能源領域的區塊鏈項目目前來看並不具備太大可行性和必要性，比較可能的應用場景是以聯盟鏈的形式在國家電網和發電廠的交易過程中進行認證和確權。www.emoneybtc.com原因如下:

1、能源領域的大部分能源形式受到規模效應的影響，中心化的發電和運輸不僅可以保證電力供應的充足、減小運輸損耗，還可以提供專業的運營管理服務，防范系統風險，這些都是區塊鏈d對d的方式無法提供的。

2、分布式發電還在探索階段，並且強烈受政府政策監管的約束，相比於國外，國內的可行性更低;

3、由於電力運輸的損耗原因，家庭分布式發電的電力不適合遠距離傳輸，只有可能小范圍內使用，然而小范圍內的自然環境變化是一致的，所以用戶的需求情況有著很高的同質性，並不能發揮很高的價值;

4、將電力的儲能共享，讓消費者同時也是生產者的模式本質上是共享經濟，除非和電動汽車、自動駕駛等技術相結合，否則現在來看並無太大必要性。

一、能源行業現狀

1.1能源行業基本概念

能源工業主要由生產和輸送電能的工業組成，可以分為發電、輸電、配電和供電四個環節。電力工業產業鏈如下:

發電是將一次能源通過生產設備轉換為電能的過程;輸電是將發電廠生產的電能經過升壓，通過高壓輸電線路進行傳輸的過程;配電是將高壓輸電線上的電能降壓後分配至不同電壓等級用戶的過程;供電又稱售電，是最終將電能供應和出售給用戶的過程。

可用於發電的一次能源分為不可再生能源和可再生能源，不可再生能源主要有煤、石油、天然氣等化石能源，可再生能源包括風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源，它們在自然界可以循環再生。風能相對光能更加穩定，其他電網可利用發電機補償。光能只存在於白天，由於雲層覆蓋，所有的太陽能供應都呈間歇性，瞬時生產的不穩定可能損壞電網基礎設施，或者給電網補償帶來技術挑戰。

能源的未來一定是可再生能源。可再生能源的現狀是不穩定，陽光和風力不可能穩定供應。解決辦法是建立儲能系統，主要是電化學儲能，即各種電池。抽水儲能，在用電低谷期將水位提高，用電高峰利用水位降低的勢能增加電力供給。

1.2部分國家電力能源現狀對比

澳洲:發電廠發電，國家電網傳輸，電力零售商銷售;

美國:各州差別很大，其中加利福利亞在利用可再生能源方面相當成功。

中國:國網、南網、5大電廠形成壟斷;火電為主，水電、風電、核電、光電為輔;

中國是偏重工業的國家，分布式可再生能源無法支撐用電。但是未來50年，可以預見，每家每戶都擁有儲能儲能系統和產能系統，APP自主管理，實現國網和個人的雙向電力傳輸。 光伏發電成本低於火電。

目前國內的能源改革集中在電網策略，比如調頻，儲能以削峰填谷。電力市場扭曲以及工業用電補貼民用用電，導致電力峰谷差價比較小。居民用電峰谷差價，國外大於3元，國內不超過1元。能源互用策略在居民用電沒有利潤，工業用電不能支撐，沒有市場。全球的新能源發展主要靠補貼，比如澳洲，發電成本是0.08澳元，政府補貼0.2澳元。

1.3能源行業存在的問題

電力傳輸損耗大，用戶繳納的電費中約有38%是用來支付傳輸基礎設施和電能損失的;

電力交易不透明，目前的電力交易中心絕大多數都被大型國企控股;

再生能源占比低，主要還是集中在火電上，新能源的占比太少。

1.4能源行業的發展趨勢

根據2018年3月7日國家能源局發布的《2018年能源工作指導意見》，2018年能源工作的主要指導方針為建立“清潔低碳、安全高效”的能源體系。其中，“更加注重依靠創新推動發展”，“推動互聯網、大數據、人工智能與能源深度融合，培育新增長點、形成新動能”是政策取向之一。

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。隨著能源的需求和能源生產模式的轉變，能源生產的方向很可能逐步由集中化生產模式轉變為分布式生產模式，分布式能源是基於現階段能源行業的發電，傳輸，用電，儲能的數據及金融交易的大背景下，所提倡的一種新型能源系統。

