落基山研究所丨区块链技术可提高电网系统资源利用效能

摘要：区块链技术在全球能源部门最具价值的两大应用领域集中在：一是提高电力的可追溯性；二是释放需求侧弹性的潜力，电网运营商可以在传统发电来源（例如集中式发电站）基础上，利用用户侧能源资源（如分布式发电、储能、负荷管理等）以可靠、低成本、可扩展的方式从供需两侧平衡电网供需。

（来源：微信公众号“能源研究俱乐部” ID：nyqbyj 作者：王雪辰/访）

近期，区块链再次成为热词，区块链技术在能源领域的应用与发展趋势也掀起了讨论热潮。Energy Web Foundation （EWF）是一家全球性非盈利组织，旨在释放区块链技术的全部潜力来加速打造一个去中心化的低碳、弹性能源系统。EWF由落基山研究所和Grid Singularity组织联合成立，是全球规模较大的能源区块链联盟，致力于为世界能源提供数字化DNA组建模块以及可扩展的开源区块链平台，以满足能源部门监管、运营和市场的需求。落基山研究所常务董事Jon Creyts、EWF首席商务官Jesse Morris近日接受本刊记者专访，介绍EWF相关业务并探讨区块链技术在电力领域应用。

能源区块链有两大最具价值的应用场景

记者：请您详细讲述一下区块链技术目前在能源领域的实际应用场景。

●●●Jesse Morris●●●

我们认为区块链技术在全球能源部门最具价值的两大应用领域集中在：

一是提高电力的可追溯性，使市场参与者可以购买带有环境权益属性的各种数字化绿色商品，包括国际可再生能源证书（I-REC）、经认证的绿色电动车充电行为或低碳燃料（如沼气）等。

二是释放需求侧弹性的潜力，电网运营商可以在传统发电来源（例如集中式发电站）基础上，利用用户侧能源资源（如分布式发电、储能、负荷管理等）以可靠、低成本、可扩展的方式从供需两侧平衡电网供需。

这也是过去三年来，EWF与我们的成员合作开展工作得出的结论。我们研究并测试了区块链技术在能源部门的100多个应用案例，开发了数十种概念验证，及支持这些概念的商业应用。

为支持企业级别解决方案在这些领域的发展，我们正在将EWF的技术手段从纯粹的区块链结构转变为能源网去中心化操作系统（Energy Web Decentralized Operating System，EW-DOS），这一系统包括我们于2019年6月发布的能源网链（Energy Web Chain）在内的一系列开源软件和标准。EW-DOS有效利用自主分散的标识符、一系列去中心化的注册表、消息服务以及与传统信息技术系统的集成，促进数十亿用户、资产、电网运营商、售电商和服务供应商之间的交易。我们相信，这一操作系统可以成为“能源互联网”开源和安全的支柱，支持未来电网实物资产和金融方面的管理工作。

截至目前，EW-DOS系统已成功在全球两个市场得到了应用。EW-DOS系统与泰国国家石油公司（PTT）建立了一种行业内首创的可再生能源市场平台，这一平台将建立在Energy Web Chain的基础上，并利用我们EW Origin开源软件开发工具包家族来创建符合国际绿证标准（i-REC）且满足当地需求的解决方案。EW-DOS系统与奥地利电网公司（奥地利输电系统运营商）合作，正通过将小规模的电网边缘用户整合进入批发电力市场来帮助平衡电网。

记者：请您描述一下EWF 能源网链的特点与属性，以及EWF成员如何使用此平台。

●●●Jesse Morris●●●

能源网链是一个公共的、权威证明（PoA）区块链，由跨越17个时区的14个国家的超过25家公司运营。它提供原生代币（EW token，token也称“通证”）和一套用于创建所有种类可追溯数字资产的模板。能源网链扩展性强，由能源部门最大的一些市场参与者管理，并通过PoA共识机制具备较高的能效。能源网链是以公共以太坊区块链为基础创建的，后者是目前全球应用最广泛的公共区块链。与任何其他区块链相比，以太坊拥有全球最大的开发者生态系统。

多数EWF成员使用能源网链支持上文提到的在可追溯性和电网弹性方面的应用。在技术层面上，该区块链主要用于定位数字身份，通证化可再生能源资产和（或）商品，以及执行结算，有些组织还使用该区块链存储数据和（或）以去中心化方式发送信息。

技术认知成为影响能源区块链发展的关键

记者：区块链技术和算法的发展是否遇到了瓶颈？目前取得了哪些改善？未来还有哪些方面需要完善？

●●●Jon Creyts●●●

部署包括区块链技术在内的利用分布式技术的数字化解决方案面临的最大问题不是技术本身，而是市场对这一技术的认知。多数电网运营商对数字化技术的部署和应用的理解尚处于初级阶段，对涉及区块链和去中心化技术等更复杂的系统的理解就更加有限。

解决这一挑战的关键在于通过在市场上不断普及区块链技术及其应用知识，帮助核心利益相关方，如监管机构、电力公司等识别出可用的数字化资源，同时帮助他们探索如何将这些资源纳入他们系统的解决方案。这需要独立的第三方机构为其提供多种可选项，并为其介绍各种选项相应的优势与问题所在，而不是向其出售特定的具体解决方案。

