区块链技术将改变电力行业

从金融界开始的变革已经蔓延到了电力行业。区块链是一种新兴的技术，通常与加密货币联系在一起，是能源领域的一个新前沿，它改变了电力交易的方式，为点对点和批发电力交易提供了新的商业模式，全球范围内正在有越来越多的相关项目涌现。
在过去的几年里，电力行业经历了一次转型，电力公司采用新技术、新的电源形式，并依靠数据提高运营效率。
另一项新兴技术也可能具有变革性。最初为比特币等数字货币设计的区块链已经进入了能源领域，其允许数字信息在网络上分布。它的理念是允许消费者（无论是个人还是商业企业）以p2p交易方式直接进行能源买卖。区块链非常适合这一点，因为它创建了一种透明化、可审计和自动化的能源生成和消费记录，并且可以节省能源效率和成本。
能源网络基金（ewf）的首席商务官jesse morris说：“在能源领域，有许多潜在的区块链技术应用”。ewf是一个开源的、可扩展的区块链平台，成立于2017年，旨在加速能源领域中区块链技术的商业化部署。morris表示：“有些（技术应用）必须能够简化日常事务使其更加高效，并确保公用事业公司与其客户之间的基础交易能够良好运作。例如，许多公用事业公司为其客户提供绿色电力购买程序。像这样的程序以及可再生能源证书（recs）交易市场虽然立意很好，但通常需要人工自行操作，且不完全透明，大多数小客户不会使用，而且大部分程序都无法支持更高级的功能，比如将购买与消费挂钩，或依据碳影响选择性购买。”
总部位于纽约的indigo咨询公司与公用事业和能源公司合作，致力于包含区块链在内的市场战略、技术和创新服务，它们的研究对象包括分布式发电、电网管理、计量、电动汽车（ev）充电以及物联网（包括“联网家庭”市场的区块链应用）的应用案例。例如，区块链技术能帮助太阳能发电设施将多余的电力输入本地电网，或将其出售给其他客户，并直接从用户处获得补偿，而不用依赖于第三方。
indigo公司总经理david groarke认为：“这可能会成为一种破坏性的能源技术，在我们与公用事业公司的合作中，他们首先想知道的是，这种格局是否稳定，是否有相关标准？大多数时候，公用事业公司和电力公司对于该采用什么解决方案感到困惑。区块链的市场格局是由技术驱动的，但公用事业公司应该更多地关注价值链，其次才是技术。这应该更多的是一场商业主导的讨论，而非技术主导。公用事业公司确实需要通过一些实验来做概念验证。”
欧洲引领
indigo公司已经追踪了能源行业区块链技术的数十个应用案例，并在其“能源区块链应用案例库”中持续更新。其中许多案例是试点项目，包括正在欧洲地区进行的一系列项目，以及中国和日本的项目。中国工业技术开发商万象集团计划在以区块链为支撑的“智慧城市”项目上投资300亿美元。其他开发能源区块链项目的国家包括美国、澳大利亚、新西兰和南非。
日本的四个大型集团——关西电力公司、it服务管理公司nihon unisys、三菱ufj银行和东京大学近日表示，他们正在合作研究区块链技术在配电领域的应用前景，并考虑允许太阳能发电商使用区块链销售多余的电力。
ewf的morris说：“在这样一个基于区块链的服务市场中，每一个发电资产都可以得到一个数字标识，这个标识不但能链接到所有发电资产，也将链接到具备相应信用凭证的每个所有者。该身份标识和所有权记录将保存在区块链上，供所有市场参与者使用。然后，智能合约可以提供自动化的附加功能，例如将生产的每kwh电量折合成碳补偿，或者根据消费情况自动进行信贷购买。”
“类似的架构可以应用于其他公用事业层面的操作，如客户计费和电动汽车充电结算。这并不是什么遥不可及的现实，目前从英国到南亚的几个能源网络基金的分支机构都在测试从recs到电动汽车充电等领域的应用”，他表示。
在谈到美国公用事业公司的区块链应用问题上，vinson ＆ elkins llp的合伙人caroline stewart则表示：“我认为他们最大的问题是监管的不确定性。电力行业由各州的公共事业委员会和其他实体共同管理，而现在区块链开发者们不知道相关监管该如何设计。”
stewart认为监管问题包括“如何解决可靠性和费率问题。就可靠性而言，如今分布式能源无处不在，越来越多的电量被并入到电网中。监管者必须弄清楚如何使供给与需求相匹配，以及公用事业如何收回投资。这些分布式能源正在使用公用事业公司出资创建的线路。公用事业公司收回投资的一种方法是通过小额交易，即每次使用（电网）时的零散收费，这时正好可以用到区块链技术。区块链技术就能帮助公用事业公司收取这些费用，而智能合约将在这其中发挥作用。”
