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报告|能源行业大力迈入新格局 能源区块链投资活跃度提升

2018-05-16 08:34:43 天风证券 作者:沈海兵

能源行业大力迈入新格局,我国供给结构亟待优化。

作者近年来,全球能源需求增长缓慢,能源转型推动新能源快速发展,能源消费结构清洁化趋势明显。在新政策情景下,我国的能源需求增长速度每年下降1%左右,从2004年高达16.84%的增速一路下降至2015年的低点0.96%,不到自2000年以来的年平均水平的六分之一。截至2016年,我国能源消费构成中,煤炭和石油占比已经从2000年的90.5%下降至80.3%,而能源供给构成中,天然气、水电、核电和风电等能源供给也一直在稳步增加。然而我国能源供给结构依然存在大量痛点,包括供给垄断、结构转变缓慢、清洁化不足、价格非理性和供给动力不足等问题。自09年以来,国家开始大力推进能源行业的供给侧改革,卓有成效但阻力依旧。

区块链技术带来能源供给结构改革的新曙光。

全球能源互联网是基于互联网技术应用发展背景下的清洁、高效的能源利用方式,在缓解环境污染问题的同时,得以提高资源利用效率以及资源整合重组进程,有助于有效地进行能源供给侧改革。而区块链天然的去中心化和可分散的特点可以构建一个去中心化的能源系统,具有以下三个优势:(1)搭建分布式能源交易和供应体系,(2)制定能源管理部门的区块链智能合约,(3)安全储存能源交易数据。

能源区块链:相关项目纷纷落地。

目前能源区块链项目主要集中在发达国家,主要在以下多个场景中发挥作用:(1)区块链能源的点对点交易,(2)分布式传统能源的构建,(3)能源市场交易代币化,(4)批发能源交易市场,(5)电动汽车的区块链能源。

现阶段已经有多家项目公司在这些场景达成应用,包括LO3Energy的微电网、Electron的分布式天然气和电力计量系统、Power Ledger的代币化区块链能源交易市场、Enerchain的集成化能源批发交易系统和Innogy的区块链电动汽车充电系统,这些项目都收获了多家巨头的注资。

能源区块链的未来:更多商业模式步入实体化进程。

2018年能源区块链的发展态势主要在四个方面:(1)正对区块链进行的能源设施投资将呈现增长态势,(2)美国的能源设施将进入试点阶段,(3)能源批发贸易将逐渐实现商业化部署,(4)其他商业模式也将实体化。而在我国,区块链能源领域近年来出现不少探索者,首个能源区块链实验室在北京成立,国家电网申请区块链电力交易的专利,中化集团利用区块链技术进行能源出口贸易。中国能源系统的信息化水平和产业技术实力接近甚至超过部分发达国家,而以电力市场和能源供给侧改革为时代背景,区块链技术未来可能对我国能源领域等诸多方面产生广泛而深远的影响。

1.能源行业大力迈入新格局,我国供给结构亟待优化

1.1.世界能源需求增长放缓,能源消费结构清洁化趋势明显

全球能源需求增长缓慢,能源转型推动新能源快速发展,能源消费结构清洁化趋势明显。近年来,全球经济增速进一步放缓,主要经济体走势分化,发达国家经济缓慢复苏,新兴经济体国家经济发展有所改善。人均能耗量在2014年达到了1919.43千克油当量,较2000年的1636.60千克油当量上升了17.28%。但是从2004年以来,除了2010年人均能耗量出现增加外,人均能耗呈现增速放缓的状态,。自2010年以来,全球人均能耗量增速从4.36%明显下降至1.43%并保持稳定。

在能源消耗结构来看,化石燃料能耗占比在2000年前不断增加,而从2011年的81.26%开始下降,至2014年减少到了80.81%;相对而言,替代能源和核能的占比则在这四年间也从8.44%一路稳步增加至8.90%。虽然增减幅度还较小,但从中可见清洁化趋势在逐渐加强。

1.2.我国能源随消费低速增长,积极布局新能源

打造新经济结构,我国能源消费步入低增长。步入2000年后,我国能源消费总量随着经济增长而逐步增加。随着近年来我国经济增速的放缓,能源消费总量的增速也迈入一个低增长的阶段。2004年我国能源消费总量的增速高达16.84%,而在新政策情景下,我国的能源需求增长速度平均每年下降1%左右,2015年达到最低的0.96%,不到自2000年以来的年平均水平的六分之一。这是经济结构转变、强劲能源效率政策实施和人口变化所带来的综合效应。

传统能源消费比重下降,清洁能源需求稳步增加。我国能源的消费需求正更多依赖可再生能源、天然气和电力,煤炭和石油需求则有所回落。截至2016年,我国能源消费构成中,

煤炭和石油占比已经从2000年的90.5%下降至80.3%。根据国际能源署的预计,到2040年,我国煤炭在总发电量中所占的比重将从2016年的三分之二下降到40%以下,电力将在中国终端能源消费中占主导地位。

可再生能源成本降低,能源供给清洁化趋势明显。同时,我国能源结构也正逐步转换到清洁发电,强大的部署和有力的政策降低了可再生能源的成本。从2000年至2016年,天然气、水电、核电和风电等能源供给也在稳步增加,在我国能源生产总量的占比逐渐扩大,从2000年的10.3%增长至22.2%。

