报告 | 能源区块链技术发展现状及应用分析

（二）电动汽车充卖电服务

在绿色、低碳、节能交通的背景下，越来越多的购车消费者选择电动汽车。但目前在电动汽车的即时充电应用场景中，面临着多家充电公司支付协议复杂、支付方式不统一、充电桩相对稀缺、充电费用计量不精准等问题。区块链在解决这些问题上提供了技术方案。将其用于充电站运营平台，有利于改善电动汽车充电的不便之处，对充电基础设施进行有效管理，强化安保系统，促进共享电池和共享能量的共同作用。一方面，利用区块链的去中心化和不可篡改属性确保了电动汽车充卖电交易安全，保护交易双方的利益；另一方面，通过区块链对交易的记录为监管部门进行管理提供了便利，增加了数据的可信度。

• 典型案例

德国Innogy共享充电桩

德国能源巨头Innogy和物联网平台企业Slock.it合作推出基于区块链的电动汽车P2P充电项目。该区块链的组成节点包括多个运营商运营的充电桩、交易平台、运营商节点和充电车辆。用户无需与电力公司签订任何供电合同，只需在智能手机上安装Share&Charge APP，并完成用户验证，即可在Innogy广布欧洲的充电桩上进行充电，电价由后台程序自动根据当时与当地的电网负荷情况实时确定。由于采用了区块链技术，整个充电和电价优化过程是完全可追溯和可查询的，因此极大地降低了信任成本。需要充电时，从APP中找到附近可用的充电站，按照智能合约中的价格付款给充电站主人。不过，这种收费方式目前还没有得到普及，即使在德国，以太坊钱包只是一部分人的选择。

（三）智能服务

区块链开放且安全的特性以及智能合约的应用可以帮助能源企业提升现有业务的智能化程度，开发更多智能化增值服务。能源企业可以结合智能电表、智能燃气表等IOT设备管理用户能源使用和付费，或提供更安全的电池存储管理、电动车充电等增值服务，也可以将智能合约应用到能源批发领域以降低交易风险和管理成本。以区块链+智能电表为例，区块链与智能电表结合可以帮助电力公司将用户的能源使用与销售情况作为交易信息记录在区块中，从而保证用电与售电数据的真实性与准确性。利用区块链技术，发电量和用电量将通过智能电表计量，交易业务和支付业务将通过智能合同的控制以数字货币的形式实现。如此一来，电力公司或代理商将无需参与其中。

（四）能源资产记账与溯源

1.供应链管理

区块链技术的溯源应用除了具有防伪查询和消费者反馈的基础功能，还可获取品牌、产地、卖点介绍等产品信息，企业资质、安全认证等企业信息，进口登记证、入境货物检验检疫证明、海关报关单等追溯信息。能源企业供应链相对复杂，传统模式下，不同企业各自保存涉及己方的物资流、资金流、信息流等数据，缺乏透明度，各方都无法实现对于整个供应链的有效管理。一旦出现冒领或错领货品、货品假冒或不合格等情况，进行查证和处理的难度较大。而区块链提供了更加安全和可信的交易解决方案，能够帮助能源企业降低贸易参与方的核验成本，降低交易复杂性和交易成本，促进多方的快速交易，提升供应链的效率。区块链平台在链接商品所有权和转移关系的同时，还有效链接间接发生关联的上下游企业，使能源企业供应链生态系统更加完善。

2.绿证核发与追踪

“绿证”（Renewable Energy Credit，REC）是一种专门针对绿色、可再生能源提升环境水平的证明，用以衡量发电企业是否满足可再生能源组合标准（Renewable Portfolio Standard，RPS）。在西方，该信用由各个国家的标准委员会颁发。2017年1月，《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》发布，标志着我国绿色电力证书制度试行。绿证的购买方，实际上是获得了声明权，即宣称使用了绿色能源。绿证完成了项目信息的标准化，资格权属确认功能，但对资产的数据价值增值以及未来资产权属的分配和划拨过程中，提供风险增信未起到作用。要真正实现新能源资产数字化流通，就必须对数据的真实性、可靠性在不同节点上和依赖不同主体对其赋能。绿色证书可以通过基于区块链智能合约的绿色证书交易平台自动进行交易并进行记录。区块链技术可以验证该信用额的真实性，通过验证在能源生产源头提供的实时数据，区块链帮助能源效用公司创建一个真实的追踪链条，以显示可再生能源“从哪里来”“到哪里去”和“在哪里用”。该信用额还可以在不同发电主体之间交换，衍生出经济价值。