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的模式。

傳輸: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。

用電: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，既是生產者又是消費者。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，隨著現在電化學技術以及電動汽車快速發展之後，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。

總的來說，未來整個能源行業會跟現在有很大的不同，發電端會從逐漸向分布式發展，電網的拓撲結構也會隨著發電端的分布而發生改變。消費者在產業鏈中的價值會越來越大，成為產業鏈價值推動者。儲能端會作為產業鏈中新的環節出現，未來會起到很重要的角色。

二、區塊鏈+能源行業

2.1 區塊鏈+能源的可行性分析

近年來，能源互聯網這個概念非常的火，同時在政府層面也被寫在“一帶一路”國家戰略之中。然而能源互聯網聽起來美好，實現起來還是有很多困難的，因此有人提出了用區塊鏈技術協助能源互聯網落地。從目前市場上的數據來看，69%的區塊鏈能源項目都是跟電力相關，這也是本報告聚焦於電力行業的一個重要原因。這是目前區塊鏈在能源行業的主要應用場景，區塊鏈的多中心化恰恰契合了分布式能源的特點，能夠大幅度降低分布式電力的交易成本，提升交易效率。這種應用可能會反過來對分布式電力行業帶來革命性的變化。原本無法動態交易的家庭分布式設備在未來都有機會接入到一個大的網絡中。

電力產業目前主要還是中心化模式，從而使得價值被少數寡頭所壟斷，並且電力故障以及電力短缺的現象也屢見不鮮。比如，中國的西部地區有很多風電站和光伏電廠經常把電力直接浪費，與此同時，在北京、上海這樣的經濟發達的地區，用電需求極高，電價常年居高不下，東西部呈現著完全不一樣的局面。區塊鏈技術的出現，使得現有的現象有了一些解決方案可尋。能源互聯網與區塊鏈有較強的內在一致性，兩者都必須建立在智能設備物聯網的基礎上，區塊鏈和能源互聯網都強調去中心化、自治性、市場化、智能化。除此之外，區塊鏈旨在通過分散、自治和高效的系統記錄設備所有權和運行狀態，自動讀取智能電表，結合人工智能技術預測能源需求等，可以使得未來的能源消耗變得更加智能，讓消費者從能源供應中獲利。

一方面，區塊鏈可以實現能源的數字化精准管理，每一度電都知道它來自在什麼地方，而數字世界的每度電都有數字映射，可以重新建模電力網絡，實現精確管理和結算。由於近年來售電行業在所有能源中發展較好，目前基於區塊鏈的去中心化售電應用是區塊鏈的能源應用中的一個熱點。

另一方面，區塊鏈能夠提供一個可靠、快速且公開的方式，去記錄並驗證金融及業務交易。這些交易可能包括出售與購買電力--亦無需通過中間人，而在這種情況下，現有的公用事業公司就會壟斷市場。鑒於分布式能源資源(如電池和太陽能電池板)的迅速崛起，能源行業的區塊鏈應用市場會得到快速發展。

目前市面的大多數電力應用，還是處於一個探索階段，區塊鏈+電力更為重要的是物聯網的接入，電力是一種物理量，而物理量需要有相關物聯網的數據采集、網關、數據接口、信息傳遞的網絡，但這就目前來說還不夠完備。比如，每家都有電表，但是絕大部分電表都是電網公司所有，電網公司的電表數據所有權是電網公司的，它不會向電力的生產者和消費者來進行分享，這樣就限制了在中國要去做電力+區塊鏈的一些公司。所以，區塊鏈+電力必須緊密圍繞市場軟硬件的需求、政策法規等問題來尋求未來的商業模式和可持續能源系統技術研究。區塊鏈未來究竟如何，目前來看並不是有且僅用的技術來改變現階段的能源問題，還需要時間來探索。

2.2國內外應用情況

從交能網統計的數據來看，大部分的區塊鏈項目都在歐美。美國依然具備著區塊鏈創業的最佳機會，首先區塊鏈目前還是一個技術驅動的項目，美國的技術人才的儲備可以輕松招募到相關的優秀人才。其次，美國部分州的電力市場完全開放，這為創業者提供了天然的市場環境。除此之外，德國以及澳大利亞也有不少創業項目，這些國家較為發達的分布式可再生能源，極大地推動了區塊鏈在能源行業的應用。