2018年4月11日,电力规划设计总院发布的《中国能源发展报告2017》预计,2018年我国能源消费总量呈低速增长,生产供应总体稳中有升。《报告》认为,根据经济发展状况、各行业发展前景和用能需求,2018年我国能源消费将延续消费结构清洁化、高效化趋势,消费总量呈低速增长,预计约45.7亿吨标准煤。其中,非化石能源和天然气仍是拉动能源消费增长的主导力量,占一次能源消费的比重继续提高,天然气消费量约2640亿立方米;煤炭消费量将略有减少,约在38.5亿吨,占一次能源消费比重继续下降;石油消费量约6亿吨,占一次能源消费比重保持稳定。从生产端来看,预计2018年一次能源生产总量约36.7亿吨标准煤,其中煤炭36.6亿吨,石油1.91亿吨,天然气1560亿立方米,一次电力2.1万亿千瓦时。《报告》显示,2017年我国能源生产总量达到35.9亿吨标准煤。

1.3.能源结构存在痛处,供给优化进行时

能源供给结构指能源供给侧各个方面的构成及其相互之间的关系,包括能源供给主体结构、能源产业结构、能源产品结构、能源价格结构、能源供给动力结构、能源供给区域结构等。能源供给结构优化是指为了实现满足能源需求、提高能源供给能力与效率、减少能源生产和消费污染、控制碳排放、保障能源供应安全等目标,改善能源供给侧各种不合理或次优的结构。能源结构优化主要包括以下六个方面。

能源供给主体垄断严重。我国的石油、天然气、电力生产与供应业国企垄断严重,民营企业发展受抑制。石油、天然气的上中下游产业链均被中国石油天然气集团公司与中国石油化工集团公司两家国企巨头高度垄断——2015年,这两家油气巨头企业国内的原油、天然气产量占全国的71.2%、91.5%,原油加工量占全国的72.2%,油气管网占全国的90%以上,成品油和天然气销量也占国内大部分市场份额。我国电力生产大部分被五大国有控股电力集团垄断,电力输配送基本上被国家电网公司与南方电网公司垄断。而煤炭产业存在不少地方垄断企业。中国煤炭产业并不是一个全国统一开放、有序竞争的市场,存在相当严重的地方保护主义和地方垄断,一些势力雄厚、技术和管理水平高的煤炭企业难以通过市场公平竞争方式扩张发展。尽管近几年煤炭行业产能过剩、需求不旺、价格大幅下降,很多低技术、低效率、低安全的中小煤炭企业仍未被市场淘汰。

能源产业结构转变缓慢。过去十几年里,中国化石能源产量保持6.1%的较快发展速度,非化石能源产量尽管增长速度更快(11.2%),但依然相对不足,中国能源产业结构还有很大优化空间。。从国内一次性能源产量结构来看,化石能源产量占据绝对地位,其比重下降非常缓慢。同时,化石能源中煤炭产业占比过高,油气能源产业发展不足。

能源产品清洁化不足。2013年,瑞典、拉脱维亚、芬兰和奥地利使用的可再生能源在总能源中比例超过了三分之一(欧洲环境保护署,2015),而中国生产的各类能源产品中,不可再生的化石能源产品占比一直在85%以上,生物质能、水电、风能、太阳能、地热能、海洋能等可再生能源发展相对不足。当前,由于高品质的天然气、无烟煤、成品油等清洁化石能源产品占比相当低,中国的化石能源产品消费成为绝大部分碳排放来源与主要环境污染源。为了实现工业污染防控与碳排放减控目标,必须不断提高化石能源中洁净能源产品的比重。

管制程度较高,不利于价格机制发挥优化配置资源和激励竞争的功能,导致资源浪费和效率损失。电、成品油等能源价格受到很强管制,天然气等能源价格受到较强管制,煤炭价格也受产业政策的间接影响——如2016年以来煤炭产业“去产能”导致中国煤炭价格大涨。近年来,中央着手推动电力、天然气、成品油等能源产品价格市场化改革,取得了一定成效,但市场化还有很长的路要走。二是能源产品价格构成未充分考虑资源与环境成本。能源产品的生产、输送与消费存在很大的外部性,资源消耗与环境损失成本在各种能源价格中没有得到合理体现,导致清洁能源的价值优势在价格中体现不充分,不利于清洁能源获得竞争优势。

能源供给动力不足。我国能源工业发展主要依赖劳动、资本、资源等要素投入,较少地依靠制度革新、要素升级与结构优化这三大“供给侧发动机”,导致能源工业整体生产效率增长与能源产品质量提升缓慢。尤其是煤炭采选产业的扩张过于依靠资本投入,重复建设较多,导致中国能源工业的边际报酬递减较快,生产效率增长缓慢,产能过剩、资源浪费与环境损害严重,拖累了整个能源工业的优化升级与可持续发展。自身供给动力的不足导致我国能源对外的整体依存度偏高,近十年来我国石油、原油和天然气等进口量增长迅猛。