另外，设置通用的标准和平台以支持用户试验和应用开发同样至关重要。这种基层平台应作为一种公共服务来建设和维护，使得企业可以在平台基础之上开展行动。

尽管为了克服扩展性等长远性问题，区块链技术一直处于快速发展变化的状态，但目前的区块链技术已经可以支持企业级别的应用。在EWF，普及区块链技术及其应用的知识是我们与能源部门企业合作中最重要的工作之一，包括通过提供高级培训课程，帮助能源企业的高级管理人员了解这一领域的最新技术，并通过技术培训指导电力公司内部IT部门学习如何编写智能合同以及如何通过分散的标识符开展工作。但我们机构的规模还很小，要想实现区块链在能源部门的全部效益，我们需要和更多行业利益相关方合作，共同提高市场对这一技术领域的认知和理解。

记者：区块链技术应用是否会造成能源浪费，例如数据中心的大量电力消耗？如果是，如何解决这个问题？

●●●Jon Creyts●●●

由于比特币和以太坊等早期区块链技术平台会消耗大量能源，所以区块链技术获得了浪费能源、耗电量大的坏名声。这些平台通过一种被称为“采矿”的过程，不断增加计算需求来协助确保网络的安全，因而造成了很高的能耗。然而，区块链技术的运行并不一定需要这样高强度的能源消耗。我们可以通过不同的算法设计来提高能效。

能源网链利用一些明确且已知的验证人（validators）来确保网络安全，使用一种权威证明（PoA）共识机制接受交易。通过对系统的特殊设计方式，我们有能力以仅相当于一个城市街区的用电量支撑全球包括数十亿台设备接入的区块链电网系统。

全球能源区块链示范项目初露端倪，区块链技术助力全球能源转型

记者：请您介绍一下欧美国家区块链与能源领域结合的产业政策现状。

●●●Jesse Morris●●●

区块链技术尚处于初级部署阶段，但是全球各地也都出现了各种示范项目。例如，在欧洲，我们与奥地利电网公司(Austrian Power Grid AG)合作，将小规模用户整合进入电力批发平衡市场。比利时的Elia公司也在输电层面测试类似的技术。在东南亚，新加坡电力公司(Singapore Power)基于区块链技术平台交易清洁能源证书，而泰国国家石油公司PTT也搭建了行业首创的基于区块链技术的可再生能源市场平台。在美国，我们正在部署数字化基础设施，在东海岸的PJM（全美主要的电力交易所之一）支持自愿与强制性可再生能源证书市场，并在加利福尼亚州支持电网运营商追踪和认证绿色电动车充电行为。

一般来说，任何出台了支持可再生能源和（或）地方电力市场发展政策的地区都能够成为区块链技术发挥价值的舞台。

记者：区块链技术与全球能源转型有什么样的关系？

●●●Jon Creyts●●●

通过提供一种安全、可扩展、畅行无阻的方式将数十亿活跃设备接入电网，区块链技术有助于加速全球能源转型。

历史上，电网的运行依赖于集中式的运营商和（或）电力公司修建大型发电机（如典型的化石燃料电厂或水电站）和输电线路将所发的电力输送至用户端。这个系统对资本的利用不够高效，因为电力公司需要建造备用系统来满足电力峰值的需求，或用来预防在一年中电力需求量最大的时段出现大规模停电事故。这当中可能会出现过度建设问题。因此，这样做的结果是全球电网的平均利用率还不到50%。

通过区块链技术，我们可以安全便捷地将分布式能源资源（包括住宅或商业建筑屋顶光伏、电动车、可操控温度调节器等）纳入电网平衡过程。利用大量的分布式资源可以创建“虚拟发电厂”。它们能够提供与集中式发电厂相同的服务，但在很大程度上由个人和企业，而不是电力公司拥有。用户都可以从自有资产，而不是电力公司拥有的资产中获益，这大大降低了系统的运营成本。区块链技术使我们能够协调这些资产的充电或放电，拥有这些资产的用户可以购买这些服务自用，或通过提供这些服务而获得回报。其结果是电网利用率得到大幅提升，并显著提高可再生能源、能效和清洁能源资产等纳入电网运营的能力。

记者：区块链技术在能源领域的应用潜力正在不断被挖掘，未来发展趋势如何？

●●●Jon Creyts●●●

如前文所述，我们认为区块链技术在能源部门最大的价值表现在两个应用领域：提高能源部门的可追溯性以及实现用户侧资源的深度弹性价值。

要把握区块链技术在能源领域应用的机会，要考虑下列几点：在未来十年中，电力终端用户在分布式能源资源和电动出行领域的累计花费将分别达到8300亿美元和7万亿美元。到2030年，全球大约1/3的装机容量都将处于“表后”的用户端。随着这一大规模的投资方向转移，设备的互联性将大幅提高；到2030年，预计将有35亿台连接互联网的分布式能源资源被接入现有电网。

总之，这些资产有潜力在全球范围内成为富有韧性且灵活的脱碳化能源系统的坚实基础。区块链技术和其他去中心化技术的最大潜力在于使得市场参与者能够数字化运营、集成并协调这些新的资产。