stewart说：“电价制定者们已经在考虑如何修改现行的电价制度。想到公用事业公司在输配电基础设施上投入了大量资金，而其他人可以任意接入并使用这些设施，确实有些令人困惑，因此监管者必须通过某种方式介入以帮助公用事业公司。”
美国的项目尚处早期阶段
大多数美国的区块链项目仍处于概念阶段，尽管美国能源部（doe）在2017年就与包括西门子和田纳西河谷管理局（tva）在内的多个集团签订了合同，开发区块链网络安全技术以帮助维护电网边缘的分布式能源资源的安全，提高复杂能源交换的可信度和完整性。
2016年，美国纽约市首次开展了区块链p2p能源交易，当时布鲁克林居民eric fruman将其太阳能屋顶装置的多余电力出售给前国家能源之星（energy star）总监bob sauchelli，由此拉开了区块链电力交易项目的序幕。在这个项目中，布鲁克林总统街一侧的5个家庭将多余的电力出售给街道另一侧的5个家庭。
该项目为当前布鲁克林的微电网提供了支撑，这是一个位于该区戈瓦努斯和斜坡公园社区的小型太阳能项目，使居民能够通过屋顶太阳能系统，通过一个名为transactive grid（tag）的合资项目在本地进行太阳能发电量的交易。
tag于2016年开始运营，由位于布鲁克林的lo3 energy（lawrence orsini创建的公司）和consensys负责。consensys是一家专注于为以太坊等分布式技术构建和扩展区块链软件的创业型公司，也是以太坊生态链的企业孵化器。lo3 energy开发了一个称为exergy的平台，该平台为跨电网基础设施的能源交易创造了本地化的市场。
这个布鲁克林的项目为区块链如何应用于发电领域提供了一个蓝图。consensys实验室在2018年年底宣布已经为aztec发起了一轮210万美元的种子融资。aztec是一家初创企业，致力于以太坊交易的私有化，以使金融机构可以轻松使用区块链平台。
groarke说：“过去18个月里真正崛起的是电力批发贸易，因为很多这样的应用正在兴起，特别是在欧洲和美国。”他说区块链首先在金融服务领域取得了进展，然后进入到供应链管理。
“区块链技术在能源行业的发展可能落后于金融服务和供应链好几年的时间，”他说到。欧洲在此方面处于领先地位，原因包括：其一是核心开发网络方面，最大的开发基地便出自德国。其二是监管方面，德国一些先进的法律起到了作用。他们的数据收集和分配流程相对完善，而美国目前还没有到位。”
例如，德国银行业领导者德意志银行（deutsche bank）和德国商业银行（commerzbank）加入了一个致力于推进区块链和分布式账本技术的银行财团r3。德国最大的公用事业公司之一的莱茵集团的子公司innogy参与了两个区块链相关的组织：share＆charge与conjoule。share＆charge是一个开放的网络，使交通公司能够提供“智能充电”体验；而conjoule则专注于基于区块链的p2p能源交易解决方案。
groarke指出：“欧洲已经有了一些非常激进的可再生能源法案。他们非常希望整合分布式能源技术，比如区块链。美国的有些地方也在跃跃欲试，比如纽约、加利福尼亚和夏威夷。在过去的18个月里，有一大批初创公司已经进入了区块链领域，一些小公司也正在加入这一浪潮，也包括某些大公司，如ibm。”
美国节能经济委员会工业项目主管ethan rogers最近在一篇博客文章中写道：“有些企业已经在探索使用区块链来节约能源。”rogers说，沃尔玛正在利用区块链跟踪供应链上的产品。他还指出，“区块链应用还可以刺激电动汽车的普及。电动汽车需要充电才能长距离行驶，而新的软件应用程序使个人能够出租他们的私人充电桩。这些应用程序使用区块链技术来记录此类点对点交易。电动汽车车主可以利用租金收入来支付充电桩和汽车的成本，从而促使更多的人购买电动汽车，减少能源消耗。”
欧洲项目正在推进
groarke说，公用事业公司需要“接触并熟悉这项技术，并且意识到这只是第一阶段。”他说，公用事业公司规避风险是可以理解的，特别是在当今的发电环境中，因此进入区块链领域“是一个循序渐进的过程。在被广泛采用之前，我们需要观察多年，可能需要至少十年甚至几十年的时间。我们知道，存取数据和数据标准化对于公用事业来说是一项艰巨的任务。”
不过，欧洲国家和其他国家正在进行的项目可以作为样板为我们提供借鉴。位于德国柏林的lition公司正在开发一种可扩展的公私合营区块链，该区块链具有数据可删除的功能，专为商业产品而设计。它是基于lition的实时p2p交易案例设计的，并与德国软件公司sap共同开发。
