區(qū)塊鏈在電力行業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景探討

近年來(lái)國(guó)家電網(wǎng)也在頻頻布局區(qū)塊鏈技術(shù)，并結(jié)合電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)區(qū)塊鏈在電力行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了深入探索。當(dāng)區(qū)塊鏈與電網(wǎng)系統(tǒng)碰撞后，能激發(fā)出哪些火花呢？

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IOT）技術(shù)的高速發(fā)展和分布式能源的普及，電力已具備成為成熟數(shù)字資產(chǎn)的基本條件，進(jìn)而催生了社會(huì)對(duì)交互式能源（Transactive Energy） 的需求?！敖换ナ侥茉础埃櫭剂x，是能夠在既有電力系統(tǒng)中管控能源生產(chǎn)，能源消耗，能源流向和能源交換，并基于經(jīng)濟(jì)學(xué)和現(xiàn)代控制技術(shù)的科學(xué)管理方法。簡(jiǎn)而言之，交互式能源的核心是對(duì)電力這一數(shù)字資產(chǎn)的流通和交易進(jìn)行系統(tǒng)化管理，而區(qū)塊鏈的分布式特性，及其具體應(yīng)用（如智能合約）對(duì)于數(shù)字資產(chǎn)交易效率的提升則與交互式能源的核心理念不謀而合，為交互式能源的實(shí)施落地提供了切實(shí)可行的解決方案?！猅okenInsight《區(qū)塊鏈賦能電網(wǎng)系統(tǒng)研究初探》

一、全球能源態(tài)勢(shì)

當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的依賴(lài)程度不斷增加，生態(tài)和環(huán)境對(duì)能源發(fā)展的約束越來(lái)越強(qiáng)，能源安全問(wèn)題受到國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注，新一輪能源技術(shù)革命正在全球范圍孕育和發(fā)展。

為應(yīng)對(duì)復(fù)雜的能源安全形勢(shì)，解決能源開(kāi)發(fā)使用帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境包括全球氣候變化問(wèn)題， 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，許多國(guó)家高度重視能源科技創(chuàng)新，積極開(kāi)發(fā)新一代能源技術(shù)，以期通過(guò)能源技術(shù)的突破，促進(jìn)新能源和可再生能源開(kāi)發(fā)利用，提高能源開(kāi)發(fā)利用效率，構(gòu)建可持續(xù)供應(yīng)的能源體系。

在能源輸送領(lǐng)域，各國(guó)大力加強(qiáng)資源的優(yōu)化配置，提高能源運(yùn)輸系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和互動(dòng)能力，保障能源的安全輸送。特高壓等大容量輸電技術(shù)、大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)、可再生能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)是能源輸送領(lǐng)域技術(shù)革命的核心內(nèi)容。

在能源消費(fèi)領(lǐng)域，各國(guó)不斷提高能源使用效率，在交通等領(lǐng)域逐步見(jiàn)電力對(duì)石油的替代。高效節(jié)能技術(shù)、以電動(dòng)汽車(chē)為代表的新能源汽車(chē)技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

新一輪能源技術(shù)革命，將是一次以技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，以電力為中心，以能源系統(tǒng)智能化為方向，以?xún)?yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、促進(jìn)節(jié)能降耗、共享社會(huì)資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的深刻變革?？傮w來(lái)看，新能源和智能電網(wǎng)發(fā)展將成為新一輪能源技術(shù)革命的重要推動(dòng)力量。

二、中國(guó)電力市場(chǎng)現(xiàn)狀

能源交易市場(chǎng)的崛起、分布式能源的普及、能源浪費(fèi)現(xiàn)象日益嚴(yán)重、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展、碳排放管控以及共享經(jīng)濟(jì)的成熟推動(dòng)了交互式能源發(fā)展。電力交易市場(chǎng)化進(jìn)程加快，分布式光伏基礎(chǔ)設(shè)施搭建進(jìn)入成熟階段，交互式能源需求加劇，這就是我國(guó)電力市場(chǎng)的現(xiàn)狀。

電力交易市場(chǎng)已初具規(guī)模，市場(chǎng)化進(jìn)程加速

目前，全國(guó)已有超過(guò)30 家國(guó)家級(jí)和省級(jí)電力交易中心注冊(cè)運(yùn)行，電力交易中心市場(chǎng)主體包括發(fā)電公司，售電公司以及用電用戶(hù)。其中，發(fā)電公司多為國(guó)有控股或國(guó)家全資持有；售電公司情況則有所不同，民營(yíng)售電公司已在市場(chǎng)中具有一定規(guī)模。以廣東電力交易中心為例， 參與交易的售電公司具體情況如下圖所示。

