大家好，我是能源區塊鏈實驗室創始合伙人、信達證券首席區塊鏈專家、首席能源互聯網研究員曹寅。能源區塊鏈實驗室是全世界唯一的能源區塊鏈應用研究實驗室，也是HyperledgerProject唯一的能源行業成員。很高興今天在鈦坦白跟大家交流。
能源行業的發展趨勢
現在都在提倡能源互聯網，而能源互聯網的背景是未來能源行業的發、輸、用、儲以及金融交易等環節都會發生巨大變化。
發電。未來會從現在單一的集中式的大型電源過渡到集中式電源和分布式電源相互和諧存在，在部分可再生能源資源稟賦比較好的地區，分布式可再生能源甚至可能成為主電源。那時候就會帶來問題，因為分布式的可再生能源的管理比較困難，比如風電、光電等大規模隨機性自然能源，比現在的大型火電、大型核電管理的難度更高。
輸電。因為電源在發生變化，電網自然也會發生變化。電網的變化是因為大量分布式可再生能源，使電網的拓撲結構會從現在遠距離、高電壓、大型甚至是跨國的超大型電力網絡，變成既有超大型的特高壓網絡又有區域級別的小型微型網絡共存的一種新的電網拓撲結構。
消費。能源消費將是在能源互聯網當中最重要的板塊，消費者在能源互聯網時代其角色將不僅僅是單純的消費者，而是以另外一種新的形態出現，稱之為prosumer。就是既是生產者(Producer)又是消費者(Consumer)，拼在一起就是產銷者(Prosumer)。未來，消費者既可以通過自有的分布式可再生能源來發電，更重要的是還可以通過智慧能源解決方案，提供用戶側的負荷資源參與需求側響應。消費者可以通過需求側響應計劃，積極的參與社區需求側響應項目，還可以作為虛擬電廠成員加入虛擬電廠項目，同時還可以通過電動汽車、儲能設施，返售電給電網。
儲能。以前儲能主要指的是抽水蓄能電站這種大型儲能，但是隨著現在電化學技術的快速發展，以及電動汽車快速發展之后，電化學電池的產量快速上升，使得儲能用電池成本也快速下降。儲能在很多區域已經有了經濟使用價值。比如在一些可再生能源資源特別豐富，同時電力價格比較高的地區，布置電化學儲能電池就可以電價套利，為投資者以及儲能所有者帶來經濟收益。
未來整個能源價值鏈會和以前不同。總結一下：發電端隨機性增加，同時也會分布化;電網的拓撲結構也會隨著電源的分布化和隨機化而發生變化;消費者角色將前所未有的在整個能源行業的價值鏈當中被突出，成為真正的價值鏈推動者和價值鏈龍頭，通過各種各樣的智慧能源方案成為prosumer，與電源和電網進行良性的有效互動;儲能作為電力價值鏈上的新環節，會成為很重要的緩存和硬盤的角色。
能源行業為什么需要區塊鏈?
剛才我講的這些看起來很美好，但是具體操作起來，電力從業者比如電網公司、專門的調度機構，以及包括能源局、發改委、地方的監管部門，就會覺得很頭疼。因為新的電力價值鏈需要新的技術，更需要新的體制以及商業模式來支撐，但目前來看，這些其實還是跟不上技術的變化。這就導致了在中國，雖然有大量優質的可再生能源，但是現在西部和北部的風電站和光伏電站經常棄風、棄光、限電，把優質資源浪費。同時，消費側這方面，在東部地區，比如北京、上海、深圳這些中國的核心經濟地區，電價又一直居高不下。像上海，平均的工業電價基本上是一塊錢，一塊錢一度電看起來好像不是特別的高，但是如果說同美國甚至說同其他的一些發展中國家比起來，工業電價是倒掛的，其實是違反常態的。所以說在未來新的能源行業形態中，技術很重要，但是相應的市場機制也非常重要，這就是目前能源互聯網所缺乏的。
我作為“中國能源互聯網行動計劃”的參與者之一，參與過相關研究，當時寫該計劃的時候其實就考慮了很多機制設計的問題，也提到過“綠幣”，相當于是區塊鏈技術在能源互聯網里面的應用，但是因為當時區塊鏈技術并不成熟，就沒有把區塊鏈作為能源互聯網的一種技術解決方案放到行動計劃里面。但是我個人一直認為，區塊鏈和能源互聯網是天作之合。
能源互聯網作為一種解決方案，其實是難以落地的，因為現在所推行的能源互聯網的理念和概念其實有非常多的缺陷。就拿能源互聯網提倡的五大特點來分析：
精確計量。計量室對于現在各種能源系統運行狀態的廣泛數字化感知是控制的基礎，是能源信息化的源頭。但是，精確計量可以做到，如何保證不同參與主體對于計量數據的共識信任?
