区块链+能源:乌托邦愿景还是未来蓝图?

文/尹宁

出品/陀螺研究院

近日,印度电力公司Tata Power DDL宣布参与基于区块链的太阳能交易试点项目。据悉,此次试点将与澳大利亚区块链公司PowerLedger和印度智能电网论坛(ISGF)进行合作,检查通过区块链或连接到智能电网的太阳能电池板分布式网络进行能源交易的可行性。实际上,这已并不是区块链首次运用于能源产业当中,早在2016年4月,两名美国布鲁克林居民通过使用基于区块链的能源交易APP,成功跃过电力公司完成了首笔由区块链系统驱动的电力交易。

Tata Power DDL 资料来源:百度搜图

近年来,随着各国对于能源安全重视度的持续提升与清洁能源技术的不断发展,传统化石能源向新能源的转变趋势凸显,分布式能源这一运作高效的能源利用模式呼声不断,区块链+能源成为冲击当下能源中心化市场格局的一匹黑马,也因此备受市场关注。但对于庞大而复杂的能源行业而言,也有不少人认为分布式能源更带着一种乌托邦的神话色彩,恐难以在现实中实现。那么,区块链在能源市场中有哪些应用?基于区块链的能源互联网是否能够实现?

我国传统能源体系特点

能源,事关一国安全发展重要的组成部分,也是产业链条纵深度最复杂的行业之一。从能源种类而言,其包括煤炭、石油、天然气、水力、风力等不同类型的原始来源,而从能源的后续加工,则涵盖矿石采购、设备购置、冶炼、发电运输等多个环节,产业主体分类庞杂,复杂程度极高,产业的投入金额也在众多产业中名列前茅。

正因于此,能源产业是高度依赖劳动、资金、土地、技术等禀赋的行业,能源市场竞争历来呈现出寡头格局,经营权一般都由几大极具实力的公司掌握。以我国为例,我国目前主要形成了火电为主,水电、风电、核电、光电为辅的能源结构,能源经营权大多位于国网、中石化、南方电网等大型国企手中,交易模式一般为统购统销,具有较为浓厚的中心化官僚色彩。而在监管上,能源行业也强调监管机构的集中、统一化的管理地位。

此外,以电力为核心的能源行业在市场规则层面与其他行业有着明显的差异性。能源的运输安全运行的前提需要从用电负荷与发电供应的供需两维度进行考虑,若出现较大程度的供需不对等,电力系统将会运输异常,甚至于大规模断开,直接影响到能源系统的循环与运转。基于此层面的考虑,能源供应商对供需信息撮合的要求非常高,对信息撮合中介存在高度依赖性,使得区域中心化中介存在成为了必然。中心化中介天然呈现垄断性,并与能源交易直接利益相关,也为能源市场寡头固化奠定了基础。

在此情况下,我国能源行业存在显著的三大特征,即电力损耗大、市场机制透明度较低以及再生能源结构占比不足。

能源行业存在难题 资料来源:公开资料

区块链如何应用于能源行业当中?

区块链作为密码学、智能合约、P2P通信等多种技术通过独创性的组合及创新,实现了利用技术的手段和机制,使每个区块链参与节点能够信任各个参与方共识的结果,进而信任链上节点的行为和数据,共同构建一个去中心化的信任环境和价值传递的网络,在主体众多、流程繁杂的能源行业中应用广阔。

具体而言,目前区块链在能源行业中的应用主要集中于三个领域,分别为分布式电力交易、主体生态系统构建以及能源智能化调度。在分布式电力交易中,较为典型的应用则是前述提到的环保太阳能交易。不同于传统能源交易须经过电力公司、电网中介等中心化机构,分布式能源构建了一个基于区块链的新能源计量、登记、管理、交易与结算的去中心化系统,真正将电力下放于个人手中,消费者所有用点数据均直接上链,并储存于共同账本中,可通过共享账本实时获得家庭发电量与供电量,不仅杜绝了偷电、漏电、信息不透明等行为,进而通过区块链节点通信点对点出售个人屋顶上的剩余太阳能,实现能源的市场化交易。通过描述看出,此种应用更适用于以新能源为主导的能源供应中,原因是由于再生能源的获取较为便捷,以家庭为单位收集也较为简单。

基于区块链的能源交易平台示意 资料来源:国家电网

在主体生态系统构建,区块链的运用则侧重于可信环境的构建。尽管能源企业头部效应明显,但正如此前提到的,能源行业业务错综复杂,决策权集中也直接导致了效率的降低,一方面,企业内部流程化管理创新难度较大,另一方面,企业外部协作伙伴众多,信任成本高。而区块链可通过节点上链营造可信环境,并借助智能合约来自动触发交易流程,从而在众多决策参与者的情况下下实现大幅度提升交易执行效率。同理,内部的管理流程也可通过自动执行进行优化创新。一般而言,此种应用模式在能源区块链中更为常见。

