美國著名學(xué)者杰里米!里夫金在其著作《第三次工業(yè) 革 命》 一書中首先提出了“能 源 互 聯(lián) 網(wǎng)” ( Energy Internet) 的概念和愿景，在國內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)［2］給出了能源互聯(lián)網(wǎng)的初步定義: 能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以分布式可再生能源為主要一次能源，與天然氣網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)緊密耦合而
形成的閉環(huán)運(yùn)行的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)將改變傳統(tǒng)的電、熱、冷、氣等能源“平行流動”的狀況，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)、輸送、存儲、消費(fèi)等各個環(huán)節(jié)的耦合，使得不同形式能源在諸多環(huán)節(jié)可相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同運(yùn)行。能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可在工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用，也可在居民區(qū)甚至家庭內(nèi)實(shí)施。到目前為止，對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究總體上尚處于理論研究和架構(gòu)設(shè)計層面，真正運(yùn)行的能源互聯(lián)網(wǎng)尚很鮮見。
能源互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)能量與信息的高效傳遞，但能源行業(yè)的價值鏈并沒有打通，源、網(wǎng)、荷、儲等多個環(huán)節(jié)還未能深度融合，各個環(huán)節(jié)之間的交易存在廣泛的摩擦。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)中的分布式電源、儲能、電動汽車、電轉(zhuǎn)氣等設(shè)備的快速發(fā)展，能源消費(fèi)者可能同時成為生產(chǎn)者，參與者的身份逐漸多元化。能源互聯(lián)網(wǎng)因參與主體多，系統(tǒng)復(fù)雜性強(qiáng)，以及身份的模糊性、資源的多樣性及分布性等特性，導(dǎo)致能量流、信息流、資金流的流向復(fù)雜，在能量流動和價值流動過程中交易管理等成本大大增加。以電力市場環(huán)境下的電力調(diào)度為例，調(diào)度中心一直被人詬病采用的調(diào)度方式不公平、不透明; 事實(shí)上，即使調(diào)度是公平的，外界也不會相信，這種信任問題是中心化調(diào)度方式所導(dǎo)致的。如何適當(dāng)監(jiān)督調(diào)度機(jī)構(gòu)并要求其披露相關(guān)信息給市場參與者，以便讓參與者信任調(diào)度中心，是一個相當(dāng)困難的問題。能源互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)能量與信息的高效傳遞，但參與主體之間存在的信任問題會給交易帶來很高的附加成本。
區(qū)塊鏈基于密碼學(xué)原理解決交易過程的所有權(quán)確認(rèn)問題，保證交易系統(tǒng)對價值交換活動的記錄、傳輸、存儲結(jié)果都是可信的。區(qū)塊鏈記錄的信息一旦生成將永久記錄，且無法篡改。區(qū)塊鏈被認(rèn)為是繼大型計算機(jī)、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、移動/社交網(wǎng)絡(luò)之后計算范式的第 5 次顛覆式創(chuàng)新，是人類信用進(jìn)化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行貨幣信用之后的第 4 個里程碑。
區(qū)塊鏈目前主要應(yīng)用于金融業(yè)，不過國內(nèi)外已開始研究“區(qū)塊鏈 + 能源”并取得了初步成果，尚處于概念證明階段或前期研究，沒有商業(yè)化應(yīng)用報道。Grid Singularity 公司開發(fā)了能源支付捐贈平臺，捐助者可將錢直接發(fā)送到比特幣驅(qū)動的預(yù)付費(fèi)電表，無須通過中介組織，保證捐贈款不會被挪用。能源公司 LO3 和 區(qū) 塊 鏈 公 司 ConsenSys 一 起 開 展 了