1.4.政策风向全力支持,供给侧改革大力推进

为了破除能源供给结构优化的各种障碍,需要大力推进能源供给侧结构性改革,形成良好的能源供给文化(非正式制度)、能源供给制度(正式制度)、能源供给管理和组织制度(制度的实施机制);以科技创新为核心,推动能源创新发展。李克强总理在2009年提出要推进能源结构调整和产业升级,近几年中国加快推进能源价格市场化和能源供给清洁化改革,实施煤炭行业“去产能”,取得了明显成效。2015年,国家发改委把推动能源结构优化作为审批项目的重点。2016年2月,国家能源局局长努尔˙白克力表示,破解新常态下能源发展面临的传统能源产能过剩、可再生能源发展瓶颈制约、能源系统整体运行效率不高等突出问题,必须创新能源体制机制,大力推进能源供给侧结构性改革。能源供给侧改革突破点在于化解防范产能过剩、实施重大战略工程、着力补齐供给短板、创新生产消费模式,这四个方面在2016年均取得了实质性突破,但仍需大力推进。

2.区块链技术:带来能源供给结构改革的新曙光

2.1.全球能源互联网:我国能源供给侧改革的新契机

全球能源互联网是指以国家电网为代表,侧重全球电力互联,利用电力网络在空间上的扩大,将不同区域电网互联,实现不同区域不同类型新能源跨区消纳的能源互联网。全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主导、全球互联泛在的坚强智能电网,符合两个替代(清洁替代和电能替代)的需求。全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成,连接“一极一道”(北极、赤道)等大型能源基地以及各种分布式电源,能够将水能、风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户,是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台,具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。

全球能源互联网的发展框架可以概括为一个总体布局、两个基本原则、三个发展阶段、四个重要特征、五个主要功能。全球能源互联网将形成由跨州电网、跨国电网、国家泛在智能电网组成,各层级电网协调发展的总体布局,坚持清洁发展和全球配置两个基本原则,经过洲内互联、跨洲互联、全球互联三个阶段,具备网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动四个重要特征,实现能源传输、资源配置、市场交易、产业带动和公共服务五个主要功能。

能源互联网是由数量众多的分布式能源应用单元相互联结而成。由大量分布式能源构成的能源互联网在拓扑结构上完全不同于现在的集中式供能系统。在分布式为主的能源互联网系统中,能源供应具有更大的柔性和开放性,能源网络具有更强的自愈能力。能源互联网最大的特点是大量接入可再生能源。能源互联网通过储能设施、能量管理系统等先进技术,克服风、光等可再生能源受天气和时间影响带来的随机性和波动性问题。能源互联网利用可再生能源的方式主要是发电和热能利用。主要的一次可再生能源包括太阳能、风能、水力、地热、海洋能及生物质等。适合于能源互联网应用的可再生能源有太阳能、风能、地热和生物质。

全球能源互联网基于互联网技术应用发展背景下的清洁、高效的能源利用方式,对于提高资源利用效率以及资源整合重组具有重要意义,是能源供给侧改革要着重解决能源供给结构不合理、大量的煤炭消耗造成环境污染等问题的有效解决路径。

缓解污染问题,增强资源利用效率。全球能源互联网依托特高压和智能电网,加快推进我国西南水电开发,大规模发展风电和太阳能发电,大力推进以电代煤、以电带油,力争提高清洁能源装机及发电量,提高清洁能源占一次能源比重。构建全球能源互联网,有利于推动能源清洁绿色发展,将具有时区差、季节差的各大洲电网联接起来,增强资源利用效率,减少资源浪费和产能过剩,使得要素有效投入,进而加强供给管理。

化解产能过剩,推进资源整合重组。电能是最清洁高效的能源,全球能源互联网的构建便以电能为核心,未来的能源开发、转换、配置、使用的基本平台是电网,清洁主导、电为中心是能源发展的必然趋势。这一理念有效促进了我国对煤炭等传统行业进行资源整合、企业重组,着力对其去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板,全力推动供给侧结构性改革。

优化能源系统,拓宽改革思路。全球能源互联网的用户思维就是指将“用户至上”渗透到能源供给的各个环节,增强产品、服务以及用户体验。全球能源互联网的构建将现有的由生产者控制的集中式能源系统转变成为与消费者互动的集中式与分布式能源结合的网络,重视用户需求,解决用户用能难题,提供系统的能源解决方案。在大数据处理方面,利用先进的技术对能源种类、能源消费以及用户习惯等进行数据采集、分析,为能源的多方交易提供数据互动,提升能源的生产和使用效率。

2.2.分布式能源:能源互联网的天然区块链

分布式能源通常是布置在用户所在地,耦合连接到区域电力系统的发电设施,包含可再生能源系统、热电联产系统、工业能量回收利用系统,并具有需求侧管理功能。分布式能源已成功实现商业化利用,并且是综合效率最高的一种利用方式,能效可达80%以上,且输配电损耗显著降低,能有效降低电网崩溃的概率,提高供电可靠性。分布式能源技术主要包括往微型燃气轮机、工业燃气轮机、热电联产系统、光伏、风力涡轮系统、燃料电池等。其中燃料电池的发电效率将可能达到80%,是未来最具有发展价值的技术。这些技术将和智能控制与优化技术、综合系统优化技术等集成起来,一起成为能源互联网的核心技术。