除此之外，能源巨頭公司對區塊鏈技術的發展前景也是非常看好的:

1. 澳大利亞的Origin Energy與Power Ledger合作測試一個新的能源交易平台;

2. 英國的BP利用BTL與意大利能源巨頭埃尼集團的基於區塊鏈技術的嵌入式平台Interbit進行天然氣交易;

3. 日本的東京電力公司對區塊鏈初創公司Electron進行了早期投資，希望開發基於區塊鏈的共享電網設施;

4. 荷蘭的殼牌其子公司Shell Trading International對區塊鏈初創公司Applied Blockchain進行了早期投資;

5. 德國傳統能源企業RWE的子公司Innogy投資了位於德國的Conjoule。

6. 2017年，交易公司摩科瑞(Mercuria)開始與荷蘭ING銀行和法國興業銀行合作，完成了第一次基於區塊鏈的大型石油交易。區塊鏈與石油天然氣行業的結合，為簡化和改進跨境支付、記錄管理、供應鏈管理和智能合約等潛在應用提供了許多機會。

隨著區塊鏈概念在社會中的不斷滲透，國內能源相關的各界均有一些動作:

1. 2017年9月11日，國網浙江省電力公司積極組建研發團隊，與國網信息通信產業集團共同開發擁有自主知識產權的區塊鏈平台，目前已在浙江電科院部署測試。

2. 2018年2月，招商局慈善基金會攜手TUV Nord、新能源交易所、熊貓綠色能源及華為共同發起基於區塊鏈技術的社區公益項目。當用戶選擇清潔能源時，區塊鏈技術將生成智能合約，直接配對電站與用戶之間的d對d虛擬交易，同時TUV將為用戶出具權威電子證書。

2.3區塊鏈+能源的優勢

能源在國內、國外的發展方向主要應是“清潔”與“高效”兩方面，而區塊鏈技術應主要在“高效”方面對現行業能有所改善，有可能在去中心化、降低信任成本等方面產生應用。

(1)去中心化，降低信任成本

利用區塊鏈技術可以實現不借助中心化清結算機構的d對d直接交易。這可以解決目前分布式發電就近銷售的支付及清結算挑戰，尤其適用於隔牆售電應用場景，在基於區塊鏈的售電場景中，不再需要依托售電公司完成電力生產和消費的清結算工作，實現了交易的去中心化，降低交易信任成本。以前由第三方售電公司所構建的供需之間的中介信任轉而由區塊鏈分布式賬本實現，也可以降低交易的信任成本。

(2)線損的確定

不同電力之間轉換的損耗、電力遠距離傳輸和其他的運行帶來的線損，目前都是由電網公司單方面決定，但是，未來這些都可以通過區塊鏈進行公證。

(3)碳排放認證

采用區塊鏈搭建碳排放權認證和交易平台，給予每一單位的碳排放權專有ID，加蓋時間戳，並記錄在區塊鏈中，實時記錄發電機組的碳排放、碳交易行為並對超標企業進行罰款。

(4)去中心化的多電力系統協同

采用區塊鏈記錄不同電力系統的實時生產信息及其成本，在跨電力類型市場時，可記錄多個電力系統之問的交易及其價格信息，在此基礎上實時生成各地區各類電力的邊際價格。

(5)電力金融

利用區塊鏈分布式總賬實現強制信任，相關方d對d互動，智能合約自動執行電力交易，需求波動自動響應，區塊鏈還可以實現電站收益直接證券化，基於股權平台實現電站眾籌。

2.4區塊鏈+能源的缺點和限制

新的能源產業鏈的出現就需要新的技術來實現，並且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。區塊鏈作為一種解決方案，其實是難以落地的，因為現在理想中的能源互聯網的理念和概念其實有非常多的缺陷。

(1)系統風險

電力不同於數據交易和金融交易，必須滿足電力網絡的物理約束條件，而區塊鏈售電在機制設計的時候強調去中心化，強調用戶間的自協調和自撮合，但是分布式發用電存在波峰波谷較大，不確定性較大、用戶習慣趨同性、交易非理性、市場力過於集中等問題，因此，非常容易造成區塊鏈上的d對d電力交易需求暴增或者暴減的問題，並且，如果沒有精妙設計的電力價格行程機制作為支撐的話，容易在系統內造成系統性風險。