泛在交互。在能源互聯網系統中，能源信息要做到無阻的流動，傳感器設備和主體之間要形成充分的交互，實現主體和主體之間的交互，人和系統，人和設備之間的交互。但泛在交互的前提是信任，在信任薄弱的前提下，如何實現不同法人主體的設備和系統之間的數據調用以及互操作?
自律控制。設備和系統要做到基于本地指令的動態響應，其目的就是要提高系統的運行效率和可靠性，這是為了應對在能源互聯網當中大量的分布式本地能源。利用本地信息實現快速的系統控制以及調度指令的下達稱為自律控制。但是問題就來了，在自動化系統中，誰對外部數據和指令簽發信任?如果采信外部數據，執行指令之后發生事故或造成損失，誰來承擔責任。
優化決策。未來的能源互聯網的時代中，誰是決策主體?如果還是以目前中心化的信息采集-分析判斷-指令傳達的流程進行決策，那如何杜絕中心主體從自身利益出發，濫用決策權限，損害其他主體利益?畢竟這樣的事情一直在發生。如果采用分布式決策，大量能源互聯網設備之間直接點對點交互，需要多次復雜迭代，取得共識的效率極低，甚至還可能會導致死循環無共識。
廣域協調。廣域協調指的是能源系統的參與者之間通過廣域協調形成有效的機制，提供合理的信號，激勵在系統內和系統外的參與者，然后基于自身利益以及整個系統的利益最大化，協調互動和博奕的行為稱為廣域協調。問題又來了，協調的前提是取得相關主體之間的共識，在信任脆弱、主體間關系錯綜復雜的條件下，如何低成本高效率的取得共識?更何況是在不同價值域之間取得共識，協調利益。
那么，區塊鏈如何解決能源互聯網1.0時代的這些不能落地的問題?
從精確計量升華到保護隱私、可信計量：數據布置在區塊鏈上，確保不可篡改，公私鑰結合的非對稱加密保護隱私。
從泛在交互升華到強制信任，泛在交互：以可信計量為基礎，通過區塊鏈構建能源互聯網交互主體之間的低成本的信任傳遞鏈條，實現基于信任的能源互聯網主體間互操作性。
從自律控制升華到虛實一體、智能自律控制：通過鏈上代碼，實現以智能合約為表現形式的邏輯功能，并結合區塊鏈技術+大數據技術+人工智能技術，設計可信任的預言機制對外部數據簽發信任，然后輸入智能合約，執行邏輯過程，產生可信任的本地指令，在本地完成應對隨機外部環境變化的控制過程。
從優化決策升華到間接民主、分布決策：基于區塊鏈部署的能源互聯網設備間點對點交互，形成分區局部共識，再實現分區間共識，避免大量分布式設備之間為了產生直接共識而導致的復雜迭代和死循環無共識，從而可以在實現分布式決策的同時又可以兼顧效率。
從廣域協調升華到集群智能、廣域融合：以區塊鏈為工具，以低成本信任傳遞為手段，實現在能源互聯網中不同能源主體，以及不同能源系統之間的能量流、信息流、資金流的強耦合，進而將不同主體和不同系統化零為整，融合為一個能源互聯網超級主體，在廣域內形成集群智能。
通過區塊鏈完全可以把目前能源互聯網概念升華到能源互聯網2.0時代新形態。而且，區塊鏈技術其實和能源互聯網有非常強的內在一致性：
第一，都強調去中心化，比如能源互聯網中電源的分布式，以及消費者及生產者之間的新關系，其實都是去中心化在能源行業的著重體現;
第二，都有自治性或者說自律性，在能源互聯網里面也特別強調系統和設備以及主體的生態化自治運行，和區塊鏈的自治性是完美的結合;
第三，都重視市場化，區塊鏈本身是一種金融科技，它和未來能源互聯網的市場化和金融化是天作之合;
第四，智能化、合約化，未來基于自律控制的智慧能源系統里面大量的調度行為、交易行為以及交互行為和其他決策行為都是基于環境數據的自動出發的。而其邏輯代碼早在設計的時候就已經嵌入進去了，這和區塊鏈的智能合約完全是一脈相承。