目前,分布式能源在天然气和光伏发电领域已经取得快速发展。2015年天然气分布式能源在我国开始加速发展,共建成127个项目,装机1405.5兆瓦。预计到2020年,我国规模以上城市均使用分布式能源系统,装机容量达到4000万~5000万千瓦。我国天然气分布式能源发展有进一步加速的趋势。到2020年,我国燃气轮机将实现自主研制及应用,系统集成能力也得到大幅度提升。由于天然气分布式调峰能力强、运行稳定,与太阳能光伏、太阳能光热、地源热泵等互补的分布式能源系统将得到大力发展。中国从2010年开始加大对可再生能源的投资和补贴力度,大力的政策支持使中国成为太阳能发电增长最快的国家。2015年我国已为装机容量世界第一的国家。在最新的“十三五”能源规划中,分布式光伏成为国家未来几年扶持的重点。结合天然气分布式能源的发展,两者优势的互相结合将形成我国分布式能源的新特征。

分布式发电是用清洁能源、生物质、新能源、可再生能源等为一次能源,将规模不一的发电、供热等设备加以集成,以分散的方式布置在用户附近的能源系统,相当于一个可独立输出热、电等能源的多功能小电站。开展分布式发电市场交易需要遵循信息对等、共享、透明,交易分散等基本原则。而区块链技术本身是一个特殊的数据库结构,因为具备去中心化、可以分散等特点,在分布式发电市场交易上将非常有效。

2.3.区块链技术优势:去中心化的能源系统

能源行业应用区块链技术的目标是提供一种完全去中心化的能源系统,能源供应合同可以直接在生产者和消费者之间传达。区块链技术有助于加强个人消费者和生产者的市场影响力,这也使消费者直接拥有购买和销售能源的高度自主权。区块链技术能源领域显示出强大的应用潜力,除了可以执行能源供应交易外,区块链技术还可以提供计量,计费和结算流程的基础。

区块链技术同能源互联网概念有较强的内在一致性,智能合约得以实现无人化智能能源互联网。从本质上来看,能源互联网同区块链技术都必须构建于普遍的智能设备物联网之上,设备的普遍智能化和互联化将和能源互联网的发展互为表里。而区块链技术同样强调价值网络参与主体的物联化和智能化,基于区块链的智能合约,其作用并不是仅仅如其字面所显示的,只能实现实体或者数字资产交换功能,其实智能合约的真正作用在于基于区块链的不可篡改和集体共识特征,预先写入的代码可以在无人干预或者少人干预的情况,直接调用区块链上数据,执行所有可以计算的逻辑功能并输出和执行结果,因此,智能合约的真正意义其实是为区块链上各主体间的互动提供了智能化的规则,并且可以在无人参与的情况下,实现各种复杂逻辑功能,这种特征称之为图灵完备。从这个角度上来看,能源互联网的智能设备网络如果要实现完全的无人化智能,恐怕不可能离开区块链技术的帮助,尤其是布置在区块链上的智能合约技术。

在能源互联网的应用上,区块链主要具有以下技术优势:

分布式能源交易和供应体系。金融领域的获得的区块链技术应用经验可以应用于能源领域。区块链技术能够支持去中心化的能源供应系统。这将有助于简化多层系统,其中电力生产商、配电系统运营商、传输系统运营商和供应商,通过区块链网络直接将生产者与消费者联系在各个层次上进行交易。

制能源网络。智能合约将向系统发出信号,制定如何启动交易的规则。此类流程将基于智能合约的预定义规则,可以确保所有的能量和存储流都是自动控制的。这有助于平衡供给和需求。例如,当产生比需求更多的能量时,智能合约可以确保这些多余的能量被自动地传送到存储器中。

能源流的安全储存。将所有能源交易数据分散的存储在一个区块链上将有可能保持所有能量流和业务活动的分布式和安全记录。由智能合约控制的能量和交易流可以以防篡改的方式记录在区块链上。因此,分布式能源市场的逐步数字化,为区块链技术提供了创新开发和新商业模式的难得的机遇。

3.能源区块链:相关项目纷纷落地

能源区块链项目主要聚集在欧美国家,美国依然具备着能源区块链创业的最佳土壤,美国的加州硅谷以及纽约都聚集着大批能源区块链创业者。除了美国,欧洲尤其是德国也有不少能源区块链项目,德国对区块链技术整体持较为支持的态度,加上德国较为发达的分布式可再生能源,使得区块链在能源领域的应用十分有前景。柏林的较好的创业环境和氛围也聚拢了大量欧洲极客在此。

3.1.区块链能源的点对点交易

在传统电力交易市场上,电力交易掌握在少数寡头手中,而事实上过去也只有少数寡头能够承担如此高昂的基础设施建设费用。然而随着光伏电板技术的提升,越来越多的家庭部署了家用光伏发电设备,光伏发电设备安装成本较大,但这其中会产生的多余电力却未被充分利用,无论是对于家庭还是社区都是一种隐形损失。越来越多的家庭想要将自家的余电上网出售给其他用户,清洁电力来源也希望降低价格吸引更多用户。

受地域、经济等的限制,电力需求和电力供给之间的不匹配是一个长期以来存在的问题。智能电网能使得这一问题得到有效解决,而区块链技术则是搭建智能电网的最优选择。通过电网的数字化、智能化,自主运行、自我优化,电力生产与消费都将更加精准化和精细化,资源利用将更加集约、高效,决策判断将更加具有前瞻性。

