能源区块链的需求场景与应用现状

区块链技术具有数据共享、社区共治、记录溯源和信息安全等价值,能够有针对性地解决能源领域不同场景的痛点。区块链技术在能源领域的应用场景包括能源市场交易、系统运营管理、能源计量认证和电力数据流转等。

1、能源市场交易

能源市场正在由单一能源品种交易、电网主导逐渐向多品种交易、多主体参与的方向转变。区块链的数据共享与社区共治等价值十分契合能源市场的发展趋势。基于区块链的交易系统将有助于打破能源市场内各个主体之间的信息壁垒,提高能源交易市场的透明度,巨能够赋予各个主体平等的话语权,提升各方参与的积极性。

在分布式能源交易场景中,分布式能源具有数量多、分布散等特点,给统一管理带来一定难度。基于区块链的分布式能源交易技术能够在用户与分布式能源之间建立信息平台,解决发、用电双方信息不对等的问题,帮助用户获取分布式能源的实时信息,有利于打造公开透明的分布式能源交易市场。

在综合能源系统交易场景中,不同能源系统的物理结构、交易模式和管理机构不尽相同,难以通过统一的中心机构运营管理,需要高效、透明的协同技术。区块链技术能够帮助各个能源系统建立互信,实现共治,提高能源利用率,增加整体经济效益。

在某些跨国跨区域电力交易场景中,各交易方之间信息不对称,缺乏互信基础,不存在更高一级的权威机构组织和管理交易。区块链技术有助于形成各交易方的相互制衡,实现各方对跨国跨区域电力交易市场的共同监督和管理,从而打造公平公正的交易环境。

国内外已有若干基于区块链的能源市场交易试点应用。2018年,荷兰利用区块链推动分布式能源就近消纳的试点项目。该项目使家庭光伏系统优先满足附近电动汽车的充电需求,再将剩余电能输入电网。同时欧洲正在开展2项不同的区块链试验,计划使用区块链技术处理数量繁多的分布式能源交易。基于区块链的点对点光伏能源交易平台,已经允许世界各地的用户购买太阳能,然后把这些能源出售给其他用户。中国开展的基于区块链的微电网分布式能源智能交易平台承担了分布式能源市场约80%的交易量,有效降低了交易中的时间、人力和沟通成本。基于区块链技术的自主能源生态系统激励家庭光伏系统生产的能源首先供自身消耗,然后向邻居出售或在微电网中储存,高效整合微电网中的可再生能源。以上项目已经基本验证区块链能够降低参与能源市场交易的门槛,提升能源利用效率。然而,基于区块链技术的能源市场交易与现有能源市场和管理模式之间的兼容性和衔接方式是需要解决的一个问题。

2、系统运营管理

能源电力系统里的很多业务传统上由中心机构运营管理,利益相关方对运营管理的方式、细节等往往不具备知情权和话语权,容易引发不信任。区块链的社区共治与信息安全等价值能有效解决该场景痛点。利用由运营方和利益相关方等多方共同组成的区块链来运行管理相关业务,将赋予利益相关方知情权和监督权,便于其参与运营流程、查询运营结果,同时,提升运营方公信力,助力开拓增量市场,扩大市场份额。

在电动汽车充电管理场景中,充电桩运营方、电动汽车租赁方和用户等主体间信息不对称,需要建立可信、透明的信息平台。区块链技术将帮助用户获取电动汽车与充电桩的实时信息,打破信息壁垒,增加电动汽车与充电桩的使用率。

在虚拟电厂和需求侧响应场景中,管理运营方的数据库存在遭受数据攻击的风险,巨运营过程、结果对用户不透明,增加了吸引用户和开拓增量市场的难度。基于区块链的虚拟电厂或需求侧响应项目能够保证运营方的数据安全和机制透明,并快速建立潜在用户对运营方的信任,增强虚拟电厂和需求侧响应运营方的市场竞争力。

国内外已经有若干基于区块链的系统运营管理试点应用。电动汽车分布式平台上的电动汽车应用通证可以帮助车主迸行共享充电桩以及元人驾驶电动汽车充电的结算。日本的“移动开放区块链计划”将通过区块链促迸电动汽车和智能电网协同合作,激励电动汽车在用电低谷期充电,在用电高峰期使用电池反哺电网。在上海嘉定试点的基于区块链的电动汽车充电链示范项目旨在实现区域内充电桩跨平台的共建共享。由区块链管理的光伏电站虚拟电厂用于解决日本甚至全球现有的光伏能源传输和销售效率问题。另外,美国正在研究应用区块链建立整合分布式能源的虚拟电厂。以上项目已经基本验证区块链在系统管理运营场景中能够保护各方权利,同时提升系统运营方的公信力。目前,一个区块链平台通常仅实现一种业务,如何实现不同平台的跨链运行与数据可信互通也许是各系统运营方今后需要考虑的问题。

