文|曹寅，能源區(qū)塊鏈實驗室首席戰(zhàn)略官。

能源行業(yè)的進化從未停止，隨著技術的進步和產業(yè)的發(fā)展，新能源生產和應用正在各環(huán)節(jié)上替代化石能源。在生產端，風力發(fā)電和光伏發(fā)電的平價上網目標已經不再遙遠；在消費端，電動汽車替代汽柴油汽車的進程雖然剛剛開始，但方向明確，而“能源互聯(lián)網”概念的提出，就是為了應對未來能源行業(yè)發(fā)展的新趨勢。

新的生態(tài)帶來的不僅是機會，伴隨而來的還有挑戰(zhàn)。新一輪能源革命解決的不僅僅是能源從哪里來的問題，還有能源由誰生產、由誰管理的問題。以往中心化的集中生產、集中調配、集中規(guī)劃的能源行業(yè)大一統(tǒng)模式可能會在新能源為主導的時代發(fā)生劇烈調整。新的能源產業(yè)生態(tài)具體表現(xiàn)為分布式、隨機性、互動性、參與性、市場化等特征。然而，如何應對在范式調整過程中發(fā)生的一系列挑戰(zhàn)，目前并沒有特別好的解決手段。

區(qū)塊鏈技術與能源互聯(lián)網

他山之石可以攻玉，起源于數(shù)字貨幣領域的區(qū)塊鏈（Blockchain）技術有潛力成為應對未來能源互聯(lián)網新生態(tài)挑戰(zhàn)的重要技術解決方案之一。

區(qū)塊鏈技術作為一種分布式共享數(shù)據(jù)庫技術，在各領域的應用研究方興未艾。區(qū)塊鏈技術的核心功能就是不依靠中心或者第三方機構，保障數(shù)據(jù)真實可信，打破信任壁壘，極大降低了業(yè)務開展所需要的信任成本，促進業(yè)務的高效開展。區(qū)塊鏈技術的分布化、透明性、公平性以及公開性與能源互聯(lián)網理念相吻合，其在能源互聯(lián)網中的應用也將進一步推動能源互聯(lián)網的建設。

區(qū)塊鏈是一種非常年輕的技術。2008年年末，“區(qū)塊鏈”一詞才首次出現(xiàn)于一篇發(fā)表在密碼學論壇的論文《比特幣：一種點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》中，發(fā)表者名叫中本聰（Satoshi Nakamoto），目前大家并不知道此人的真實身份。

比特幣是一種在2009年1月初正式上線運行的去中心化數(shù)字貨幣應用。論文中將區(qū)塊鏈描述為用于記錄比特幣交易賬目歷史的分布式數(shù)據(jù)庫，但中本聰并沒有給區(qū)塊鏈賦予具體定義。

不同于現(xiàn)代國家發(fā)行的貨幣，比特幣由分布式網絡基于數(shù)學計算產生，總量恒定（2100萬個，發(fā)行規(guī)律為每4年減半），所有交易由全網節(jié)點共同記賬，確保其不可篡改，依靠密碼學保障網絡安全，賬戶具有匿名性，軟件的代碼開源、更新與發(fā)展依靠網民社區(qū)自治。

區(qū)塊鏈本質上是一種去中心化的分布式記賬技術。如果把區(qū)塊鏈看作一個狀態(tài)機，則每次交易就是試圖改變一次狀態(tài)，每次生成區(qū)塊就是參與者對其中包括的所有交易改變狀態(tài)的結果確認。區(qū)塊鏈是多種技術的集合，包含了P2P網絡技術、密碼學技術、共識機制、智能合約等。通過將這些技術以獨特的方式糅合以及創(chuàng)新應用于互聯(lián)網時代，區(qū)塊鏈能夠實現(xiàn)“1+1>2”的性能。目前，區(qū)塊鏈技術自身仍然在快速發(fā)展中，沒有形成統(tǒng)一的標準規(guī)范。

區(qū)塊鏈技術同能源互聯(lián)網概念有較強的內在一致性。從本質上來看，能源互聯(lián)網同區(qū)塊鏈技術都必須構建于普遍的智能設備物聯(lián)網之上。近幾年，隨著電子產業(yè)和信息產業(yè)技術的進步和飛速發(fā)展，能源產業(yè)價值鏈的生產—配送—儲存—消費價值環(huán)節(jié)上的各類設備正在迅速地從機械設備和模擬設備升級替換為電子設備和數(shù)字設備，軟件定義硬件的趨勢非常明顯。