该公司透露：“到目前为止，已经有几个基于区块链的能源解决方案发布了ico首币”，ico是首次发行货币，涉及使用加密货币进行融资，通常作为代币出售。“这一领域三个主要项目分别是：立陶宛的wepower，它通过一个poc（概念证明）进行运作；restart energy也通过一个poc进行运作（其现有客户群仅来自其传统的非区块链能源业务）；澳大利亚的power ledger，在澳大利亚和新西兰有四个试点。”
“所有这些项目都有一个类似的概念框架，即使用一个区块链平台来进行能源交易。这些项目仍处在搭建平台或从较小市场开始的起步阶段，但lition 的能源交易市场已经开始全面运作，不仅有一个试点项目，而且全面发展，在覆盖4100万户家庭的大规模市场中运行。而这一切都发生在德国这个欧洲最大、监管最严格的市场中。”
lition公司表示，其“能源生态系统将与能源零售商、电动汽车充电站供应商、智能电表制造商以及电网公司合作开发，他们都将连接到由lition 能源区块链提供支持的全球能源生态系统。”
该公司还表示，“从技术上讲，每个客户和生产商都可以在该网络中运行单个节点。参与决定权在他们自己手里。也就是说每个人都认可了区块链交易，并为区块链的延续做出贡献。如果客户想自己优化能源算法，他们还可以访问自定义api（应用程序编程接口）。那些想从他们选择的发电商和低价能源中获得收益的能源客户，还可以将区块链交易全权委托给lition公司。”
来自澳大利亚的软件公司power ledger以其在澳大利亚和新西兰的项目而闻名，致力于为世界人民开发尖端的区块链能源解决方案。该公司于2018年4月部署了其在美国的第一个商业项目，这是一个位于伊利诺斯州埃文斯顿西北大学校园的基于区块链的p2p能源交易系统。该平台与佛罗里达州的清洁能源区块链网络合作，使学校能够利用现有的电表在校园内和其他校园之间进行能源交易。西北大学工程硕士课程的学生每月提供测量和验证，以评估整个芝加哥地区数据主机的能源区块链应用和使用案例。
通用、西门子布局区块链
西门子和通用电气是正在探索区块链的两个能源巨头。西门子正通过其数字电网部门和其下名为next47的初创金融企业与布鲁克林微型电网的lo3 energy合作。西门子公司表示，其能源管理和发电服务部还正与morris的ewf集团合作。
西门子在一份新闻稿中称：“交易性能源应用将是能源部门向去中心化、脱碳和数字化能源系统转型的主要力量，在该系统中，太阳能、风能、固定储能系统、电动汽车、热泵等分布式能源以及灵活的负载将扮演越来越重要的角色。区块链技术能够有效和安全地验证分布式网络中的交易，从而能够为普通用户、专业消费者、电力生产商和电网运营商之间的电能交易和灵活性交易创造出新商业模式，并且会同时兼顾用户偏好和电网限制。最终，区块链应用程序和商业模式将有助于提高未来能源网络的整体效率，形成新形式的资产和项目融资。”
ge power在2018年加入了德国能源机构deutsche energie agnetur（dena）的一项研究，旨在评估区块链技术在能源工业中的应用情况。该研究着眼于能源区块链的经济性和可靠性。通用电气在一份新闻稿中表示，该研究将探索区块链相对于其他替代系统的附加价值，寻找应用案例，并对其进行模拟。
dena的首席执行官andrea kuhlmann说：“在此基础上，区块链为整合能源系统中有价值数据的交换、验证和记录提供了最佳条件。我们已经做到了这一步，有必要从技术、经济和法律的角度验证该技术的潜力是否可以真正付诸实施。能源系统是一个关键的基础设施，必须确保其安全运行，并且在信息和通信技术层面受到数字化的保护。区块链技术可以帮助我们实现这些目标，我们希望我们的研究能够准确地展示这会如何实现。”
通用电气最近还表示，其正在研究如何将区块链技术纳入虚拟发电厂，可能会通过该公司的predix软件平台收集和分析来自设备的各项数据。通用电气首席数字官steven martin在一份新闻稿中表示，这是对分布式发电的增长做出的响应，因为电力行业正在从大规模、集中式电力生产方式向分布式转型。
martin说：“到2025年时世界上最强大的公用事业公司可能在今天还没有诞生。至少，它未来的运营方式一定不会像现在这样。区块链正在迅速发展，并有潜力成为未来电网的一种广泛技术，我们应该继续探索其在电力行业中的应用。通过参与dena的研究，我们将尝试准确地确定区块链技术在构建去中心化、高效和智能化电网中的定性和定量附加值。”

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