目前,大部分区块链能源项目都集中在P2P能源市场平台。区块链能源点对点交易是目前区块链在能源行业的主要应用场景,区块链的去中心化和分布式特点,让电力生产者、售电部门和消费者可以实现“直连”,可以大幅度降低电力的交易成本,提升交易效率。

3.1.1.LO3 Energy:搭建居民P2P电力交易微网

2016年4月美国的能源公司LO3公司与西门子数字电网(Siemens Digital Grid)以及比特币开发公司Consensus Systems合作,建立了布鲁克林微电网(Brooklyn Microgrid)。该项目是全球第一个基于区块链技术的能源市场。这个微网项目实现了社区间居民的点对点电力交易,允许用户通过智能电表实时获得发、用电量等相关数据,并通过区块链向他人购买或销售电力能源。这意味着,用户可以不需要通过公共的电力公司或中央电网就能完成电力能源交易。此外,拥有如太阳能电池板等能源生产资源的公司,也可以通过微网将未使用的能源出售给社区。

LO3 Energy的Exergy平台的搭建主要为以下几方面:

加密分布式账本技术,以防篡改的方式安全保存所有数据。

可扩展智能合约,自动化处理所有交易流程。

链上微网控制系统,高效管理微网电流和交易流。

区块链和微网的结合使得建筑物屋顶光伏系统供应商在布鲁克林能够将过剩电力回馈到现有的本地电网,并直接从购买者那里收到付款。区块链技术允许在多个参与系统和各种利益相关者之间进行透明、高效的交易,同时也把网格特定的要求考虑在内。

在纽约州,公共事业费用很高:比如财产和营业税、电线和变电站维护费用等。这些费用基本上都是来自于用户在市场上的能耗支付所得。传统电网通常是以净耗电量来计算电费,而且消费者也没有任何选择权。相比于从中央电网购买电力,P2P能源销售的优势在于价格更加便宜。而有些消费者——比如那些在自己屋顶上安装太阳能电池板的人,可以在区块链技术的帮助下出售自己没有使用过的多余能源。布鲁克林作为该项目的一个试点,将能够让社区电力的生产者和消费者之间进行基于区块链的本地能源交易,并平衡当地的生产和消费。

英国跨国公共事业公司Centrica,Braemar Energy Ventures,以及德国工业制造公司西门子都投资了LO3 Energy。另一方面,西门子旗下能源管理部门也将利用LO3 Energy公司的区块链技术,打算实施更多的基于区块链的微电网和智能城市项目,以测试其在其他业务模式下的运行情况,并获得该方案在世界其他地区是否具有可复制性的意见。

3.1.2.Conjoule:打造高效能源交易社区

Conjoule于2017年由innogyInnovationHub成立,正在为可再生能源的生产者和消费者,以及电池拥有者和其他灵活性能源开发一个p2p市场,无需中介机构就可进行交易。2016年10月,这个平台和发行产品正在德国的两个城市进行试点,允许在家中安装太阳能光伏的住宅用户向当地消费者出售过剩的电力,且所有交易都会被记录在区块链平台上。在这个平台,居民可以自由选择他们销售电力的对象,包括当地的公司、学校以及水力公司等,有助于构建更高效的城市生态。

Conjoule此前曾获得了日本最大的电力公司——东京电力公司(TEPCO)和德国能源及天然气提供商RWE的子公司Innogy Innovation Hub的投资。

3.1.3.The Sun Exchange:连接世界的能源区块链

尽管太阳能可以改变许多社区,但是对于那些偏远地区而言,安置光伏发电设备依旧难以实现。为了改变这一点,TheSunExchange旗下的P2P能源交易模式已经不局限于本地社区,他们允许用户在全世界各地购买太阳能(特别是一些阳光充足的地方),然后把这些能源出售给其他消费者。

The Sun Exchange和太阳能公司合作在太阳能安装贫瘠的地区(主要是南非)搭建太阳能发电设施,而安装费用则是通过评估挂在其网站上。投资者可以通过购买太阳能区块来投资这个项目,安装完成后电力会出售给当地社区,投资者则会获得其相应份额的回报。而整个网络则是采用了区块链技术,代币的使用不仅可以避开交易所等中介减少交易成本,还免去了不同国家货币转换的麻烦。

该公司目前已经在非洲等地区搭建了5个项目,累计出售了超过150kw的太阳能。该公司已经募集到了几轮早期阶段投资,也获得了PlugandPlayAccelerator,Techstars,以及BarclaysAccelerator等创业加速器的支持。

3.2.区块链构建分布式传统能源

分布式能源系统,既具备了互联网的基本特征,又具有互联网经济要解决的核心问题,如能源和信息的双向流动、数据的记录和管理等。通过区块链,支付可以通过加密货币作为安全保障,而合同将只是数字。所有的交易都可能被数千个“证人”验证,如果使用公共链接,将会引入潜在的免手续费模式。这种激进方式的美妙之处在于,每笔交易都将以防篡改的方式进行记录。

由于验证交易的过程是通过大量的分布式计算系统的数据模式进行,而不是以有限的中央系统进行交易,因此在区块链上交易能源将允许交易的“即时”批准。在消费者和生产者(甚至是产销合一人员)之间直接进行交易是存在免费可能性的。目前传统的交易模式是,交易人员执行交易,银行确认账户是否有足够的款项可供支付,中央权利系统监管监视记录交易发生。而区块链技术的优势在于交易可以直接进行,不需要中央权利机构进行监管也不需要银行机构的接入,这样的结果就是大大的降低了中间手续费的发生。