TransActive Grid 項目，驗證了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式 P2P 能源交易可成功將居民家中太陽能板產(chǎn)生的過剩電能賣給鄰居。目前，西門子公司的 next47部門也加入了 TransActive Grid 項目。德國 ＲWE 與區(qū)塊鏈公司 Slock． it 合作研發(fā)出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電動汽車支付系統(tǒng) Block Charge，用戶直接與機(jī)器，而非與人或公司簽訂合同。美國的 Filament 公司計劃在澳洲利用區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過在電線桿上裝設(shè)的傳感設(shè)備，將其數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈傳輸出去，以及時報告停電隱患。在物聯(lián)網(wǎng)中，F(xiàn)ilament 采用無線傳感器組件，使
各個智能設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立溝通和交互。同時，這些智能設(shè)備還能進(jìn)行價值交換，包括比特幣、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)接口在內(nèi)的多種內(nèi)容都能進(jìn)行交換。另外，設(shè)備間的交易是由智能合約直接管理的，因此是自動執(zhí)行的。美國的 IDEO CoLab 采用區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的太陽能電池板設(shè)備，利用 Filament的接口直接與納斯達(dá)克平臺聯(lián)系，在追蹤記錄發(fā)電量的同時自動形成可再生能源證書/補(bǔ)貼( ＲECs) 。這可以激勵可再生能源市場的發(fā)展，并保證 ＲECs 市場的透明性。國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院承擔(dān)了國家電網(wǎng)公司第一個區(qū)塊鏈科技項目，是國內(nèi)最早將區(qū)塊鏈應(yīng)用于能源互聯(lián)網(wǎng)的科研機(jī)構(gòu)。萬向區(qū)塊鏈實(shí)驗室將投資 2 000 億元在杭州建設(shè)新聚能城，在云端使用區(qū)塊鏈技術(shù)，來重構(gòu)“數(shù)字化城市”，建設(shè)集物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)于一體，以研發(fā)、孵化、轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)、運(yùn)營為生命全周期，以智能生活、智能交通、智能服務(wù)為內(nèi)容的萬物互聯(lián)互通的智能城市。
能源區(qū)塊鏈實(shí)驗室將建成能源區(qū)塊鏈主鏈，發(fā)行以 核 證 碳 減 排 量 ( Chinese certified emission reduction，CCEＲ) 為基礎(chǔ)資產(chǎn)的數(shù)字資產(chǎn)即碳票，并以碳票為應(yīng)用結(jié)算單位。介紹了碳排放權(quán)認(rèn)證、信息物理系統(tǒng)安全、虛擬發(fā)電資源交易以及多能源系統(tǒng)協(xié)同等應(yīng)用場景。
區(qū)塊鏈技術(shù)在金融等行業(yè)已有較多應(yīng)用，且有些已經(jīng)商業(yè)化。本節(jié)對區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行展望
當(dāng)市場收益隨著經(jīng)濟(jì)向好逐漸增加時股市就會上漲同時人們會根據(jù)現(xiàn)有的趨勢抱有對未來更好的預(yù)期繼續(xù)增加投資熱情，隨著經(jīng)濟(jì)周期的高漲過程投資熱情同樣高漲，任何東西，只要需求增加價格就會上漲表現(xiàn)出來的往往是股票價價格在經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和上行過程中高于市場收益所得到的理性價格。
P2P 電力交易
TransActive Grid 項目考慮鄰近電力公司之間的電力交易，把電力當(dāng)作普通商品來處理，未考慮網(wǎng)絡(luò)安全約束。在 P2P 電力交易中考慮安全約束，并進(jìn)行阻塞管理; 不過，該文認(rèn)為在缺乏中心化機(jī)構(gòu)管理的情形下，電力市場交易主體之間存在信任問題。事實(shí)上，區(qū)塊鏈的主要特征就是提供了信任機(jī)制，如果講在區(qū)塊鏈上進(jìn)行交易存在信任問題，那只能說明區(qū)塊鏈設(shè)計得不夠合理。另外，該文提出的弱中心化機(jī)構(gòu)和傳統(tǒng)的中心化機(jī)構(gòu)的主要區(qū)別在于