電力交易方面，2017年1-9月，國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)公司和內(nèi)蒙古電力公司所屬區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)銷(xiāo)售電量合計(jì)37079 億千瓦時(shí)，其中市場(chǎng)化交易電量為11621億千瓦時(shí)（包括省內(nèi)市場(chǎng)交易和省間市場(chǎng)交易）占電網(wǎng)總銷(xiāo)售電量比例（銷(xiāo)售電量市場(chǎng)化率）超過(guò)30％，創(chuàng)歷年新高，該比例有望在接下來(lái)幾年中持續(xù)增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)如下圖所示：

不僅如此，我國(guó)的分布式光伏已具備一定規(guī)模，裝機(jī)總量增長(zhǎng)放緩，分布式光伏市場(chǎng)進(jìn)入調(diào)整和規(guī)范階段。

截至2017年12月，中國(guó)可再生能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)量為6.5億千瓦，占全部電力裝機(jī)的比重約為36.6％，可再生能源發(fā)電裝機(jī)量成分占比如下圖所示：

三、區(qū)塊鏈在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈可能成為一種跨行業(yè)的突破性技術(shù)，改變社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。那當(dāng)區(qū)塊鏈與電網(wǎng)系統(tǒng)碰撞后，又能激發(fā)出哪些火花？幫助企業(yè)創(chuàng)造出哪些新應(yīng)用？

隨著電力交易市場(chǎng)化進(jìn)程的推進(jìn)，越來(lái)越多的市場(chǎng)主體參與到市場(chǎng)中，主體之間，逐漸形成了龐大而復(fù)雜的交易系統(tǒng)，為國(guó)家電網(wǎng)的監(jiān)管帶來(lái)了挑戰(zhàn)。針對(duì)電力和交易系統(tǒng)，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，有如下解決方案：

今年8月22日，國(guó)網(wǎng)區(qū)塊鏈科技（北京）有限公司正式揭牌成立，入駐中關(guān)村科技園西城園。國(guó)網(wǎng)電商公司稱(chēng)，區(qū)塊鏈技術(shù)形態(tài)與國(guó)家電網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)高度契合，能夠推動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)互信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效共享，提升風(fēng)險(xiǎn)防范能力，有效解決泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中面臨的數(shù)據(jù)融通、網(wǎng)絡(luò)安全、多主體協(xié)同等問(wèn)題。

1、寧波市：基于區(qū)塊鏈的停電保險(xiǎn)

10月30日，浙江寧波供電公司完成基于區(qū)塊鏈技術(shù)的停電保險(xiǎn)產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)搭建，并進(jìn)行功能測(cè)試?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的停電險(xiǎn)研發(fā)推廣應(yīng)用已被列為《國(guó)家電網(wǎng)有限公司區(qū)塊鏈技術(shù)研究與試點(diǎn)應(yīng)用2019年工作方案》八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一，將填補(bǔ)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的電力金融產(chǎn)品市場(chǎng)空白。英大財(cái)險(xiǎn)公司已開(kāi)展該保險(xiǎn)產(chǎn)品的精算工作。

寧波供電公司與英大財(cái)險(xiǎn)公司共同合作“鏈無(wú)憂——基于區(qū)塊鏈技術(shù)的停電險(xiǎn)”項(xiàng)目。通過(guò)利用區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)、不可篡改等特征，將電網(wǎng)停電等數(shù)據(jù)放入?yún)^(qū)塊鏈，一旦投保用戶(hù)發(fā)生停電，保險(xiǎn)公司無(wú)須人工現(xiàn)場(chǎng)核損，即可基于鏈上數(shù)據(jù)按停電時(shí)長(zhǎng)自動(dòng)實(shí)時(shí)理賠。

2、嘉興市：基于區(qū)塊鏈的光伏補(bǔ)貼試點(diǎn)應(yīng)用

依托國(guó)家能源局“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項(xiàng)目——“嘉興市城市能源互聯(lián)網(wǎng)綜合試點(diǎn)示范項(xiàng)目”，國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司在嘉興海寧進(jìn)行光伏補(bǔ)貼業(yè)務(wù)的試點(diǎn)驗(yàn)證，研發(fā)了區(qū)塊鏈網(wǎng)關(guān)用于光伏發(fā)電數(shù)據(jù)的采集，并在嘉興海寧分布式光伏用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)部署了8套區(qū)塊鏈網(wǎng)關(guān)，初步實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈的光伏發(fā)電數(shù)據(jù)采集。此項(xiàng)目探索了從采集設(shè)備端直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶(hù)、監(jiān)管部門(mén)等相關(guān)方。