3.2.1.Electron:打造能源界的eBay

Electron是一家总部位于英国的公司,旨在利用区块链技术,建立一个分布式的天然气和电力计量系统。该公司已经建立了区块链平台“生态系统”,包括资产注册、灵活交易和智能计量表数据保密系统。最近,该公司正在开展客户公用事业切换工作,使用虚拟数据来测试超过5500万个供应点,使客户可以在短短15秒内从一个供应商切换到另一个供应商。目前英国没有统一的电力和天然气计量表,用户在两种能源之间的切换服务需要两到三周的时间,而Electron通过区块链技术对能源计量表进行有效的管理,可以把这个能源切换过程缩短至几分钟。

Electron的终极目标是打造能源界的eBay。目前该公司正在打造一个新的交易平台,将是“一个能源资产的共享市场,能够快速响应价格信号”。它的目标是支持电网运营商和公用事业公司推出的灵活性的产品。

Electron已经建立了一个能源联盟,包括几家英国公共事业公司,比如Baringa、英国电力网络公司(UK Power Networks)、Northern Powergrid、以及OpenEnergi。最近,EDF Energy和壳牌公司也加入了该联盟。而在2017年底Electron获得了日本能源行业巨头东京电力公司的投资,双方将共同开发区块链方面技术应用。

3.2.2.碳链:碳资产区块链平台

在中国CCER碳资产,从发起到上市,交易和流通至少需要十个月,复杂而又耗时长会给减排企业和控排企业带来不小的经济成本,对于整个未来能源的清洁化、能源的分布化、能源的金融化会造成巨大的挑战。

2016年5月,全球首个能源区块链实验室在北京成立。该团队通过区块链技术与碳市场应用场景的深度融合,打造了一款低成本、高可靠的碳资产开发和管理的区块链平台,产品以基于区块链的互联网服务作为表现形式,提供基于区块链的便利化碳资产开发平台。通过发行以核证碳减排量(CCER)为基础资产的数字资产——碳票,平台将碳资产开发各环节的参与方纳入基于区块链的共享协作分布式可信账本,实现基于区块链的文件和数据传递、以及评审和开发过程中的参与方互动,通过过程重塑,打造碳资产开发高效协作网络。

碳资产管理应用仅仅是能源区块链实验室开发的多款应用之一,实验室正携手合作伙伴同时开发多款基于区块链技术的能源互联网应用,包括电动汽车账户管理、分布式光伏售电清结算、虚拟电厂考核计划等,覆盖能源生产、配送、消费、交易、管理等多个环节。

3.3.能源市场平台代币化

3.3.1.Power Ledger:代币的能源交易

Power Ledger是一家区块链能源市场提供商,P2P能源交易平台。平台通过可交易和无成本的能量交易代币SParkZ,支持不断扩大的能源应用套件生态系统。这个系统在电能的生产者和使用者之间建起了直接的联系,他们可以直接进行交易,而不是通过一个充当中介的电力公司。该公司在初始代币发行期间募集了3400万美元,并获得了澳大利亚政府800万美元的资金支持。

l两个区块链层下的双重代币系统POWR与Sparkz,促进生态系统的市场灵活性。POWR代币为无阻塞成本的区块链代币,可让应用程序宿主和参与者访问和使用平台,如同有限的软件许可权限。Sparkz代币通过智能债券按照托管的POWR代币发行,并由应用程序宿主载入其客户。

l区块链技术下的电力溯源,自动执行智能合约。PowerLedger利用自身基于区块链的专利技术,可以在电能产生之初就确定电能的所有者,紧接着通过一系列的交易协议完成电能所有者和消费者之间的交易。这个机制不会增加额外的成本,这使得更低的用电成本成为可能。

l环境友好Ecochain的应用,降低能源消耗。PowerLedger将是第一个将电量信息存储在Ecochain的应用,Ecochain也是世界上第一个低能源消耗、环境友好的区块链。Ecochain的运行所需的电能绝大多数来自太阳能,采用的是最新的POW挖矿机制,能源消耗远低于其它的区块链产品。

3.3.2.WePower:基于区块链的绿色能源交易平台

We power是一个绿色能源拍卖平台,它允许可再生能源生产商发行自己的能源代币筹集资金,这种能源代币即对等于生产商后期生产的能源,其中0.9%分配给WPR的代币持有者。在这个平台上WPR代币持有者有多方面益处,一方面WPR代币持有者可以优先访问WePower平台上的新能源代币销售拍卖,另一方面拥有的WPR代币越多,获得的能源分配就越多。在生产商建成能源厂后,代币持有者可以使用使用这些代币量的能源,也可以重新投入平台进行再投资。

We Power解决了当前可再生能源开发商获得资金的问题,并直接为最终消费者,任何类型的投资者和能源市场创造者提供对有利可图的项目的投资。这是通过区块链上的智能合约以快速透明的方式完成的。可再生能源开发商可以销售未来将要生产的能源的前期部分。为了使其快速,全球化和透明化,这种能量被标记化,并且每个购电协议成为一个智能合约,确保了流动性。另一方面,最终的消费者,投资者和能源做市商能够以折扣的方式购买未来的能源,降低消耗的能源的成本,或者在能源价格的某一时刻被生产。此外,WePower与能源基础设施和能源交易市场相连接,以便记录区块链数据,如果平台上没有足够的需求,可以将能源交易和能源销售直接推向市场。