能夠更好地保護(hù)用戶隱私，不過該文所述的弱中心化交易機(jī)構(gòu)需要設(shè)置進(jìn)入門檻，從而就需要一個身份認(rèn)證中心，這樣的身份認(rèn)證中心仍然面對隱私泄露風(fēng)險。因此，從隱私和安全校核的角度來看，采用區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)電力交易平臺未必合適。P2P 電力交易的思路擯棄了交易中心模式，筆者認(rèn)為在 P2P 交易框架下如要考慮安全校核，交易就必須程序化且軟件代碼公開，這樣才符合區(qū)塊鏈的思想。P2P 電力交易的理想應(yīng)用場景為含有分布式電源和/或儲能等有供用雙方且可以形成自治的微網(wǎng)環(huán)境?？紤]到電力系統(tǒng)的安全性要求，主網(wǎng)的電力交易不適于采用 P2P 交易模式。
電動汽車充電樁
電動汽車充電樁的運(yùn)營商數(shù)量眾多，通常每個運(yùn)營商都建立了自己的支付平臺; 各充電設(shè)施建設(shè)機(jī)構(gòu)出于運(yùn)營考慮，發(fā)行不同的充電卡，并可能采用不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，這給電動汽車用戶帶來很大不便。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行牡摹⒖尚湃蔚模捎脜^(qū)塊鏈技術(shù)建立統(tǒng)一的充電樁底層支付平臺更容易為公眾所接受。在電動汽車與電力系統(tǒng)的交互領(lǐng)域，尚存在私人充電樁難以實(shí)現(xiàn)共享、電動汽車 V2G 尚缺乏激勵機(jī)制、動力電池梯級利用無法保證電芯質(zhì)量等眾多問題。采用區(qū)塊鏈技術(shù)有望解決這些問題。例如，可采用基于智能合約和分布式總賬的充電樁按時租賃、基于虛擬貨幣激勵機(jī)制的電動汽車 V2G 自動響應(yīng)、基于區(qū)塊鏈的電池電芯生命周期數(shù)據(jù)的儲存和認(rèn)證等。
物理信息安全
電力信息系統(tǒng)一般是孤立系統(tǒng)，通常認(rèn)為其受網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能性不大。在 2010 年，人們發(fā)現(xiàn)了有史以來第一個專門針對工業(yè)控制系統(tǒng)的計算機(jī)病毒Stuxnet，其通常首先通過受感染的 USB 等設(shè)備滲透計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣與外部網(wǎng)絡(luò)相互隔離的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)也可能受到 Stuxnet 的攻擊。2015 年底，由于電力信息系統(tǒng)遭黑客攻擊，導(dǎo)致烏克蘭發(fā)生了大規(guī)模停
電。可見，能源系統(tǒng)防御惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力有待加強(qiáng)。如果無法保證足夠的信息安全，就需要限制未來的信息網(wǎng)絡(luò)從專用網(wǎng)向互聯(lián)網(wǎng)的跨越，“互聯(lián)網(wǎng) + 能源網(wǎng)”的融合模式也就難以形成。電網(wǎng)公司目前采用的最主要的信息安全防護(hù)方式是內(nèi)外網(wǎng)隔離，但在有些情況下必須進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交互，雖然有防火墻進(jìn)行隔離，但防火墻難免存在漏洞，不能保證萬無
一失。智能電表等信息采集設(shè)備的數(shù)量非常龐大，傳統(tǒng)的通過構(gòu)建專網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式成本過高，而利用互聯(lián)網(wǎng)等公用信息網(wǎng)絡(luò)則存在網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)篡改等安全威脅。主要原因在于目前采用的數(shù)據(jù)庫是中心化的，一旦中心數(shù)據(jù)庫遭到入侵，則數(shù)據(jù)可被讀取和篡改，信息安全就無法得到保障。區(qū)塊鏈的高冗余存儲、去中心化、高安全性和隱私保護(hù)等特點(diǎn)使其特別適合存儲和保護(hù)重要隱私數(shù)據(jù)，以避免因中心化機(jī)構(gòu)遭受攻擊或權(quán)限管理不當(dāng)而造成的大規(guī)模數(shù)據(jù)丟失或泄露。因此，基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)安全技術(shù)可提升能源互聯(lián)網(wǎng)的信息安全。
能源互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式