3、高盛：用區(qū)塊鏈構(gòu)筑分布式智能電網(wǎng)

2016年，高盛集團(tuán)做了關(guān)于區(qū)塊鏈的深度研究報(bào)告——《區(qū)塊鏈：從理論走向?qū)嵺`》。

區(qū)塊鏈會(huì)帶來(lái)一個(gè)去中心化的能源市場(chǎng)，不僅極大地推動(dòng)分布式能源方面的投資活動(dòng)，也會(huì)將電力收入再分配給新的市場(chǎng)參與者（也就是說(shuō)不再是給公用事業(yè)公司），這是一個(gè)25-70億美元的巨大市場(chǎng)。

2016年4月，在紐約的布魯克林，一家名為L(zhǎng)O3 Energy的創(chuàng)業(yè)企業(yè)已經(jīng)建立了這樣一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的P2P能源銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)，安裝了屋頂太陽(yáng)能的家庭可以在沒(méi)有當(dāng)?shù)仉娏颈O(jiān)督的情況下向同一條街上沒(méi)有安裝屋頂太陽(yáng)能的鄰居出售他們生產(chǎn)的電力。

就在2019年11月21日，美國(guó)佛蒙特州（Vermont）最大的電力公司正在使用區(qū)塊鏈平臺(tái) LO3 Energy 試點(diǎn)新能源市場(chǎng)項(xiàng)目，在綠山電力公司（Green Mountain Power，GMP）的推動(dòng)下，在未來(lái)5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)100%可再生能源的目標(biāo)的同時(shí)，擁抱區(qū)塊鏈技術(shù)。

GMP 的這個(gè)項(xiàng)目名為 Vermont Green，將于12月3日通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用程序向GMP的220612名客戶(hù)提供服務(wù)。它允許佛蒙特州人購(gòu)買(mǎi)和出售可再生能源，并使用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)他們的交易。

4、電動(dòng)汽車(chē)充電樁網(wǎng)絡(luò)

今天（2019年11月22日），特斯拉發(fā)布了旗下首款電動(dòng)皮卡——Cybertruck。大眾的目光再次聚焦在了電動(dòng)汽車(chē)上。

未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的普及，將會(huì)進(jìn)一步增加對(duì)充電樁的需求，而充電樁分布式的特性也為電網(wǎng)對(duì)于充電樁網(wǎng)絡(luò)的集中管理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。可是如今，一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題擺在我們面前，目前，世界各地的充電樁主要分布于加油站，停車(chē)場(chǎng)等預(yù)先建設(shè)好的基礎(chǔ)設(shè)施中。

對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航最直接的影響就是用戶(hù)的體驗(yàn)，也就是是否能滿(mǎn)足日常生活的使用。特斯拉的續(xù)航可以達(dá)到600多公里，在有些測(cè)試中甚至可以達(dá)到近1000公里。但由于充電樁基礎(chǔ)設(shè)施的搭建遠(yuǎn)未達(dá)到傳統(tǒng)加油站的普及程度，使用電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行長(zhǎng)途旅行，仍然只是一個(gè)空想。

因此，充電樁網(wǎng)絡(luò)的搭建有巨大的潛力，民營(yíng)充電樁將有效的彌補(bǔ)集中式充電樁帶來(lái)的不足，加速充電樁網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。而且，充電樁基礎(chǔ)設(shè)施搭建的同時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)管理方案也應(yīng)該進(jìn)行。充電樁網(wǎng)絡(luò)有著分布式的特性，傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)管理充電樁網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，將面臨數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和時(shí)效性的挑戰(zhàn)；不僅如此，充電樁網(wǎng)絡(luò)不止涉及物理上的電力傳輸和店里信息傳輸，還牽扯到交易的傳輸，這也為傳統(tǒng)方式搭建充電樁網(wǎng)絡(luò)后端基礎(chǔ)架構(gòu)增加了難度。

而區(qū)塊鏈為充電樁網(wǎng)絡(luò)的管理提供了絕妙的解決方案，區(qū)塊鏈自身的分布式特性；對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸安全的保障和不可篡改的特性；對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易系統(tǒng)的成熟解決方案符合當(dāng)前充電樁網(wǎng)絡(luò)的需求。