美参议院最新听证会：挖矿影响公共用电 区块链能否解决电网安全？

Bianews报道 美国参议院委员会于当地时间8月21日，就区块链及类似技术的能效问题，以及此类技术在能源行业的网络安全可能性举行了听证会。

美国全国研究创新联合会主席Robert Kahn、西北太平洋国家实验室能源与环境理事会首席网络安全和技术组负责人Paul Skare、美国电力科学研究院技术创新项目经理Thomas Golden、美国能源网络基金会常务董事Claire Henly、普林斯顿大学计算机科学系副教授Arvind Narayanan等参与会议，并发表了观点。

听证会听取并讨论了区块链及其相关技术的应用，以及在能源行业中使用这些技术的网络安全可能性。探讨区块链及其相关技术是否会对能源基础设施产生重大影响，以及在保障能源基础设施安全方面可能提供的网络安全优势。

区块链能效问题

听证会上参议员，提出新加密矿池带来对当地能源需求的增长，对公用事业提供商带来压力，甚至可能损害电网。此外这也可能会导致供应商客户的成本增加。

与会嘉宾对此表示，电力公用事业公司应该在一开始与社区讨论为这些公司提供电力的问题，作为解决基础设施问题的一个开端。但能源问题仍是影响比特币等区块链应用规模的重要问题。

另有议员表示，寻找PoW的替代方案可能是一种解决问题的方法，并指出虽然它们都需要大量的功率，但是利用证明和权威证明算法更加节能，并且可以作为扩展区块链的可行替代方案而不需要大量的电力。

但也有嘉宾表示关于矿业对能源的影响多见于媒体报道，鲜有关于加密货币采矿影响的定量研究。他认为想要了解加密货币行业对美国电网潜在的长期影响，需要理解对加密货币的需求弹性。

区块链能否解决电网安全问题

作为听证会讨论的重点问题，区块链安全问题，有与会嘉宾表示区块链具有解决能源系统网络安全风险的潜在优势，可视为解决能源网络安全的技术工具之一。

但也有嘉宾观点表示区块链本身并不保证任何系统的安全，而是旨在提供以数字形式记录的事件的可信记录。是否获取用户信任并非是技术问题，而是用户主观的选择和信仰问题。

他表示人们也应当认真考虑所有其他有保护力的、安全的方式，不过他指出无论人们从哪里获得对数字对象的信任，都将基于强加密应用，无论是用于身份验证还是隐藏内容。

以下是Bianews总结的听证会要点实录：

挖矿行业对电力的需求对当地公用事业造成严重压力

Lisa Murkowski

参议员、参议院能源和自然资源委员会主席

挖矿行业需要大量电力，矿工们蜂拥到电价最低的地方，一夜之间对更多电力的需求会对当地公用事业造成严重压力，并影响电网，而这个新领域又需要电力支持多久呢?这也可能会导致供应商客户的成本增加。

加密货币能源成本过高可能会导致普通民众对于能源成本的疑问，比如：我和我的家人可能不是那些从区块链和比特币中受益的人，但我想知道，我的利率将会为这个基础设施买单吗?而解决方案就是寻找PoW的替代方法。

现在，一些地区开始做出回应。纽约州最近授权其市政公用事业公司向加密货币矿商收取比其他消费者更高的水电费。魁北克要求加密货币矿商竞标电力，并以就业和投资的形式量化其社区影响。

与此同时，电力公司将区块链视为一种通过安全能源交易平台提高消费者参与度和电网效率的方式。波多黎各正在研究此概念，集中在微电网上以更有弹性的方式做重建，并使用区块链技术在运营微电网公司之间进行电力交易。

挖矿电力占比正增加

区块链在清洁能源经济领域展现出巨大潜力

Maria Cantwell

民主党参议员、参议院能源和自然资源委员会高级成员

比特币是区块链的重要应用，比特币挖矿对政府相关监管部门来说是重要课题。

在能源领域，区块链使人们可以进行点对点对等交易，电力消费者可以直接通过区块链应用从特定能源供应商处购买能源。

但区块链也为政府能源机构带来了其他挑战，比特币挖矿是最近很流行的现象，用于挖矿的电力占比正在增加，一枚比特币交易所耗电量相当于一个荷兰家庭一个月消耗的，这也是政府公共事业部门正在面临的一大课题。