而能源智能化调度,则与区块链在数据流通中的运用有较为直接的关系。通过数据上链与共享账本,整个能源产生、加工、运输、交易的数据都将不被篡改的记录下来,继而凭借数据的智能化分析,单个节点数据分割,能源则可以进行智能化调控与调度。尤其是在设备发生故障时,其余节点数据的快速响应可以立刻辨别故障点,并自动推送至维修处安排闲时检修人员,这与传统的设备故障之后花费大量时间排查、再经由中心安排维修人员有较大的差异。

能源区块链在我国的发展历程与应用情况

从发展历程而言,我国能源区块链于2015年左右启动,发展至今仍处于早期阶段。2016年,“能源互联网的规划、运行与交易基础理论”被相关文件界定为“智能电网基础支撑技术”项目下的基础研究类题目,实施周期为5年,理论探索开始。同年,我国首个区块链能源实验室的成立,并推出了能源区块链主链Demo,标志者我国在能源区块链的实践探索开端。2018年4月13日,国家知识产权局公布名为“关于区块链的电力交易管控方法及装置”的专利申请。2018年4月27日,国家电网公司科技项目《区块链技术在能源互联网的应用研究》中期督导会在杭州举行。此后,我国能源区块链逐步进入快车道发展。

而在具体应用方面,相较于国外PowerLedger、Endesa、Shell等公司较为活跃的尝试,在较为僵化的市场体制与稍显落后的数字化技术双重影响下,我国分布式能源发展仍较为初期。但由于区块链在生态构建、提升企业内部管理效率中的突出作用,仍有不少知名的能源企业以此作为其改革创新的切入口。

以国家电网为例,作为我国电力行业的龙头企业,国家电网正积极探索区块链在电力能源行业的应用,在新能源云、电力交易、优质服务、综合能源、物料采购、智慧财务、智慧法律、数据共享、安全生产等十大应用场景中均率先开展了区块链应用,形成了一系列可推广可复制的区块链应用案例。

国家电网布局的区块链应用落地案例 资料来源:国家电网

南方电网积极探索区块链技术在电力等能源资源领域落地,2019年12月在深圳完成全国首个基于区块链的数据“共享网络”科技项目,并在珠海开展了基于区块链技术的绿色电力证书交易平台的试点示范。

中国石油化工集团有限公司则从2017年开始就区块链与业务创新结合进行研究,2018年就构建了首条石化私有链,并于同年首次使用区块链技术出口汽油,降低了20%-30%的财务成本。2021年1月,与信任度科技联合上线了区块链电子档案平台以及企业主动防御司法存证服务,大幅度降低了企业在数字化经营中的电子数据管理成本,有效保障了各项业务开展过程中的合规性。

中石化企业主动防御司法存证服务 资料来源:信任度

中化能源股份有限公司与建设银行联合申报的区块链数字仓单平台也于2020年9月27日完成了我国石化行业首笔区块链数字仓单质押融资业务,从申请到银行拨付放款仅仅用了不到1天的时间,借贷成本下降40%,整体效率提升明显。

此外,从技术提供方来看,除传统的阿里、腾讯、百度、平安等业务线广泛的技术提供方外,诸如能信科技、融链科技此类专门聚焦于能源区块链的技术服务商也开始涌现。

结束语

尽管由于市场规则与行业特性的客观要求,能源区块链仍面临着较大的阻力,理论上的分布式、去中心化能源难以在大范围实现。但不可否认的是,过度中心化天然伴随的管理僵化、效率低下对于区块链这一技术又产生了新的需求。从市场角度,能源区块链市场前景广阔,全球市场研究和战略咨询公司Global market Insights数据显示,到2025年,区块链在能源市场的市场价值将从目前增长到30亿美元。

而从政策视角,回到我国,早在2015年,国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,就曾提出推进能源生产和消费智能化,建设分布式能源网络,发展基于电网的通信设施和新型业务。此后,我国更是发布《关于加强能源互联网标准化工作的指导意见》、《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见(征求意见稿)》等一系列政策促进清洁能源与能源互联网的发展。而近日发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,也明确指出,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,构建基于5G的应用场景和产业生态,在智能交通、智慧物流、智慧能源、智慧医疗等重点领域开展试点示范。可以看出,我国对于清洁能源与能源数字化的改革已是势在必行。

可以预见,随着清洁能源理念与技术的不断发展,在市场与政策的双重刺激下,我国能源区块链将会迎来新一轮的发展高峰。但在这波浪潮中,人人皆能源公司的美好愿景是昙花一现的空中楼阁还是近在咫尺的未来,或许仍将拭目以待。

参考文献:

中国电力市场与能源未来:区块链+能源:昙花一现的碰撞?

中国社科院:中国能源发展的几个主要问题和思考

全国能源信息平台:我国一次能源生产总量居世界首位 煤炭仍是基础能源

杜玥霞:深度解析|国家电网在区块链领域发力十大场景

陀螺财经:陀螺产业区块链第八季 | 中石化-企业主动防御司法存证服务

陀螺财经:陀螺产业区块链第八季 | 中石化-区块链电子档案

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