基于这种模式可以准确记录生产能源的数量和类型,推进绿色能源在市场的流动并带来透明度,这将减少排放到大气中的二氧化碳造成的污染,经合组织估计每吨至少35欧元的负面影响,或每年1,13万亿美元。在We Power存在的国家中,可再生能源已经比传统能源更便宜了,We Power为全球建立可再生能源发展提供了可持续的经济激励路径。

3.4.批发能源交易

批发能源交易市场的流程采用的一般是孤立的IT系统和低效的通信,几乎是依赖于手动操作,在交易所和经纪商、定价机构之间存在着高昂的交易成本,而核对问题的耗时和后端流程的耗资都带来了高昂的操作成本。如果利用区块链技术,可以大幅度消除这些交易流程痛点。

创业公司BTL Group通过私有区块链平台Interbit解决交易信息核对问题,提出每个贸易关系采用一个区块链,然后建立统一的区块链目录,是解决方法。Ponton Enerchain则通过Enerchain区块链平台直接改变市场交易流程。

3.4.1.BTL Group:解决核对问题

2015年成立的BTL(Blockchain Technology Limited)起初活跃于金融服务业,与Visa合作完善跨境结算,之后进入能源行业。在批发能源交易中,BTL发现交易确认和核对问题是可以首先用区块链解决的问题。

贸易商之间部署共享账本。大多数交易后的通信是手动进行的,即对手方通过邮件和传真验证和核对数据的不符点。BTL则提议通过采用贸易商之间部署的共享账本来调整,在区块链上记录交易信息。这个系统让交易员不再各自存储数据,而是共享安全的媒介,其中存储的信息做到透明、精确化、验证过,可以加速工作流程,降低人为错误的可能。

各双边关系配备区块链。批发能源交易中还存在隐私性和扩容性的问题。为解决这个问题,BTL开发了私有区块链平台Interbit,而不是依赖如以太坊的其他已有区块链目录。其构思是在每个双边关系配备一个区块链,这所有的区块链连接到一个通用的区块链目录。

BTL Group没有走传统的风投路线,而是于2015年11月在TSXVentureExchange交易所上市(TSXV:BTL)。通过与Wien Energy、BP、EniTrading&Shipping等领先的能源公司合作,BTL最近进行了12周的试点项目,重点是欧洲天然气市场的交易核对问题。通过这个创收的项目试点,BTL想获得Interbit基础设施执照,扩展到下游应用,比如交易计划、发票、监管报告和现金结算,满足个人客户的需要。最终BTL将以应用层为主,还有Interbit基础设施的许可。

3.4.2.Ponton Enerchain:搭建集成化交易系统

Ponton总部在德国汉堡,是2000年开始为B2B市场提供软件集成解决方案的公司,核心业务是批发能源与商品市场的商业流程的标准化与自动化。

在能源交易周期的第一步交易执行一般是由第三方机构提供网上交易,市场情报和交易信息等也往往掌握在这些第三方机构上,不仅带来了不小的中介费用,还带来了分析低效的时间成本。Ponton的目标是通过部署Enerchain中间网络,进行交易流程的去中介化。这个系统中,交易员可以直接P2P提交和执行交易,避开第三方提供的网上交易。使用基于区块链的去中心化平台执行交易,可以大幅度降低交易成本,因为一旦该系统部署完成,可以降低维护、运行和服务器成本。

2016年11月在阿姆斯特丹举行的EMART能源交易会上,23家能源交易公司结盟开发使用能源区块链,由PONTON开发的Enerchain作为交易工具。能让使用加密技术的交易机

心化市场。该联盟旨在探寻区块链技术是否可以支持现有市场主导的交易量和交易速度,用以提升运行效率,降低交易成本。

3.5.电动汽车的区块链能源

数字化是电动汽车区别传统汽车非常重要的特征,同时金融是助推电动汽车产业发展非常重要的手段。在电动车领域,区块链可以有效地用于动力电池的溯源。2018年,电动汽车回收有望迎来发展机会,电池的梯级利用市场是非常重要的应用场景、应用市场。溯源体系是整个动力电池回收最根本的一个环节,基于区块链技术可以把电池全生命周期的数据不可篡改地记录下来,这样的数据有利于形成电池长期评估标准。

3.5.1.Innogy:区块链电动汽车充电系统

Innogy是德国能源和天然气供应商RWE的子公司,推出了其开发的依靠以太坊网络来处理其运营的“Share&Charge”区块链平台,在德国已建成几百个基于区块链的电动汽车充电站。德国近50000个电动车主中,有92%在自己的家里为电动汽车充电,“Share&Charge”平台提倡以付费方式共享其家庭充电站,从而提高对清洁能源的运用。同时,区块链技术显著降低了德国能源公司InnogySE的运营成本。

一旦用户在平台注册登记了车辆信息,就能把法定货币转到数字钱包里。之后,不管在什么时候,只要他们连接到充电站,以太坊区块链就会把对应的充电费用转给充电站运营商,并将每笔交易记录下来。