但区块链也有其他优秀的应用，能保障现有能源电力系统的网络安全，能促进清洁能源公司发展，越来越多的清洁能源公司正在使用区块链应用。

区块链在清洁能源经济领域展现出巨大潜力。区块链最基础的功能是每一个独立计算机都参与到对数字交易的分类记录管理中，解决了权利中心化问题，同时降低数据泄露风险。

要了解加密行业对电网的影响需要理解加密货币的需求弹性

区块链是保障能源系统安全必须开发的工具之一

Paul Skare

美国西北太平洋国家实验室能源与环境理事会首席网络安全和技术组负责人

尽管媒体对日益增长的加密货币采矿社区的规模，和对美国电网的影响一直有广泛的报道，但鲜有关于加密货币采矿影响的定量研究。

从新闻报道和传闻中了解到的无非是，一些公用事业公司上门调查意外负载，发现一排排电脑机架在住宅和商业领域进行加密货币挖掘。

理解对加密货币的需求弹性，是了解加密货币行业对美国电网潜在的长期影响的必要项。

美国电网正迅速从大型发电站和被动式能源负荷，转变为一个更加动态的电网，其中分布式能源发电资源不断增加，“智能”负荷也更加活跃。随着电网中可再生能源的增加，以及一些较老的大型发电机的退役，发电机惯性——对交流电力系统的可靠运行至关重要——变得紧张起来。

区块链技术在保护具有事务属性的能源交付系统(EDS)方面显示出潜力。通过区块链技术提高识别、控制和安全网格设备的能力，可以提高实时能源业务的安全性和可靠性，而不会增加成本、延迟、互操作性或规模问题。

区块链非常适合促进更高效和分散的能源交易，但这些特性也带来了一些潜在的挑战：如比特币的故障集中在应用层，当用户丢失签署交易或数据内容所需的私钥时，比特币就会被盗或丢失。

又如如果不需要的数据保存在区块链中，则很难更改。要想更改，可能需要另一种方法——控制或折衷51%的节点，以达成共识。

大数据管理区块链带来的挑战则是在某个时候，区块链可能会被存储的数据量所淹没。因而，确保数据以有效的格式存储，以最小化存储在区块链中的总体数据量非常重要。

还有端点安全性，无论解决方案的区块链方面有多安全，端点(区块链技术两端的解决方案的一部分)与任何其他软件一样容易受到漏洞的攻击。

将区块链技术集成到数字服务中，同时与“更好地保护”电网平行，就需要利用这些高性能计算、分析、深度学习和控制理论的基础科学和技术工具，为网络、数据和网格控制系统开发更有弹性的系统设计。这些将使系统更好地防御不可避免的攻击，并最终快速恢复。

美国能源部在电网网络安全基础科学、应用技术和公私伙伴关系方面的投资是美国电力系统及其相关基础设施有效、综合的国家网络预备战略的重要组成部分。

保护电网是一项长期的努力，需要一系列的战略和新技术，区块链只是努力实现保障能源系统安全的目标时必须开发的工具之一。

电力公司与社区应在最初考虑加密企业供电问题

比特币能源使用将阻止比特币的规模化

Thomas Golden

美国电力科学研究院技术创新项目经理

能源交互被定义为一种技术，用于管理电力系统内的发电、消耗或电力流动，方法是使用经济或基于市场的结构，同时考虑根据一个值做出电网可靠性决策。这些决策可能与经济交易类似，也可能只是字面上的经济交易。

区块链被看作是能量交互的推动者。尽管区块链领域的创新正在迅速扩展区块链的功能，但在将支持区块链的技术部署到分销和传输网络中相关的标准、可伸缩性、能源使用和潜在投资回报方面仍存在问题。

任何能源交互系统所面临的挑战是，它必须在不同的设备上运行，通过电网的许多级别：消费者、微电网、馈线、配电系统运营商和传输系统运营商来实现交易。

这些交易将在客户和公用事业，以及任何愿意的买家和卖家(prosumer)之间进行。区块链可以潜在地解决这个挑战，并提供一个平台来处理上面描述的内容。

不管设备的类型如何，如果市场构造是标准化的，那么设备只需要能够与使用区块链的市场交换价格/能源数据。在能源领域，几乎所有的注意力都集中在区块链对跨能动性或可动性(例如，电动汽车支付的支付平台)的支持能力上。

然而，目前存在一些监管障碍，这些障碍将交易限制在客户与其本地公用事业公司之间，以及利用基础设施有关成本、投资回报和所需设备能力的问题。

与传统的智能计量一样，地理和拓扑结构的差异也会影响所需通信网络的设计。在纽约市中心，宽带连接无处不在，这种交互计量方式可能是可行的，但在通常仅限于电力线载波(PLC)或间歇性通信的农村地区，可能就行不通。

电力公用事业公司应该在一开始与社区讨论为这些公司提供电力的问题，作为解决基础设施问题的一个开端。但即使是加强一些地方的电网也不够。比特币的能源使用将阻止比特币的规模化，这是一个令人担忧的问题。