海外的能源區塊鏈應用
相信很多研究區塊鏈或能源的朋友，都研究過美國的布魯克林區塊鏈微網售電項目，這是在比微網還小的納網里面做的，才10戶人家的區塊鏈的點對點售電的光伏項目。10戶人家的屋頂上都裝了幾塊光伏組件，形成了十個節點的小型區塊鏈。這個項目是基于以太坊開發的，再通過用戶節點和節點之間的交互，形成了基于區塊鏈的售電應用。該項目目前還沒有看到運行測試的結果和報告，但我覺得這代表了一種方向。
不過這種應用會有約束性：
第一是政策約束性。舉個最簡單的例子，在這個售電項目當中，如何開發票?這是很典型的中國問題，美國人根本不考慮發票這種問題的，最多搞個invoice給你，但是在中國，售電公司不開發票，別人得跟你急;其次是電力銷售的牌照，你就算是賣一度電也是售電，而現在的《電力法》非常明確地規定，只有電網公司才可以售電。所以說如果你把屋頂上的電通過區塊鏈賣給你鄰居，在中國就是非法售電。
第二是技術約束。在十戶人家組成的超小型的納網里面，可以實現這樣分布式光伏的點對點售電，但微網會大很多，如何來實現可擴展性?同時，要實現的不僅僅是光伏售電，還有儲能售電、電動汽車售電，甚至還有售氣、售水、售熱等不同能源品種之間互相的銷售。此外，這樣的成百上千戶的微網用戶如何布置節點?其實是很難的，因為在區塊鏈里節點數量的增加帶來的布置難度是指數級別上升的。
第三是安全問題。電力、能源不像其他的行業，最主要的屬性不一定是TPS，反而是安全性、可靠性、魯棒性。目前的信息安全解決方案，我相信肯定不適用于未來基于區塊鏈的電力信息網絡。
所以，包括布魯克林區塊鏈微網售電項目、德國RWE的基于區塊鏈做電動汽車小額支付的應用，都屬于實驗階段。目前全世界對于能源和區塊鏈的結合實踐，屈指可數，少之又少，而且大部分其實都是停留在小規模實驗，甚至就連POC都沒有，而且最后的實驗報告也沒出來。
能源區塊鏈實驗室正在考慮的應用場景
區塊鏈是一種應用級別技術。把區塊鏈的應用場景分成不同的環節，有發、輸、儲、用這樣四個環節進行設計。
在發電領域，就是區塊鏈售電。這是很重要的應用場景，尤其是分布式能源基于微網的區塊鏈售電，為什么呢?因為電力不像金融產品，上海的上市公司可以把股票賣給北京，但是在上海的微網發的光伏電是不可能把它賣到南京，或者說也不可能賣到杭州的，因為電是有損耗的，一般來說分布式光伏在比較低的電壓等級，所以你一升壓一降壓，一遠距離傳輸就沒了，所以分布式能源的電必須本地銷納，所以我們實驗室就在設計，基于本地的能源微網通過區塊鏈實現這樣點對點的用戶和發電者之間的電力交易。
還有一點，現在全國已經有好幾個電力交易所，最大的是廣東電力交易所，今天廣東省的最高負荷已經超過一億千瓦，這是中國首個超過一億千瓦的省。像廣東這樣的電力交易所，主要是基于交易所內競價交易和掛牌交易實現電力交易，但是接下來隨著電力市場繼續的開放，電力行業、電力金融的繼續發展，未來會出現很多OTC交易就是在場外的售電公司和購售電交易，到時候就需要通過區塊鏈來實現售電者和購電者之間電力交易合同的場外注冊了，這也是發電的應用場景。
電力的傳輸其實也可以設計成金融產品，稱為金融輸電權，輸電權的交易就會像發電權的或者說發電上網權的交易一樣，是可以進行場內交易和場外交易的，是可以形成資源在交易所內的撮合交易和掛牌交易的，所以基于輸電行業環節的區塊鏈應用場景就出現了。
