互聯(lián)網(wǎng)作為第三次工業(yè)革命的代表技術(shù)，改變了現(xiàn)代社會(huì)的生活方式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，而以分散化和信任機(jī)制為特征的區(qū)塊鏈技術(shù)則是新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。本文首先總結(jié)了分塊鏈的定義和技術(shù)框架，給出了塊鏈的特點(diǎn)和意義，然后介紹了塊鏈在一些領(lǐng)域中的應(yīng)用。最后，總結(jié)了砌塊鏈在能源系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在他的書中，著名的美國(guó)學(xué)者杰里米·里夫金首次提出了“能源”。能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的概念和愿景已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。能源互聯(lián)網(wǎng)的初步定義：能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是基于互聯(lián)網(wǎng)等前沿信息技術(shù)，以電力系統(tǒng)和分布式為基礎(chǔ)的。

        可再生能源是我國(guó)主要的一次能源和天然氣網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將改變傳統(tǒng)的電、熱、冷、氣等能源在生產(chǎn)、傳輸、儲(chǔ)存等方面的“并行流”。由于各種環(huán)節(jié)的耦合，如消耗，不同形式的能量可以在多個(gè)環(huán)節(jié)相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)多流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同運(yùn)行。能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可以用于工業(yè)系統(tǒng)，也可以用于居民區(qū)甚至家庭。到目前為止，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的研究在理論研究和建筑設(shè)計(jì)方面還很少見。能源互聯(lián)網(wǎng)可以有效地傳遞能源和信息，但能源產(chǎn)業(yè)。
        價(jià)值鏈并沒有打開道路。網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載、存儲(chǔ)和許多其他鏈接尚未深入地集成到各個(gè)鏈接之間的事務(wù)中。隨著分布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、燃?xì)獾仍O(shè)備在能源互聯(lián)網(wǎng)上的迅速發(fā)展，能源消費(fèi)者可能會(huì)逐漸成為生產(chǎn)者的參與者。由于多系統(tǒng)的復(fù)雜性和模糊資源的多樣性和分布性，能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致了能量流和信息流。在能量流和價(jià)值流的過程中，交易管理的成本大大增加。
        以電力市場(chǎng)中的電力調(diào)度為例，調(diào)度中心被批評(píng)為調(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(huì)相信這個(gè)信任問題是由集中式調(diào)度引起的。如何對(duì)調(diào)度程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督，并要求其向市場(chǎng)參與者披露相關(guān)信息，以說服市場(chǎng)參與者。能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以有效地傳遞能量和信息，但是參與者之間的信任問題會(huì)給交易帶來很高的額外成本。
        2015年10月31日《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊發(fā)了一篇題為f the blockchain; the trust machine”的封面文章的認(rèn)為區(qū)塊鏈( blockchain)技術(shù)具有改變?nèi)伺c人合作模式和商業(yè)合作模式的巨大潛力是“創(chuàng)造信任”的技術(shù)。這篇文章的發(fā)表使得區(qū)塊鏈技術(shù)開始受到廣泛關(guān)注。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(duì)價(jià)值交換活動(dòng)的記錄、傳輸、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)、個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)/社交網(wǎng)絡(luò)之后計(jì)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(gè)里程碑。
        區(qū)塊鏈技術(shù)屬于分布式存儲(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn),由所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)難以篡改這樣就能夠有效解決交易雙方間的信任問題。針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的特征對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行重構(gòu)與二次開發(fā)是解決能源互聯(lián)網(wǎng)中參與者間信任問題的有效途徑。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)很新的概念,尚不存在公認(rèn)的定義其所包括的研究和技術(shù)內(nèi)容與范圍還沒有清楚的界定理論和應(yīng)用研究都在快速發(fā)展之中。在此背景下本文首先介紹區(qū)塊鏈的定義、意義及其發(fā)展歷程之后概述區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀著重介紹其在能源行業(yè)的應(yīng)用潛力:最后對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。