• 典型案例

Iberdrola利用区块链跟踪可再生能源

西班牙可再生能源巨头Iberdrola正在利用区块链技术追踪可再生能源，第一次试验项目是与Kutxa银行合作完成的，测试很成功。在试点期间，Iberdrola的技术平台监控了可再生能源从两个风电厂和一家发电厂输送到位于巴斯克地区和南部城市科尔多瓦的银行办公室的过程。该公司使用了能源网络基金会的一个开源区块链平台，旨在在试点项目中满足能源部门的监管、运营和市场需求。Iberdrola认为区块链能对能源产地证书的签发流程作出贡献，该证书能够使客户了解所使用能源的来源。这一去中心化的解决方案无需中间商，可以帮助能源产业增加透明度，同时削减运营开支。上面提到的试点可以改进石化产品的认证过程，提高产品的安全认证质量，此举每年可节省高达40万欧元的成本。

（五）能源金融产品创新

1.能源市场交易代币化

区块链中代币的产生衍生出一种新的融资形式——数字货币的首次公开募集（Initial Coin Offering，ICO）。在能源行业，代币的产生通常与新能源有关，例如，通过可再生能源产生1千瓦时电，就可以在可再生能源区块链平台中获得一定数额的代币资产。平台通过ICO的形式吸收资金，从而用市场的手段鼓励更多可再生能源接入到该平台中。通过绿色ICO概念与金融产品相结合，为能源创新，特别是为可再生能源市场带来革命性的变化。

Power ledger是一家区块链能源市场提供商，P2P能源交易平台。平台通过可交易和无成本的能量交易代币SparkZ，支持不断扩大的能源应用生态系统。这个系统在电能的生产者和使用者之间建立了直接的联系，他们可以直接进行交易，而不是通过一个充当中介的电力公司。该公司在初始代币发行期间募集了3400万美元，并获得了澳大利亚政府800万美元的资金支持。

• 典型案例

WePower：基于区块链的绿色能源交易平台

Wepower是一个绿色能源拍卖平台，该平台允许可再生能源生产商发行自己的能源代币筹集资金，其中0.9%分配给WePower的代币持有者。在这个平台上代币持有者有好多好处，一方面代币持有者可以优先访问WePower平台上的新能源代币销售拍卖，另一方面拥有的WePower代币越多，获得的能源分配就越多。在生产商建成能源厂之后，代币持有者可以使用这些代币量的能源，也可以重新投入平台进行再投资。WePower解决了当前可再生能源开发商的资金获得问题，并直接为最终消费者、任何类型的投资者和能源市场创造者提供对有利可图项目的投资。这是通过区块链上的智能合约以快速透明的方式完成的。此外，WePower与能源基础设施和能源交易市场相连接，以便记录区块链数据，如果平台上没有足够的需求，可以将能源交易和能源销售直接推向市场。基于这种模式可以准确记录生产能源的类型，推进绿色能源在市场的流动并提升透明度，从而减少排放到大气中的二氧化碳造成的污染。在Wepower存在的国家中，可再生能源成本已经低于传统能源，Wepower为全球发展可再生能源提供了可持续发展的经济激励路径。

2.供应链金融

供应链金融业务所有参与方（包括供货商、进货商、银行）都能使用一个去中心化的账本分享文件并在达到预定的时间和结果时自动进行支付，极大提高效率并减少人工交易可能造成的失误，从而在整个供应链条上形成一个完整且流畅的信息流，提升供应链管理的整体效率。根据麦肯锡的测算，在全球范围内区块链技术在供应链金融业务中的应用，能帮助银行和贸易融资企业大幅降低成本，其中银行一年能缩减运营成本约135亿～150亿美元、风险成本约11亿～16亿美元；买卖双方企业一年能降低资金成本约11亿～13亿美元、运营成本约16亿～21亿美元。随着能源大数据、云计算、区块链、人工智能、物联网、5G通讯等关键技术突破带来的多重驱动，传统能源供应链管理的效率将进一步提升，供应链金融也将实现高效能发展。业内表示，未来五年，供应链金融在能源产业融资占比将超过20%。