在輸電行業還有另外一種應用，就是線損。目前是電網公司說了算，包括不同能源之間轉換的損耗，比如說PowertoGas，就是多余的電變成氫氣進行傳送，以及熱電聯供、熱電互換其實都是不同品種的能源之間的轉換，然后進行傳輸。此外，能源遠距離傳輸和其他的運行帶來的線損，如何來進行公證?如何來進行確認?其實也是可以通過區塊鏈來做。
此外，未來的電力調度被調度的客體是大量的分布式的能源，以及大量的智慧用電負荷，比如說智能的電動汽車、智能家居，未來的整個電網的調度決策以及指令和信號的本地的生成和執行的過程，也是可以通過區塊鏈來生成的。
最重要的就是消費，消費端的應用場景是最多的。現在大家都在推廣需求側響應，都在推廣虛擬電廠，那么用戶側參與的過程中，其貢獻如何計量?如何讓用戶得到公正評價，讓資源的貢獻者心服口服?基于貢獻如何分配利益?其實目前這些都沒有好的方案。
還有目前的需求側響應方案是封閉式的方案，就是需求側響應的負荷集成商跟別人簽好了協議，有了需求側響應的符合相應的指令之后，他再分配到下面的負荷讓大家參與響應，但是未來在能源互聯網時代，應該是即插即用、即插即發、即插即響應的可擴展的情景。在這樣情景里面，非響應計劃內的負荷如何及時的參與，動態的來參與符合需求側的響應將是非常大的挑戰。如何確定計劃、如何分配收益、如何來考核，都是很困難的，而恰恰是區塊鏈可以做到的。目前正在開發的應用是基于需求側響應的KPI的考核，以及自動化的基于智能合約的需求側響應的收益的分配的應用。
未來的儲能，更可能是稱為是基于分享經濟的儲能。儲能的利用率單體就是單個企業購買儲能的利用率其實是非常低的，不可能一天24小時都把儲能電池用起來，所以說在區塊鏈技術之下，就可以把儲能當做是滴滴和Uber的出租車一樣，周邊的用戶都可以通過使用權的分享，去調用在某用戶名下的儲能設施，然后付錢基于儲能的收益，付使用費給儲能的所有者。
所以，在能源互聯網里面，發、輸、變、配、售、用等各個領域都可以和區塊鏈結合起來。所以說我一直呼吁能源行業的人，看到任何場景都要有敏感性，要知道如何把能源行業這些業務搬到區塊鏈上，同時還得不能人云亦云的去考慮這些區塊鏈應用。
區塊鏈目前來說，其狀態就是非常不成熟。從它的性能，包括它的信息安全方案，都不足以支撐在能源行業目前的落地。所以說大家在看能源區塊鏈應用的同時，腦子中得打驚嘆號!以區塊鏈目前的發展階段，還需要很長的路才能在能源行業落地，才能在能源行業應用。
另外不成熟的地方在于什么呢?在于政策，能源是強監管、強政策的基礎行業，技術再牛逼，政策跟不上，監管層不認是沒有任何用處的。比如剛才提到售電主體的問題，區塊鏈可以做售電，而且可以做得很好，但是監管層不給你售電牌照你就不能做售電，你就不能把你屋頂上的分布式光伏電賣給你隔壁鄰居。所以說政策是否能跟上，也決定了區塊鏈和能源的結合在中國是否可以落地。
第三個就是人才問題，目前來說，能源行業特別缺乏能夠把區塊鏈技術以及其他的比如說機器學習、大數據、人工智能、物聯網等先進信息技術，同能源行業本身以及同金融三者結合的人才。同時還具備創新導向思維的人才，就更少了。
這是阻礙中國未來區塊鏈技術和能源應用結合在中國落地的三座大山。
最后介紹一下能源區塊鏈實驗室。這是全世界唯一的能源行業區塊鏈應用實驗室，正在能源行業發、輸、配、售、用的全環節設計區塊鏈的應用，同時也在考慮基于不同主鏈技術開發，比如基于比特幣的，基于以太坊的，基于Hyperledger的，而能源區塊鏈實驗室也是HyperledgerProject第一個能源行業的成員。(本文首發鈦媒體，根據能源區塊鏈實驗室創始合伙人、信達證券首席區塊鏈專家、首席能源互聯網研究員曹寅在鈦坦白上的分享整理)