        區(qū)塊鏈技術(shù)源于比特幣系比特幣的底層技術(shù);比特幣也是區(qū)塊鏈技術(shù)最早的應(yīng)用對(duì)象。在2008年全球金融危機(jī)爆發(fā)后,一位自稱中本聰( SatoshNakamoto)(其真實(shí)身份至今不明)的人發(fā)表了一篇題為“ Bitcoin: a peer-to-peer electronic cashsysten”6的論文。2009年1月4日比特幣正式誕生。不過因其投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)過大且易被用于販毒、走私、洗錢等非法活動(dòng)中國(guó)人民銀行聯(lián)合工信部、銀監(jiān)會(huì)、證監(jiān)會(huì)和保監(jiān)會(huì)于2013年12月5日印發(fā)了《關(guān)于防范比特幣風(fēng)險(xiǎn)的通知》要求金融機(jī)構(gòu)和支付機(jī)構(gòu)不得開展比特幣相關(guān)業(yè)務(wù)比特幣在國(guó)內(nèi)遭到封殺。國(guó)際上對(duì)比特幣雖然有較大爭(zhēng)議但隱藏在比特幣背后的區(qū)塊鏈技術(shù)卻逐步獲得廣泛認(rèn)可。IBM和 Intel等幾十家國(guó)際科技巨頭參與了超級(jí)賬本項(xiàng)目( Hy perledger Project其中的核心就是區(qū)塊鏈技術(shù);萬達(dá)集團(tuán)已加入該項(xiàng)目并成為第一個(gè)來自中國(guó)的董事會(huì)核心成員。區(qū)塊鏈聯(lián)盟R3則致力于采用區(qū)塊鏈技術(shù)解決跨境銀行支付、交易和結(jié)算成本高的問題,已有近50家正式成員其中包括花旗、摩根大通、高盛等銀行業(yè)巨頭中國(guó)平安和香港友邦也已加入(近期高盛等部分成員退出該聯(lián)盟獨(dú)自開展區(qū)塊鏈技術(shù)研究)。國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)科技巨頭如百度、阿里巴巴、騰訊(BAT)等都已經(jīng)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了戰(zhàn)略布局。百度投資區(qū)塊鏈支付應(yīng)用公司 Circle;阿里巴巴旗下的螞蟻金服宣布開發(fā)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的支付寶愛心捐贈(zèng)平臺(tái);騰訊旗下的微眾銀行加入金融區(qū)塊鏈合作聯(lián)盟。至此國(guó)內(nèi)外多個(gè)著名的互聯(lián)網(wǎng)科技與銀行巨頭已實(shí)際參與或密切關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)研究。
        2016年12月28日在公安部、工信部、中國(guó)科學(xué)院等相關(guān)部門的大力支持下,“首屆中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用大賽”由中關(guān)村區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院、微軟(中國(guó))有限公司、IBM(中國(guó))有限公司等單位協(xié)辦,共同為國(guó)內(nèi)外廣大區(qū)塊鏈研發(fā)人員提供了交流與展示平臺(tái)旨在推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用,引起巨大反響。雖然區(qū)塊鏈技術(shù)在2016年受到了非常廣泛的關(guān)注但到目前為止尚沒有公認(rèn)的定義。美國(guó)學(xué)者M(jìn)elanie swan在其《區(qū)塊鏈:新經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖及導(dǎo)讀》書中給出了區(qū)塊鏈的定義:區(qū)塊鏈技術(shù)是一種公開透明的、去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)了區(qū)塊鏈的2個(gè)特點(diǎn)但過于籠統(tǒng)。在工信部發(fā)布的國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書(2016)》13中區(qū)塊鏈被定位為分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。工信部的這個(gè)定義點(diǎn)出了所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)但未說明這些關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系。區(qū)塊鏈技術(shù)是利用加密鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用自動(dòng)化腳本代碼(智能合約)來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)與分布式計(jì)算范式。該定義明確了區(qū)塊鏈技術(shù)是由加密算法、共識(shí)機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)有機(jī)組合而成的種去中心化的技術(shù)框架相對(duì)比較全面。區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)主要通過安全散列算法( secure hash algorithm SHA)、非對(duì)稱加密等密碼學(xué)原理、共識(shí)機(jī)制等一系列技術(shù)巧妙配合所形成的技術(shù)集合。筆者嘗試在文獻(xiàn)[14]的基礎(chǔ)上給出如下定義:區(qū)塊鏈技術(shù)是基于時(shí)間截的“區(qū)塊+鏈?zhǔn)健睌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來添加和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)方法保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。