(2)依賴能源供應去中心化

無論對於生產者還是消費者而言，電能都只是一種商品，不同供應商提供的一度電和一度電之間並沒有區別，在能量上是同質的，不管是什麼地方生產，用戶關心的是是否安全、穩定和廉價。目前電能有一個很強的特性就是規模效應，規模越大，成本越低，所以它是天然的規模經濟，只要求便宜。因此從消費者角度來說，對能源的去中心化，並沒特別大的需求。在供電行業由國家電網一家獨大的前提下，不具備能源去中心化的物理基礎條件。在未來分布式光伏的發展，才能奠定能源供應的去中心化。

(3)專業服務限制

區塊鏈也不是萬能的，在新模式的售電方式中，依舊存有問題。區塊鏈技術的去中心化只能解決交易的去中心化，信任的去中心化。而電力專業能力的中心化仍然需要由專業的服務機構提供，而電力相對於其他商品的特殊性質很大一部分就在於其專業性，售電公司除了提供買賣撮合的供需中介服務以外，還要為用戶提供電能質量管理、電能安全服務，甚至有很多售電公司還提供設備運維保養服務，以及專業的節能減排和效率優化方案，這些專業性服務都是無法通過區塊鏈去中心化的。

(4)信息安全

此外，在信息安全問題上，區塊鏈的去中心化分布式數據架構，以及加密和共識機制是對於數據庫結構的一次革命，因此，目前信息安全學界和業界並沒有深入探討如何設計適應區塊鏈架構的信息安全體系和戰略，對於信息安全界來說，需要完全不同於以往的新范式，而且，考慮到在電力能源網絡內大量的物聯網設備，區塊鏈+物聯網的信息安全存在挑戰。

(5)監督管理的限制

再從政策方面來看，區塊鏈是基於比較成熟、充分的市場化背景上，再去中心化。結合中國當前的實際情況來看，不管是油氣市場還是電市場都是強監管，電力體制改革，也在進行中，沒有徹底落地。電力市場，也只是基於雛形，所以能源市場在中國市場化還沒完成，因此去中心化言之尚早。從中國的實際情況來說，能源相關管理職責涉及多部門。能源產業鏈的部分職能分散於國土資源部、水利部、環境保護部、安監總局(煤監局)、國資委和財政部等。能源是強監管、強政策的基礎行業，技術再好，政策跟不上，監管層不認可，則區塊鏈的推進則舉步維艱。

(6)盈利模式

將區塊鏈技術引入電力行業，根本的目的還是未來盈利。因此，在去中心化之後，點對點自組織之後，企業靠什麼盈利成為當下首要的問題。目前全球絕大部分的區塊鏈項目都是靠發行代幣融資，並通過代幣的增值盈利，但是代幣同大部分國家的貨幣管理政策和金融管理政策並不兼容，尤其是在中國，已經明確禁止代幣交易所，以及各種基於代幣流通的商業模式，如果企業如果希望通過區塊鏈的去中心化售電盈利，還需思考合法具體的盈利方案。

三、應用案例

案例一:TransActiveGrid

TransActiveGrid在紐約布魯克林運行的微網項目可以說是最佳示范:這家由LO3Energy和區塊鏈技術開發企業ConsenSys合資成立的公司以一種去中心化的方式促進點對點交易，居民可將自家太陽能板產生的過剩電力出售給對面街道的家庭，交易以區塊鏈網絡連接，幾乎不需要人員參與就可以管理記錄交易。

圖片來源:LO3ENERGY官網

這是在比微網還小的納網裡面做的，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。這個項目是基於以太坊開發的，再通過用戶節點和節點之間的交互，形成了基於區塊鏈的售電應用。

圖片來源:TransActiveGrid官網

LO3Energy公司創始人LawrenceOrsini說。從全球來看，類似的能源區塊鏈實驗並不多，除了一些早期論證外，區塊鏈在電網的應用還基本處於理論階段。業內也有一些公司正在進行能源與設備認證系統的開發，大多數人還在苦苦尋覓區塊鏈在能源領域的應用點，以及如何將想法變為現實。