未來，在能源互聯(lián)網時代，這些數(shù)字設備將進一步通過物聯(lián)網實現(xiàn)廣泛互聯(lián)化，通過高性能嵌入式設計獲得本地智能，通過物聯(lián)網獲得云端智能，構成基于互聯(lián)網的集群智能設備物聯(lián)網絡。

此外，隨著物聯(lián)網的進一步發(fā)展，“互聯(lián)網+”商業(yè)模式在能源產業(yè)的創(chuàng)新普及，以及能源市場的深入開放，將不僅僅只有能源生產和配送設備（如發(fā)電機組、輸配電設備）才可以實現(xiàn)局域互聯(lián)和智能互動，能源產業(yè)的生態(tài)化和互聯(lián)化將向大量能源消費設備（如各類家用電器、電動汽車、工業(yè)用電器）拓展。設備的普遍智能化與互聯(lián)化將和能源互聯(lián)網的發(fā)展互為表里。

兩者的特征可以一一對應

區(qū)塊鏈技術同樣強調價值網絡參與主體的物聯(lián)化和智能化?；趨^(qū)塊鏈的智能合約，其作用并不是僅僅如其字面所顯示的，只能實現(xiàn)實體或者數(shù)字資產交換功能。

智能合約的真正作用在于，基于區(qū)塊鏈的不可篡改和集體共識特征，預先寫入的代碼可以在無人干預或者少人干預的情況下，直接調用區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，執(zhí)行所有可以計算的邏輯功能并輸出結果和執(zhí)行功能。因此，智能合約的真正意義是為區(qū)塊鏈上各主體間的互動提供智能化的規(guī)則，并且可以在無人參與的情況下實現(xiàn)各種復雜邏輯功能，這種特征被稱為圖靈完備。

從這個角度上來看，能源互聯(lián)網的智能設備網絡如果要實現(xiàn)完全的無人化智能，恐怕不可能離開區(qū)塊鏈技術的幫助，尤其是布置在區(qū)塊鏈上的智能合約技術。從具體特征角度來看，區(qū)塊鏈技術也與能源互聯(lián)網的特征一一對應。

區(qū)塊鏈使能源互聯(lián)網升華

針對性地來看，區(qū)塊鏈同其他信息技術的結合，并采用合理的制度安排，可以將能源互聯(lián)網概念在設計時所提出的系統(tǒng)特征升華到更高層次。

從精確計量升華到保護隱私（可信計量）：數(shù)據(jù)布置在區(qū)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(qū)塊鏈構建能源互聯(lián)網交互主體之間的低成本的信任傳遞鏈條，實現(xiàn)基于信任的能源互聯(lián)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(xiàn)以智能合約為表現(xiàn)形式的邏輯功能，并結合區(qū)塊鏈技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術，設計可信任的預言機制對外部數(shù)據(jù)簽發(fā)信任，然后輸入智能合約，執(zhí)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(huán)境變化的控制過程。

從優(yōu)化決策升華到間接民主（分布決策）：基于區(qū)塊鏈部署的能源互聯(lián)網設備間點對點交互，在容忍分區(qū)的前提下，區(qū)塊鏈共識系統(tǒng)必須在可用性（包括效率）和一致性之間做取舍。

因此，可以采用分布決策過程，即在因為通信等外部被動原因所產生的分區(qū)之中，或者由系統(tǒng)主動根據(jù)共識形成時間、指令執(zhí)行可行性等內部約束條件所產生的最優(yōu)決策分區(qū)之中，先形成分區(qū)內節(jié)點之間的局部共識，再基于一致性算法實現(xiàn)分區(qū)間的共識。這種分布并且分級的決策方式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(huán)無共識，從而可以在實現(xiàn)分布式決策的同時，又兼顧效率。

雖然傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)也可以實現(xiàn)分級共識，但是區(qū)塊鏈可以解決傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)的兩大問題，即確保決策的原子性以及對于拜占庭節(jié)點的容忍。所謂原子性，指的是操作序列或者指令系列，就像原子，作為物質具備物理化學屬性的最小單位一樣不可被拆分，不容許被打斷，通過區(qū)塊鏈共識機制，分布式系統(tǒng)可以容忍一定數(shù)量的拜占庭節(jié)點。所謂拜占庭節(jié)點，即惡意節(jié)點，惡意節(jié)點可以不受協(xié)議限制做任何事，比如不響應、發(fā)送錯誤信息、對不同節(jié)點發(fā)送不同決定、不同錯誤節(jié)點聯(lián)合起來干壞事等。

從廣域協(xié)調升華到集群智能（廣域融合）：以區(qū)塊鏈為工具，以低成本信任傳遞為手段，實現(xiàn)在能源互聯(lián)網中不同能源主體，以及不同能源系統(tǒng)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(tǒng)化零為整，融合為一個能源互聯(lián)網超級主體，在廣域內形成集群智能。