随后,旧金山创业公司OxygenInitiative加入“Share&Charge”,在美国推出了为司机服务的基于区块链的平台。使司机可以处理与清洁能源汽车相关的所有操作。包括允许司机共享他们的充电站、支付通行费和充电电动汽车。

4.能源区块链的未来:更多商业模式步入实体化进程

4.1.能源区块链加速进入新阶段

GTMResearch最新发表的《2018年区块链在能源领域的发展》对目前全球范围内区块链在能源领域的发展进行了讨论并对该领域在未来一年的发展做出了4个预测。

针对区块链进行的能源设施投资将呈现增长态势。GTM Research预计,通过传统风险投资对区块链能源设施投资将加速增长,基于区块链技术的能源设施是该领域一个十分重要的风向标,对该领域的动向起着监督作用。另外,越来越多的企业已经在区块链能源试点项目上取得成功。东电、德国能源巨头Innogy和英国最大的煤气供应商森特理克集团已经以直接投资的方式投资了五家创企。此外,它们和还联合其它设施公司,比如太平洋瓦电公司投资了一些联盟性质的区块链团体,其中就包括去年因为募集资金1700万美元而引人关注的能源网基金会。

美国的能源设施将进入试点阶段。在美国,有关区块链应用能源领域的诸多尝试都鲜少涉及能源设施领域。GTM Research预测,那些在2017年开始对区块链技术开展调查的一些能源设施公司将在2018年规划甚至部署相应的试点项目。太平洋瓦电公司曾在加利福尼亚提交过“电器项目投资收费”的预算,用以为两个区块链试点项目提供资金。该公司目前正在招募区块链项目经理,主要负责监管即将出台的各项区块链能源项目的实施工作。Ameren计划与Omega Grid合作开展区块链能源试点项目,后者参与了Ameren的加速器项目。随着越来越多的美国能源设施公司加入试点,其他公司也将效仿。

能源批发贸易将努力实现商业化部署。点对点能源交易是大多数试点项目关注的焦点,占计划和完成项目的59%。但是,此类项目并不是商业化可行性最高的一类。此前两家欧洲企业与几十个行业伙伴合作开展的试点项目取得了巨大成功。其中一家试点项目的领航者BTL在今年1月份宣布将会建立商业交易平台OneOffice,并利用区块链技术运营。另一家试点项目的领航者Ponton表示要在2018年全面部署其批发贸易平台。其他创企也在努力攻占这一领域,尤其是随着商业模式初步形成,会有越来越多的企业涌入。LO3正在测试一种新方法,并准备将其投放能源批发贸易市场。它正与德国的Epex Spot合作,使消费者与批发市场建立直接联系,实现去中心化能源交换。

其它商业模型将实体化。GTM Research预计,电动汽车充电和可再生能源信用(REC)交易将成为区块链在能源领域的首批应用案例并具备盈利功能。在电动汽车充电的情况下,充电基础设施有限,并且没有用于计费、日程安排和支付软件的统一标准,对新概念和新技术产生的阻力较小。对于REC,区块链可以取代传统平台并减少重复计算的可能性。开发人员可以设计这些REC交易平台以符合现有法规。

目前的技术发展阶段仍然处于早期阶段,区块链技术的成熟性较差,不管是被誉为超越比特币的第二代区块链技术的以太坊,还是被大量大型公司寄予厚望的企业级区块链平台Hyperledger(超级账本),目前都处于早期开发阶段。然而我们依然可以看到,区块链技术正在逐步扎根,其当前的迅猛发展正在深刻改变着能源行业。

4.2.我国能源区块链蓝海潜力无穷

相比国外的区块链能源投资与应用的活跃程度,我国的能源区块链领域依旧基本是一片蓝海,但是这片蓝海近两年也开始出现了不少的探索者。“能源互联网”是我国能源发展的一个重要战略,而区块链在能源领域的应用也逐步提上议程。

能源区块链相关研究逐渐跟进。早在2016年之前,“能源互联网的规划、运行与交易基础理论”已经被相关文件界定为“智能电网基础支撑技术”项目下的基础研究类题目。该项目的实施周期为5年(2016年-2020年)。16年首个区块链能源实验室的成立,并推出了能源区块链主链Demo,标志着我国探索者在该方面做出的努力。

国企巨头纷纷布局。17年11月,国家电网向中国国家知识产权局提交了一项名为“关于区块链的电力交易管控方法及装置”的专利申请。18年4月3日,这项申请正式对外公布。据申请文件显示,该项发明涉及一种能源互联网系统,目的是解决如何克服能源互联网中心化机构管理方案中运行成本高、安全性差以及用户隐私难以保证的问题。此外,今年国企中另一巨头——中化集团下属中化能源科技有限公司成功用区块链技术完成了一船从中国泉州到新加坡的汽油出口业务,并为全球第一单有政府部门参与的能源贸易区块链应用项目。

目前来看,能源互联网在中国的落地并不受限于技术的落后,事实上,中国能源系统的信息化水平和产业技术实力接近甚至超过部分发达国家。而以电力市场和能源供给侧改革为时代背景,区块链技术具有去中心化、公开透明、安全可信的特点,为解决能源系统中的交易摩擦提供了重要技术手段,将对我国能源领域等诸多方面产生广泛而深远的影响。

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