁的建設(shè)都通過中心化機(jī)構(gòu)進(jìn)行選址、獨(dú)立組網(wǎng)和封閉運(yùn)營，充電協(xié)議和計(jì)量模式繁多、充放電的交互性差、充電過程不透明、充電數(shù)據(jù)無法共享等問題導(dǎo)致充電樁的效率低下。尤其是私人安裝的充電樁，基本都處在“一車一樁”的專用狀態(tài)，大部分時間處于閑置，而且由于充電樁固定在某個特定位置，對電動車遠(yuǎn)距離出行帶來了極大的不便。如果將分布在各地、分屬于不同機(jī)構(gòu)或個人建設(shè)的充電樁聯(lián)合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式的管理，真正做到資源共享、系統(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通，將會構(gòu)建起充電樁發(fā)展的新生態(tài)。
利用區(qū)塊鏈技術(shù)搭建一個去中心化的計(jì)費(fèi)模型，并處理所有計(jì)費(fèi)、支付和身份驗(yàn)證等問題，使不同的充電樁單獨(dú)計(jì)費(fèi)，開放給不同的用戶使用，并能完成自動充電和結(jié)算，必將使充電樁的利用率大大提升，電動汽車的充電難題迎刃而解。而且，通過區(qū)塊鏈采集到的精準(zhǔn)充電數(shù)據(jù)可以幫助政府、汽車廠商和電力部門進(jìn)一步優(yōu)化充電樁的布局，并提供相應(yīng)的增值服務(wù)。
JuiceNet是總部位于美國加州的eMotorWerks公司開發(fā)的基于區(qū)塊鏈的分布式充電服務(wù)平臺，該平臺利用開放的API，可以控制任何通過WiFi連接的充電樁，實(shí)現(xiàn)以下3個方面的功能：一是通過綜合平衡充電樁的資源，最大限度地滿足電動汽車充電需求;二是提升充電樁運(yùn)營商和個人業(yè)主的收益，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)價值的最大化;三是助力于充電樁布局的優(yōu)化，有利于電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施配套的完善。JuiceNet項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“共享”和“共建”兩個方面的目標(biāo)：共享是指不但能實(shí)現(xiàn)不同充電樁服務(wù)商之間互聯(lián)互通，還能讓私人充電樁接入?yún)^(qū)塊鏈平臺，并與其他車主實(shí)現(xiàn)共享，充電樁提供者可以自行決定電費(fèi)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)并獨(dú)立收取相應(yīng)費(fèi)用;共建是指當(dāng)充電業(yè)務(wù)需求足夠大的時候，將促進(jìn)其他合作伙伴加入平臺，共建充電樁行業(yè)生態(tài)，共同滿足電動汽車充電服務(wù)需求。
“能源情報能源數(shù)字化”微信社群將組建，業(yè)內(nèi)人士私信告知詳細(xì)信息：名字+公司+職務(wù)，并附上名片，核實(shí)后合適邀請。
2.5 基于區(qū)塊鏈的能源征信體系建設(shè)
能源消耗既是各類企事業(yè)單位也是各個家庭的基本開銷，相關(guān)的交易記錄一方面反映了消費(fèi)主體的能源需求，另一方面也反映出了能源支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的實(shí)際水平。對企業(yè)而言，用電數(shù)量和用電時間直接影響企業(yè)的經(jīng)營狀況，同時也有助于金融機(jī)構(gòu)更好地掌握企業(yè)的信貸需求以及還款能力，能大幅度降低審貸成本，全面提升風(fēng)險防范能力。
利用區(qū)塊鏈?zhǔn)侄螌⑵髽I(yè)能源消耗情況納入征信系統(tǒng)，對政府和金融機(jī)構(gòu)服務(wù)企業(yè)的融資需求有著極大的幫助，尤其是對緩解中小微企業(yè)的融資難、融資貴、融資繁等長期存在的頑疾能起到很好的效果。
在國際上，基于區(qū)塊鏈的能源征信項(xiàng)目也已出現(xiàn)。區(qū)塊鏈能源項(xiàng)目Bitluments針對拉丁美洲偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)電力緊缺、消費(fèi)能力弱、對用電需求迫切的實(shí)際，提供了運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)為當(dāng)?shù)赜脩籼峁┛稍偕茉措娏托☆~貸款的解決方案，項(xiàng)目通過構(gòu)建區(qū)塊鏈平臺向合作銀行提供申請購置太陽能電力套件居民的數(shù)據(jù)，并將太陽能設(shè)備的序列號、用戶手機(jī)與用戶的ID關(guān)聯(lián)，形成了完整的、不可篡改的信用記錄，為金融機(jī)構(gòu)和電力需求用戶之間建立起了基于區(qū)塊鏈的連接，大大方便了業(yè)務(wù)的運(yùn)作和管理，真正為那些平時難以享受小額信貸和輔助金融的用戶提供了便利，幫助他們解決了無法依托金融機(jī)構(gòu)滿足用電需求的現(xiàn)實(shí)困難。
2.6 基于區(qū)塊鏈的能源綜合管理
隨著應(yīng)用探索的不斷深入，區(qū)塊鏈在能源綜合管理中已取得多方面的進(jìn)展：一是基于區(qū)塊鏈的能源全流程管控，主要利用聯(lián)盟鏈的架構(gòu)建立起面向源、網(wǎng)、荷、儲全鏈互動的區(qū)塊鏈能源運(yùn)營體系，通過智能合約的引入實(shí)行自動化的管理，為能源的生產(chǎn)、傳輸、存儲和使用提供支撐平臺，既能有效避免人為因素和外部因素的干擾，又可以達(dá)到更為靈活的控制和更為精準(zhǔn)的決策;二是基于區(qū)塊鏈的資產(chǎn)和供應(yīng)鏈管理，通過區(qū)塊數(shù)字資產(chǎn)和實(shí)物資產(chǎn)的相互對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的全過程可追溯，提升供應(yīng)鏈管理的透明度;三是實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的協(xié)同，采用區(qū)塊鏈記錄不同能源系統(tǒng)的實(shí)時生產(chǎn)信息及其運(yùn)行成本，在多個系統(tǒng)之間進(jìn)行成本和價格的比較，從中形成最優(yōu)的供能方案;四是確定合理的線路損失，目前電力能源在轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的線損，基本由電網(wǎng)公司單方面決定，利用區(qū)塊鏈進(jìn)行線損管控，可獲得各個環(huán)節(jié)的實(shí)際線損數(shù)據(jù)，并能發(fā)現(xiàn)可能的改進(jìn)之處，同時讓各方更加合理地分擔(dān)線路損失。
基于區(qū)塊鏈的能源綜合管理已在國際上有不少先行者，歐洲國家相關(guān)的電力服務(wù)商和新興的區(qū)塊鏈技術(shù)廠商參與者較多。在亞洲國家中，日本、新加坡等國家也有不少企業(yè)開始實(shí)踐?？傮w來看，當(dāng)前特定領(lǐng)域、局部范圍的應(yīng)用較為常見，要實(shí)現(xiàn)全方位、深層次和多角度的應(yīng)用，尚有非常漫長的道路。
(未完待續(xù)……)
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