技術應用還需要不斷探索

目前，全球已經有數(shù)家創(chuàng)業(yè)公司在開發(fā)基于區(qū)塊鏈的應用。例如，美國紐約布魯克林地區(qū)的TransActive Grid，其目的是在街道間構建居民之間去中心化的、自動的P2P能源交易和支付網絡?？上У氖?，由于團隊內部對于項目發(fā)展方向存在分歧以及監(jiān)管政策的矛盾，目前此項目已經暫停。

在澳大利亞也有一家公司在做類似的工作，這個名叫Power Ledger的團隊由當?shù)氐膮^(qū)塊鏈軟件公司 Ledger Assets成立。Power Ledger使用其基于區(qū)塊鏈的軟件構建了一個P2P的光伏電力交易系統(tǒng)。但是，Power Ledger項目有一個致命缺陷，其發(fā)行了一款命名為POWR的代幣，此項目要求所有使用Power Ledger平臺的能源銷售及服務第三方項目都必須購買POWR代幣，否則無法向其客戶提供服務，這導致Power Ledger生態(tài)上的企業(yè)需要鎖死大量資金，嚴重影響了合作伙伴的積極性。

除了國外企業(yè)，中國也有區(qū)塊鏈企業(yè)在探索將區(qū)塊鏈技術應用于各種能源場景中。中國的能源區(qū)塊鏈實驗室是全球第一家實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術能源應用的研發(fā)企業(yè)，也是著名的企業(yè)級區(qū)塊鏈開發(fā)組織Hyperledger Project中唯一的能源行業(yè)成員。

能源區(qū)塊鏈實驗室打造了一款服務綠色資產數(shù)字化的區(qū)塊鏈平臺，提供基于區(qū)塊鏈的綠色資產的數(shù)字化登記和管理功能，服務的綠色資產包括各類自愿減排額度、用能權、節(jié)能積分、能源設備共享經濟積分、綠色金融資產等，服務的市場包括電動汽車、可再生能源、虛擬電廠、工商業(yè)節(jié)能、儲能、綠色金融等領域。此外，能源區(qū)塊鏈實驗室正在專門開發(fā)適用于能源行業(yè)的底層主鏈，能夠在提高效率的同時，實現(xiàn)對于物聯(lián)網的兼容。

但是，由于區(qū)塊鏈技術目前仍然處于發(fā)展早期，區(qū)塊鏈技術本身仍有較多技術問題和發(fā)展模式問題有待解決。從技術本身來說，區(qū)塊鏈技術目前仍然處于發(fā)展初期，涉及的各分項技術仍然較為原始，例如共識機制、加密算法、節(jié)點布置、區(qū)塊容量、讀寫工具等，更不用說將這些分項技術糅合后的區(qū)塊鏈了。因此，目前的區(qū)塊鏈平臺所表現(xiàn)出來的讀寫性能、可擴展性、開發(fā)便利性、安全性、同既有系統(tǒng)的兼容性都不盡如人意。舉例來說，最先得到應用的比特幣區(qū)塊鏈，目前最高交易通量僅為每秒7筆，并且需要多次區(qū)塊確認后才能最終實現(xiàn)清結算，效率極低。

此外，被譽為下一代區(qū)塊鏈平臺的以太坊（Etherum）在2017年發(fā)展最順利的時候發(fā)生了嚴重的黑客事件，導致過億美元資金被盜。由IBM公司牽頭開發(fā)的被大家寄予厚望的企業(yè)級區(qū)塊鏈平臺Hyperledger Fabric，目前仍然處于實驗室階段，成熟發(fā)布尚需時日。

除了技術挑戰(zhàn)外，技術以外的問題其實更為棘手。區(qū)塊鏈作為一種去中心化共識技術，將大大改變各行各業(yè)甚至整個社會的契約關系。目前，區(qū)塊鏈在主戰(zhàn)場——金融行業(yè)的發(fā)展已經面臨很多桎梏，更何況比金融行業(yè)約束條件更為復雜的能源行業(yè)。

在國內電力市場尚未完全開放的情況下，以及分布式發(fā)電設備仍然處于萌芽發(fā)展的階段，區(qū)塊鏈技術在能源交易、虛擬電廠管理、電動汽車充放電、多能互補結算等領域的應用仍然為時尚早。相對于目前中心化系統(tǒng)所提供的客戶體驗，基于區(qū)塊鏈的去中心化到底能夠給用戶提供什么附加價值仍然撲朔迷離。因此，如何在能源領域應用區(qū)塊鏈技術，尚需學界和業(yè)界共同探索。