案例二:Filament

美國公司Filament也在澳洲實施區塊鏈技術和電力網狀網絡的結合，用點對點物聯網來保證電力安全同時充分利用了現有網狀網絡閒置的容量。美國公司Filament在澳大利亞偏遠地區的電線桿上進行所謂的“龍頭”(taps)試驗，這些“龍頭”可以在10英裡之內直接通訊;因為電線桿的間距一般大約是200英尺，故障電線桿上的動作探測器會通知200英尺外的電線桿;假設這個探測器故障，會按順序通知10英裡內的其他電線桿，然後通過120英裡內最近的回程網絡與公司通訊。

客戶可以用手機、平板或計算機直接連接到設備，這個“龍頭”包含了很多傳感器--溫度、濕度、光和聲音，客戶可以用這些傳感器長期監測和分析電網狀況。他們可以獲取相關數據信息，並通過授權將數據通過區塊鏈傳輸給其他用戶--政府、廣播員、電線桿制造商、環保部門。

Filament的商業模式包含三個參與方--Filament、客戶和電力公司。Filament擁有硬件，它的設備一直監控電線桿和狀況和信息交換，把傳感器數據賣給數據集成商，然後再賣給電力公司。

電力公司按月支付監控設備費用，減少了公司現場檢查的高昂成本。因為電線桿很少會倒塌，所以網狀網絡的通訊功能基本是閒置的。

Filament的創始人和首席執行官EricJennings說:“因為Filament擁有設備，我們可以出售跨越整個澳洲的網絡多余的容量，Filament可以與聯邦快遞合作”，聯邦快遞網點可以用網狀網絡進行通訊和追蹤車輛來預計到達時間和故障情況。”

物聯網應用依賴於一個賬本--Ledger of Things。上萬個智能電線桿通過傳感器收集數據，並在其他設備、計算機、人之間傳遞數據，因此系統需要持續追蹤所有信息以保障其可靠性，包括區分每個電線桿。

四、總結與點評

從理論上來看，在能源行業的全鏈條上的各個領域都可以和區塊鏈結合起來，所以關注區塊鏈在電力行業的應用是有必要的。然而要實現把能源行業這些業務搬到區塊鏈上，是非常不成熟的，還不足以支撐在能源行業目前的落地。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。

分布式發電目前還處於探索階段，目前還是國家性質的中心化發電廠來服務大家，在中國這樣的局面應該還要保持很長一段時間，所以在國內推行分布式發電存在很大的阻力，這也意味著區塊鏈技術在分布式這一塊的應用還不容易被市場接受。在發電領域，最主要的應用場景是分布式能源基於微網的區塊鏈售電。由於電力在運輸過程中存在損耗，交易成本隨距離的增長而提高;對於電壓等級較低的分布式光伏發電，其運輸、交易基本應圍繞能源產生地的周邊進行，所以分布式能源的電只適合小范圍使用。政策方面，能源是強監管、強政策的基礎行業。能源供應屬於國家基礎設施建設的一部分，能源項目需要得到政策允許或購得資質、牌照等才能推行。國家政策方針，對區塊鏈技術和能源的結合影響重大。儲能領域或是區塊鏈技術的一個應用點。通過應用區塊鏈技術，把能源當做類似於共享單車的產品，允許公眾通過使用權的分享，去調用在某用戶名下的儲能設施，並支付費用。但是這本質上是共享經濟的內容，在本報告中不過多贅述。

除了上面所說的之外，在理想狀態下，區塊鏈技術在能源行業的應用還是有很多點的:

交易層面:以售電公司售電數據的分析，進行確權和登記，售電交易根據智能合約進行自動結算;公司層面的電力交易所的場內場外交易也可以通過區塊鏈實現。點對點交易:基於區塊鏈方案，光伏分布式發電交易模型就會變得非常簡單，點對點直接的交易，過程成本低，交易成本低。監管層面:減排、排放有關數據和文件電子化，確保數據不可篡改，減低監管成本;公證溯源:線損是電網公司說了算，包括不同能源之間轉換的損耗以及熱電聯供、熱電互換其實都是不同品種的能源之間的轉換，然後進行傳輸。區塊鏈可以確認能源遠距離傳輸和其他的運行帶來的線損。