區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展能夠給能源互聯(lián)網(wǎng)引入新的商業(yè)模式，可通過大力推動光伏電站眾籌、資產(chǎn)證券化等模式實(shí)施。目前，用戶配電設(shè)施主要由用戶自己投資建設(shè)，資金一次性投入較大。采用眾籌方式進(jìn)行投資建設(shè)，可以降低客戶負(fù)擔(dān)，而投資者也可獲得收益。該模式需要解決的主要問題在于怎樣確定眾籌標(biāo)的物和現(xiàn)實(shí)情況是對應(yīng)的，如果無法確認(rèn)標(biāo)的物的真實(shí)性，就存在很大的投資風(fēng)險，從而影響投資積極性。另外，配電資產(chǎn)的投資收益和用電量有關(guān)，只有提供精確可信的計量數(shù)據(jù)，才能保障投資者利益。區(qū)塊鏈技術(shù)能解決這兩個難題，基于區(qū)塊鏈的眾籌配售電有望成為一種新型商業(yè)模式。區(qū)塊鏈技術(shù)正在高速發(fā)展之中，在能源領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。在能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域，目前尚未形成規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)形成之前，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界需要投入大量人力物力開展相關(guān)的研發(fā)工作，以搶占這一領(lǐng)域的理論和技術(shù)研究高地。區(qū)塊鏈技術(shù)與其他技術(shù)領(lǐng)域如大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合也是值得關(guān)注的重要課題。
能源系統(tǒng)中各個市場主體間如果缺乏信任就容易導(dǎo)致交易摩擦，而在參與者眾多的情形下這一般難以避免。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、公開透明、安全可信的特點(diǎn)，為解決能源系統(tǒng)中的交易摩擦提供了重要途徑。雖然區(qū)塊鏈技術(shù)在能源等行業(yè)有不同程度的應(yīng)用研究，但總體上處于初期階段，仍存在著效率較低、資源浪費(fèi)等技術(shù)難題，導(dǎo)致區(qū)塊鏈技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用。
能源這篇論文已經(jīng)結(jié)束，我們今天來看看關(guān)于《區(qū)塊鏈：從數(shù)字貨幣到信用社會》這本書我和大家好好分享一下。
我們先來看看序言一——區(qū)塊鏈：建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)的價值高速公路
區(qū)塊鏈因比特幣而生。一般我們都將比特幣簡單地視為一種貨幣，但從根本上來說，區(qū)塊鏈更是價值傳輸協(xié)議。相較于通常意義上的數(shù)字貨幣，區(qū)塊鏈與互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議）協(xié)議更為相似。只不過，TCP/IP協(xié)議為信息互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計，區(qū)塊鏈則為價值互聯(lián)網(wǎng)提供了理論基礎(chǔ)。但在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行價值交換，需解決三個問題：一是確保價值交換的唯一性；二是如何確立價值交換雙方的信任關(guān)系；三是如何確保雙方的承諾能夠完成依靠網(wǎng)絡(luò)的自治機(jī)制（智能合約）而自動執(zhí)行，而無需可信第三方的介入。2009年基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字貨幣比特幣的誕生，給上述三個問題找到了解決方案。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N新型的去中心化協(xié)議，鏈上數(shù)據(jù)不可隨意更改或偽造，因而提供了無需信任積累的信用建立范 式。區(qū)塊鏈可理解為一個賬本（ledger），人們只需加入一個公開透明的數(shù)據(jù)庫，通過點(diǎn)對點(diǎn)的記賬、數(shù)據(jù)傳輸、 認(rèn)證或智能合約來達(dá)成信用共識，而不再借助任何中間方。這個公開透明的數(shù)據(jù)庫包括了過去所有的交易記錄、 歷史數(shù)據(jù)及其他相關(guān)信息。這些信息安全地分布式存儲在一串使用密碼學(xué)方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊中，即為一個區(qū)塊， 從創(chuàng)始區(qū)塊連接到當(dāng)前區(qū)塊，就形成了區(qū)塊鏈。由于每個區(qū)塊都包含了上一個區(qū)塊的索引，即區(qū)塊的哈希 （hash），使得每一個區(qū)塊按照時間順序產(chǎn)生，若要逆轉(zhuǎn)某個區(qū)塊上的交易，需要重新計算該區(qū)塊之后的所有區(qū) 塊，這在計算難度上幾乎是不可能的。于是，區(qū)塊鏈逐步成為一種可靠的審計工具，也讓系統(tǒng)內(nèi)參與者之間的信 任建立得以實(shí)現(xiàn)。