PoS和PoA算法代替PoW更加节能

Claire Henly

美国能源网络基金会常务董事

区块链有应用潜力，可以使能源市场更有效率和更开放。但也仍有障碍要克服，美国需要应对挑战，并在能源领域确立区块链的价值。

比特币和以太坊等早期区块链是能源密集型的，但在开发后期，有比这两种能源密集型程度要低得多的替代品。业界已经清楚，比特币和类似网络的能耗是一个需要解决的关键问题，这可能会阻止比特币等的扩展。

随着比特币的日益普及，能源使用量也在不断增加。据估计，比特币的全球用电量每年增长约1 TWh至32 TWh之间，1 TWh为大约9万户美国家庭的年用电量，32 TWh相当于丹麦的年用电量。一笔比特币交易的耗电量相当于美国普通家庭每周的耗电量。

而这仅仅是比特币，还有数以百计区块链应用。比特币的改变可能需要更长的时间，但随着现有的网络不再支持认证，该行业的整体能源使用量将会下降，新的网络开始使用PoS和PoA。虽然PoS和PoA也需要大量的功率，但相比之下算法更加节能，并且可以作为扩展区块链的可行替代方案。

美国能源网络基金会正在运行一个权威认证测试网络，该区块链网络将于2019年上线。而在区块链演示和专业技能方面，欧洲远远领先于美国。如果没有进一步的研发资金，随着这项技术的迅速发展，美国可能会落后。

区块链是解决能源网络安全的技术之一

Arvind Narayanan

普林斯顿大学计算机科学系副教授

数字货币挖矿是一种零和游戏：挖掘特定的加密货币每单位时间可以获得的总收入是固定的。就比特币而言，大约是每10分钟12.5比特币。

如果市场参与者不愿由一家公司控制平台，以区块链为基础的市场可能比集中交易平台更具吸引力。

区块链能使消费者以一种“对等”的方式直接交易彼此的电力，例如，通过买卖过剩的屋顶太阳能发电。然而，p2p交易仍然需要公用事业公司的合作，他们最终控制着电力的实际流动。

控制能源消耗和发电的智能合约可以在很大程度上独立于区块链技术。此外，还可以将能源交易与能源消耗的自动化控制相结合。

但在实践中，区块链应用程序常常达不到所声称的优势。如果没有一定程度的集中调控，很难开发新的区块链，而技术开发人员不可避免地拥有控制生成平台的重要能力。

区块链有潜力支撑各种类型的现有能源和新能源市场。目前，这些应用程序中有许多都是投机性的，区块链技术只是实现这些应用程序的一种途径，既有潜在的好处，也有缺点。

至于网络安全，区块链具有解决能源系统网络安全风险的潜在优势，政策制定者应该把它视为解决能源网络安全的几种可能的技术工具之一。

区块链只是实现数字对象的一种特殊方式

并非建立信任所必需

Robert Kahn

前美国总统科技顾问、“互联网之父”、美国全国研究创新联合会主席

加密货币是今天区块链概念最流行的领域。区块链本身并不保证任何系统的安全，而是旨在提供以数字形式记录的事件的可信记录。

最终在数字世界中，最强大的保护就是其中使用的加密学。随着计算机变得越来越强大，我们可能需要重新加密那些曾经被认为具有足够强大加密能力的数据。

说区块链技术提供信任不是因为它使用了强大的加密技术，而是因为区块链这样涉及到多个分布式系统和不同的组织，可以很容易地确定对任何一个块或块的子集的更改。这种方法需要许多系统、大量数据存储以及在适当长时间内维护这些记录的能力。

区块链的这种建构方法并不是建立信任所必需的。还有其他同样有效的方法来建立信任吗?这完全不是一个技术问题，甚至不是一个事实问题，而是一个关于主观信念问题。

区块链技术只是实现数字对象的一种特殊方式。但人们也应当认真考虑所有其他有保护力的、安全的方式，并相信能源系统是安全的，不会被破坏的。

而无论人们如何获得对数字对象的信任，都将基于强加密应用，无论是用于身份验证还是隐藏内容。不能在短期内对所有应用一刀切，决策重点还要看所选择的方式的整体效率。

Bianews总结

本次由参议院能源和自然资源委员会举办的听证会最终没有得出确切结论，但基本肯定了区块链加密技术在能源网络安全领域的应用潜力，同时指出不可忽视的有待解决的能效问题。

最后，委员会主席Murkowski指出，听证会对委员会成员来说是有教育意义的，也可能为更多需要的人提供了值得参考的内容。