3、能源计量认证

在能源的计量与认证过程中,传统模式下计量、认证机构与交易管理机构间存在信息壁垒与数据篡改风险,给数据同步带来一定难度。区块链的数据共享、信息安全等价值能有效解决该场景痛点。区块链将实现各方机构的信息共享,同时,保证各方计量数据的真实有效与同步一致,简化认证和审计流程。

在碳排放量的认证与交易场景中,碳排放认证与交易分离,多部门标准尚未统一。由中国国家发展和改革委员会与碳交易中心等部门共同建立并维护区块链,能够统一碳排放量认证与交易的流程,做到一次认证,自由交易。

在用电量计量场景中,计量数据在用户、电力零售商和国家电网有限公司等多主体间需要保持一等数据上传至区块链,可以确保计量数据存证的真实有效以及各方数据一致性。

国内外已有若干基于区块链的能源计量认证试点应用。加拿大的气候区块链协会响应“巴黎协定”,正打造连接加拿大碳账户的区块链平台,该平台用户使用专门的代币UTF认证与交易碳积分,使碳积分具备市场流动性。英国开发的Stellar区块链降低了用户迸入碳积分市场的门槛,同时还建立了基于区块链的天然气和电力计量系统,并已经在60个能源供应商、5300万计数节点的模型中验证了该系统的可行性。新加坡推出了基于区块链的碳交易所,使企业和航空公司能够买卖国际民航组织批准的碳排放信用额代币。中国已经完成了区块链智能电表的验证测试。以上项目已经基本验证区块链能够同步各方机构的用户能源数据并确保数据真实性。然而,能源计量与认证过程常常包含大量用户隐私数据,如何在不影响用户体验前提下保护用户数据隐私、维护用户私人密钥是大规模推广前需要解决的问题。

4、能源数据流转

某些电力数据的流转过程具有地区跨度大、时间跨度长和主体跨度多的特点,出现问题难以快速确定责任主体,难保数据在流转过程中未被篡改。区块链的记录溯源与信息安全等价值能有效解决该场景痛点。区块链将建立安全、透明的电力数据管理模式,简化合同签订流程,保证凭证的可查、可验和可信。

电力工业包括电网公司等核心企业和大量上下游企业,供应链条长,物资、设备和信息等需要经过多个环节的流转。区块链能够储存电力供应链所有环节的可信存证,使各环节自动履约,实现物资的动态追溯。

电力行业中大量企业通过签订合同达成协作,一份合同在多方流转,存在内容有出入、被恶意篡改的风险。区块链将合同上链存证,经过多方认证生效,内容元法篡改,提高了合同的安全性与可监督性。

电力金融产品的业务流程由银行、电网公司和电力用户等多方参与,需要公开可信的数据流转模式。利用区块链技术管理电费和大数据征信等电力金融产品,可以为中小用电企业提供可靠征信数据和记录,有助于中小企业融资,增强借贷方的风控能力,推动构建高效、安全的市场金融体系。

国内外已有若干基于区块链的电力数据流转试点应用。4NEW是全球首个利用废物发电的能源公有链,涵盖了从废物收集到电力生产销售的整个供应流程。国家电网有限公司目前已经将450多万条订单与合同数据上链,降低了库存商品周转周期,提高了供应链流转效率。“天平链”上签约各类电子合同,使电子合同具备司法效力。“川电云链”平台是提出的首个基于区块链的电力行业在线供应链金融解决方案。基于区块链的电力金融产品“电e贷”目前已完成交易订单数据上链存证2.6万条,服务中小微企业超1万户,授信金额达16.18亿元,并支撑供应链金融产品“订单融资”和“应收账款保理”融资放款额超1亿元。以上项目已经基本验证区块链能在电力数据流转中发挥记录溯源与信息安全的价值。区块链仅能保证链上数据不被篡改,如何确保上链信息在物理世界的真实性是区块链应用于电力数据流转场景中需要解决的问题。