        區(qū)塊鏈的核心技術(shù)框架主要包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層(對(duì)于不同的項(xiàng)目和平臺(tái),細(xì)節(jié)方面也有所不同。2016年1月20日中國(guó)人民銀行數(shù)字貨幣研討會(huì)在北京召開行長(zhǎng)周小川要求進(jìn)一步明確央行發(fā)行數(shù)字貨幣的戰(zhàn)略目標(biāo)做好關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究數(shù)字貨幣的多場(chǎng)景應(yīng)用爭(zhēng)取早日推出央行發(fā)行的數(shù)字貨幣。央行數(shù)字貨幣研究所已于2016年12月正式成立并已取得階段性成果原型方案已初步確定法定數(shù)字貨幣的原型系統(tǒng)有望在2017年春節(jié)后推出9。2016年12月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中包括了區(qū)塊鏈技術(shù)。在數(shù)字貨幣的即將推出和十三五規(guī)劃政策助力的背景下區(qū)塊鏈患發(fā)展。
        區(qū)塊鏈目前主要應(yīng)用于金融業(yè)不過國(guó)內(nèi)外已開始研究“區(qū)塊鏈+能源”井取得了初步成果,尚處于概念證明階段或前期研究沒有商業(yè)化應(yīng)用報(bào)道。Grid singulariy公司開發(fā)了能源支付捐贈(zèng)平臺(tái),捐助者可將錢直接發(fā)送到比特幣驅(qū)動(dòng)的預(yù)付費(fèi)電裘,無須通過中介組織保證捐贈(zèng)款不會(huì)被挪用。能源公司LO3和區(qū)塊鏈公司 Consensus一起開展了Trans Active grid項(xiàng)目驗(yàn)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nex147部門也加入了 Trans Active grid項(xiàng)目。德國(guó)RWE與區(qū)塊鏈公司 Slock,iⅱt合作研發(fā)出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電動(dòng)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(guó)的 Filament公司計(jì)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(shí)報(bào)告停電隱患。在物聯(lián)網(wǎng)中 Filament采用無線傳感器組件使各個(gè)智能設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立溝通和交互。同時(shí)這些智能設(shè)備還能進(jìn)行價(jià)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(dòng)執(zhí)行的。美國(guó)的 IDEO Colab采用區(qū)塊鏈技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)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(tái)聯(lián)系在追蹤記錄發(fā)電量的同時(shí)自動(dòng)形成可再生能源證書/補(bǔ)貼(RECs)。這可以激勵(lì)可再生能源市場(chǎng)的發(fā)展并保證RECs市場(chǎng)的透明性。國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院承擔(dān)了國(guó)家電網(wǎng)公司第一個(gè)區(qū)塊鏈科技項(xiàng)目是國(guó)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(yàn)室將投資2000億元在杭州建設(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(yíng)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(yàn)室將建成能源區(qū)塊鏈主鏈發(fā)行以核證碳減排量( Chinese certified emissionreduction,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。文獻(xiàn)[7]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(chǎng)景。
        能源系統(tǒng)中各個(gè)市場(chǎng)主體間如果缺乏信仼就容易導(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。本文概述了區(qū)塊鏈技術(shù)的定義、技術(shù)特點(diǎn)、意義與應(yīng)用等,以促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在能源系統(tǒng)中應(yīng)用的研究與開發(fā)。