在能源领域，供应链金融可以为产业链上下游企业提供金融服务，同时有助于缓解上下游企业融资难的问题。目前，已经有一部分前沿金融机构和科技金融公司进入能源供应链进行产业布局，通过与物流公司、港口码头、地方交易中心等实体企业合作，尝试供应链金融新模式，为整个行业的发展注入了资金活水。能源供应链金融生态圈也逐步开始集聚。上海煤炭交易所作为智慧能源供应链的领军者，通过与各地方交易中心、港口物流枢纽、爱建信托、理业金服供应链等单位合作，共同构建了“煤贸金链”能源区块链联盟链。围绕能源供应链建立了完整的供应链金融产品和服务体系，为煤炭贸易上下游生产企业、贸易商提供了更多、更便捷的融资渠道。平台通过ICO的形式吸收资金，从而用市场的手段鼓励更多可再生能源接入到该平台中。通过绿色ICO概念与金融产品相结合，为能源创新，特别是为可再生能源市场带来革命性的变化。

（六）能源系统运行安全

区块链技术在网络与运营安全方面意义重大。随着物联网技术的发展，全球能源企业正在加大能源资产与信息技术的结合力度，越来越多的数据收集、处理和传输设备被安装，服务于企业的信息化管理和控制系统。中心化的数据管理方式应对外部攻击抵抗力较为脆弱，一旦系统被攻破，会对社会的用电、用能安全造成极大的威胁，对国家安全也会造成不可忽视的影响。而这些问题可以利用区块链不可篡改的特性，用于监控管网等基础设施调控、运行系统的完整性，在系统出现安全隐患时自动发布警告，避免人为失误，更好地保障基础设施的安全。

如国家电网区块链技术应用十大场景中的安全生产场景，该应用通过对安全监督、网络安全等设备信息、防御信息、告警机制的融合上链存证，链端检测可实现对作业网的全状态诊断，确保了安全事件可监测、可追溯。在网络安全防护领域，国网电商公司将网络安全设备、安全系统的数百万条日志数据上链存证，打造了系统告警机制。当日志数据被篡改时，系统立即告警，降低了潜在安全风险和隐患。

四、存在的问题与挑战

虽然能源区块链的发展情景乐观，但要想实现规模化发展还需要克服一些监管和技术难题。由于该技术还有待完善，有关规模化和安全性问题需要各相关方做进一步讨论。

（一）技术挑战

区块链技术的出现和应用到目前为止经历了10年左右的时间，但从技术上讲，当前区块链在计算效率方面难以满足能源系统产销实时性的要求，并且区块链的计算和响应能力也存在相应的限制。以区块链成果的应用比特币来讲，其系统吞吐量小，延迟高，并且区块存储容量低。这对于处理数据量巨大的能源行业来说，存在着相应的技术瓶颈与实际应用限制。未来区块链系统需要在吞吐量方面进行优化，包括在减少区块生成时间和区块确认时间等方面开展相关研究。

另一方面，与金融等区块链技术应用的热门领域相比，能源领域区块链技术的应用仍然相对较少、不够成熟。由于区块链技术新颖，能源领域应用规模小且分散，人们对区块链技术在能源行业应用的理解较为碎片化，缺乏整体认知。多数电网运营商对数字化技术的部署和应用的理解尚待提升，对涉及区块链和去中心化技术等更复杂系统的理解有限。

（二）信息安全问题

虽然区块链技术大大提升了数据篡改的难度，但依然存在遭受网络攻击等隐患。区块链技术中，允许节点在区块中加入自定义信息。若附加信息中包含恶意代码，将会对整个区块链网络产生影响。另外，区块链中的每个节点都会有一份完整的账本，对所有用户都公开透明，敏感信息容易被泄露。2017年多重签名的以太坊钱包Parity宣布了一个重大漏洞，这个漏洞会使多重签名的智能合约无法使用，该漏洞导致价值1.5亿美元的以太坊资金被冻结。无独有偶，2018年2月，新加坡国立大学、新加坡耶鲁大学学院和伦敦大学学院的一组研究人员发布一份报告声称，他们运用分析工具Maian分析了近100万个基于以太坊的智能合约，发现其中34200个合约含有安全漏洞，黑客有可能会利用这些漏洞窃取以太币或是冻结资产、删除合约。

（三）监管挑战

如果基于区块链相关技术开展分布式交易的探索，势必为市场角色带来转变，这一变化在管控层面尤为明显。所有的能源消费者都必须自行管理支出平衡，而不是进行集中式管理。同时计量运营商也不需要自己去做数据收集，因为所有的交易数据将自动记录在区块链当中。区块链作为一个去中心化的记账系统，篡改数据难度大与高度的隐私保护是其重要特点。但由于基于区块链的应用需要在法律框架中运行，因此司法机关及其他职能机关需要有相应的监管机制。鉴于区块链的设计初衷是构建一个完全去中心化的网络，因此并没有设计这样的监管机制。此外区块链自身的匿名性在保护用户隐私的同时也使得监管更加困难。