區(qū)塊鏈本身具有分布式（Distributed）、去中介（Disintermediation）、去信任（Trustless）、不可篡改 （Immutable）、可編程（Programmable）等特征。這些特征使區(qū)塊鏈能彌補(bǔ)傳統(tǒng)金融機(jī)構(gòu)的不足，提高運(yùn)作效 率，降低運(yùn)營成本，靈活更新市場規(guī)則，防止信息篡改和偽造，同時也大大提高了穩(wěn)定性，減少了宕機(jī)風(fēng)險。因 而區(qū)塊鏈可應(yīng)用的場景非常廣泛，眾多金融機(jī)構(gòu)正在研究區(qū)塊鏈技術(shù)在金融市場的應(yīng)用。區(qū)塊鏈可直接用于銀行相關(guān)業(yè)務(wù)。例如，對賬戶的反洗錢檢查、交易后的銀行結(jié)算等涉及人工審核的業(yè)務(wù)。區(qū)塊鏈的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使賬戶資產(chǎn)、信用等信息可在各銀行間共通，這大大簡化了重復(fù)性手續(xù)，節(jié)省大量人力 物力。
由于任何人都能創(chuàng)造自己的區(qū)塊鏈系統(tǒng)：啟動條件十分簡易，且不難實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有區(qū)塊鏈林林總總，有公有鏈、聯(lián)盟鏈與私有鏈之分。知名項目除 了R3CEV，還有Linux基金會推進(jìn)的超級賬本（Hyperledger），以智能合約平臺而著稱的以太坊，以及基于比特幣 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的閃電網(wǎng)絡(luò)與側(cè)鏈技術(shù)……正如區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的合法性是以算法來競爭最長鏈，這些區(qū)塊鏈協(xié)議與技術(shù) 也呈現(xiàn)出非常激烈的競爭局面，它們最終哪一種會勝出，聯(lián)盟鏈與公有鏈哪一個笑到最后，并成為互聯(lián)網(wǎng)通用價值傳輸協(xié)議，目前還是個謎。 或許，互聯(lián)網(wǎng)的早期發(fā)展能帶給我們以啟示?；ヂ?lián)網(wǎng)鼻祖是美國國防部的軍用網(wǎng)，叫做“阿帕 網(wǎng)”（ARPAnet）。在20世紀(jì)70年代，ARPAnet已經(jīng)形成好幾十個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是每個網(wǎng)絡(luò)只能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計 算機(jī)之間互聯(lián)通信，不同計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個個信息孤島，它們之間不能通訊。直到1974年，研究人員設(shè)計了連接 分組網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，其中就包括著名的TCP/IP——網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IP和傳輸控制協(xié)議TCP，這才將這些孤島連通起 來，構(gòu)成現(xiàn)在的因特網(wǎng)（Internet）。因而，聯(lián)盟鏈與公有鏈之間，比特幣與以太坊之間，以及其他區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之 間，也許并不是一個你死我活、贏家通吃的局面，而是會通過構(gòu)建不同區(qū)塊鏈之間的價值傳輸協(xié)議，而形成一個
統(tǒng)一的區(qū)塊鏈：互聯(lián)鏈（Interchain）。同樣，互聯(lián)鏈也會像互聯(lián)網(wǎng)的物理層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層的層級設(shè) 計一樣，根據(jù)功能定位的不同、應(yīng)用場景的不同、共享賬簿的開放權(quán)限的不同，而演化為不同層級的協(xié)議。如果說TCP/IP協(xié)議讓我們進(jìn)入了信息自由傳遞的時代，區(qū)塊鏈則將把我們帶入價值高速公路時代。區(qū)塊鏈協(xié) 議的完善，將構(gòu)成共享金融的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)正進(jìn)入分布式時代，逐漸從傳遞信息的互聯(lián)網(wǎng)演變?yōu)榻粨Q價 值的互聯(lián)鏈。出于價值交換的需要，人類進(jìn)入數(shù)據(jù)可計算時代。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也進(jìn)化成為附帶計算機(jī)程序的代碼，數(shù) 據(jù)可以自我計算，自我運(yùn)行，從而成為智能數(shù)據(jù)，為整個人類社會進(jìn)入智慧社會打開了大門。