（四）专业人才缺乏

区块链技术是包含了数据库技术、密码学技术、P2P技术、数字认证等多学科融合的技术体系。在能源互联网中应用时，首先，区块链技术需要进一步结合能源互联网的相关业务模式。其次，还需要进一步结合金融交易相关知识。区块链是新兴的计算机技术，将区块链技术应用到实际中，需要大量对编程、计算机科学和区块链概念有深入了解的专业人员。同时，区块链技术还很新颖，人才市场上缺乏相应的专业人士开展对区块链技术的研究。因此，对于希望利用区块链技术的能源行业来说，专业的区块链团队应用开发人员十分缺乏。复合型人才的缺失是区块链技术在能源互联网中进一步推广的一大瓶颈。

五、思考与建议

从实践进展来看，区块链技术在商业中的应用还处于布局、试点和测试早期发展阶段：一方面能源领域对于区块链技术本身的认识滞后于金融等其他领域，另一方面大部分应用项目规模较小，且多数属于实验性质，很多应用场景和技术问题仍处在摸索阶段。现阶段探索区块链技术在能源电力领域的发展途径，还需在能源区块链探索应用、标准建设、监管体系、盈利等方面进一步发展和完善。

（一）

实现区块链和传统产业实体经济的深度融合

区块链技术最主要的作用应该回归实体经济，真正帮助实体经济缩减交易成本，提高效率的同时营造可信的商业环境。目前，IBM融资公司与4000多位合作伙伴每年结算现金440亿美元，处理发票290万笔，通过区块链技术每年可节省流动资金1亿美金。如果区块链能和实体经济结合，尤其是与油气这样重要的实体经济行业实现深度融合，将极大推动传统产业升级，提升社会运行效率。需要注意的是，推动区块链与实体经济深度融合的同时，要避免出现“一哄而上”的现象，注意防范因为区块链应用可能引发的对传统机构管理、商业运营等模式的冲击，以及操作陷阱、技术垄断等潜在风险。

（二）

找准应用场景，推动示范落地

区块链技术不仅是基于技术的创新，还是科学、技术、场景的三螺旋运算，这个行业分为搞技术的平台方和搞应用的场景方，平台方是加强底层基础设施在性能、灵活性和安全性等方面的能力建设，技术上没有太多创新的地方，百万级投资就可以搭建平台。而应用和场景的价值最大，能源电力行业在推动区块链技术发展的同时，要认真研究究竟哪些行业问题和痛点适合由区块链技术优先解决，攻克核心应用场景，做出总体排序。然后把区块链服务平台化，集中力量做实项目，从而加速定制化的区块链应用落地生根。

（三）

加强区块链技术的基础研究和应用基础研究

与金融等区块链技术应用的热门领域相比，能源领域区块链技术的应用仍然相对较少。从已经报道的相关新闻内容来看，能源领域目前的100多个区块链使用案例中多数实践仍处于能源价值链的早期阶段，主要是在微电网、小规模多余能源管理、P2P能源交易领域、电动汽车充电及支付等方面。而能源领域最具应用潜力的电网优化运行、能源交易代理、能源互动与转换、能源应用管理、能源安全等方面的应用还未看到实质性进展。国家层面应鼓励大型能源企业密切跟踪区块链技术的发展趋势，加强行业内外协作攻关，强化能源区块链基础研究，明确其作用方向和技术机理，解决现有技术应用存在的问题，为区块链应用发展提供安全可控的技术支撑。

（四）

发挥大企业资源优势，鼓励开展先行先试

能源领域区块链技术的发展离不开企业创新主体发挥作用，特别是能源行业中的大企业。由于能源领域的中心化特征比较明显，且业务流程复杂繁琐，所以行业内处于重要地位的大企业会对可能具有颠覆性的前沿技术小心翼翼。从国际经验来看，区块链技术在能源领域的应用离不开大企业的先行先试，能源大企业应积极与区块链技术的初创企业合作，比如成立实验室为业内小企业搭建平台，通过行业区块链联盟、行业基金会等形式共同推进相关项目的实验和落地。此外，大型能源企业应积极开展能源区块链技术的技术创新，及早推进相关技术应用项目的落地实施，以区块链技术在能源领域中的一个业务环节应用为切入点，从小做起，以小博大，形成更多的成功用例，构建和谐稳定的企业应用生态。■

参考文献

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原文首发于《能源情报研究》2020年2月