区块链电力能源应用产业报告 可靠的电力关系到国家经济发展的进程

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　　由发电、输电、配电、售电和用电等环节组成的电力生产与消费系统，将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。发电是将一次能源通过生产设备转换为电能的过程;输电是将发电厂生产的电能经过升压，通过高压输电线路进行传输的过程;配电是将高压输电线上的电能降压后分配至不同电压等级用户的过程;供电又称售电，是最终将电能供应和出售给用户的过程。

　　1.3电力能源行业特点

　　1.化石燃料发电为主，再生能源发电占比逐年上升

　　根据2018年全球电力报告数据，化石燃料发电仍然占据主导地位，其中以燃煤发电为主，其次是燃气发电，而燃油发电份额很小。2010年化石燃料发电占全球发电总量的67.4%，到2017年仍然保持在64.7%，但有所回落；而清洁能源主要是再生能源发电逐年上升速度较快，截止2017年全球再生能源发电占电力总量的26.5%，比2016年增加2%，也是增幅最大的一年。其中光伏发电和风电场增幅最高。

　　数据来源于《2018年全球电力报告》

　　2. 电力传输损耗大，国际贸易份额占比较少

　　能源生产在一定程度上决定能源传输的发展布局，而传输又是实现能源生产和消费的必要条件。电能的传导特性决定了它在传输过程中不可避免的伴随较大损耗。世界气体协会（IGU）发布的《Natural Gas:The Energy for today and future 2017》的报告中，对比能源输送的损失，100份天然气到用户可以获得92份，而100份电力输送到用户只能获得32份。因此，相比于石油国际贸易来说，电力国际贸易量少得多。对比天然气国际贸易量可达产量30%，电力在国家之间的贸易只有1～2%之间，且其中大部分电力线仅与邻国相连。

　　3.以大型企业为主导的中心化发电运输

　　能源领域的大部分能源形式受到规模效应的影响，前期电力基础设施建设和后期持续供电运输均需要巨大的资金投入，因此当前电力系统是以大型企业为主导的中心化发电运输。中心化的发电和运输不仅可以保证电力供应的充足、减小运输损耗，还可以提供专业的运营管理服务，防范系统风险。我国目前的电力交易中心绝大多数被大型国企控股。

　　4.受政策影响大

　　电力供应属于国家基础设施建设的一部分，政策方面，电力是强监管、强政策的基础行业。电力项目需要得到政策允许或购得资质、牌照等才能推行，国家政策方针对能源结构的影响重大。发电支持政策主要包括上网电价、可再生能源配额制、净计量电价、财政税收支持政策以及绿色电力价格等，其中上网电价与配额制应用最为普遍。截至2013年初，全球已有127个国家制定或出台可再生能源政策，其中发展中国家和新兴经济体的比重就超过2/3。

　　1.4部分国家的电力价格和能源政策

　　电是世界上最重要的能源之一，是现代生活中不可或缺的必备要素。电价不仅反应了国家地区的电力发展水平，更关乎着国计民生，是一个拥有极重大影响的指数。而不同的国家地区，往往有着各异的电力市场制度与电价制度，电力行业垄断、半市场化还是完全市场化，都影响着该地区电价的发展与组成，也影响着当地的电价形成机制。

　　图片来源于《世界各国电价百科》

　　从电价分布上来看，所统计的25个国家中，德国电价最高，阿根廷电价最低。

　　从电力政策上来看，所统计的9个国家中，大部分放开了售电侧竞争，允许配电公司零售。

　　2.电力能源行业和区块链的契合点

　　当前电力传输损耗率高，企业融资难。行业规模庞大且资金量巨大，交易主体非常复杂，导致各环节之间的交易成本、结算成本很高。且因缺失有效的信用机制，导致能源行业数据共享利用率很低。

　　能源互联网逐步从概念走向落地，它和区块链有较强的内在一致性，两者都建立在智能设备物联网的基础上，都强调去中心化、自治性、市场化、智能化。电能互联网和区块链主要有以下7个契合点：

　　3.区块链在电力能源行业中的主要应用场景

　　区块链技术将极大改变能源系统生产和交易模式，能源交易主体可以点对点实现能源产品生产、交易、能源基础设施共享，能源区块链可以实现能源的数字化精准管理，未来将能够延伸到分布式交易微电网、能源金融、碳证交易和绿证核发、电动汽车等能源互联场景。

　　在点对点的电力交易中，尤其是对于分布式能源，通过区块链可以实现用户和发电者之间的点对点交易。在线损的确定中，不同能源之间转换的损耗、能源远距离传输和其他的运行带来的线损，未来都可以通过区块链进行公证，信息将更为透明。存在跨能源类型的市场时，可记录多个能源系统之问的交易及其价格信息，在此基础上实时生成各地区各类能源的边际价格。

　　在电力金融中，在去中心化的多能源系统协同中，采用区块链记录不同能源系统的实时生产信息及其成本，同时还可以实现电站收益直接证券化。

　　在碳排放认证中，采用区块链技术搭建碳排放权认证和交易平台，给予每一单位的碳排放权专有ID，加盖时问戳，并记录在区块链中，实时记录发电机组的碳排放、碳交易行为并对超标企业进行罚款。

　　在电动汽车充电中，利用区块链分布式总账实现强制信任，相关方点对点互动，智能合约自动执行电力交易，需求波动自动响应。

　　3.1分布式交易

　　我们已经习惯的集中供电方式，存在着突发情况下应变性差、能源存储难以协调、输电损耗导致电费高昂以及能源利用率低下等缺点。因此把能源产生和存储的权力下放，是对集中式供电的良好补充。虽然目前世界上大部分地区还是以电力公司集中供电为主，但是随着电池储能系统的完善，会有更多小型能源供应商进入市场。

　　利用光伏发电产生电能，存储在电池里供随时使用，富余电力出售给附近住户。现阶段单点的能源生产和存储问题其实已经攻克，但如何链接分散的节点，区块链的出现解决了去中心化能源供应至关重要的一环。区块链技术的本质之一就是分布式存储、分布式记账，所以区块链在能源行业最普遍的一个应用就是在分布式能源的点对点电力交易。

　　区块链可以降低分布式点对点电力交易的成本，智能合约允许供应商和消费者通过创建基于价格、时间、地点和允许的能源类型等参数实现销售自动化。如果该技术能够得到广泛的运用，它会极大地改变能源系统生产和交易的模式，即交易主体可以越过现在的这种庞大的电网系统，点对点实现能源产品生产交易和基础设施共享。

　　目前定位于微电网的项目众多，例如：

　　1.目前美国能源公司LO3和比特币开发公司Consensus Systems合作建立的分布式光伏售电区块链平台Transactive Grid开发了全球第一个能源区块链市场,通过将区块链技术与微网结合,使用户有权将过剩光伏发电回馈至电网。

　　2.Energo项目通过打造分布式能源自主社区的去中心化系统，建立基于Qtum量子链的自动能源交易平台，实现微网的清洁能源计量、登记、管理、交易与结算。

　　3.Power Ledger是一个P2P微电网能源交易平台，并试图打造一个电力交易的应用生态，在这个平台之上，可嫁接多种电力场景应用，如电力港项目可实现电力的分布式存储；微电网的运营可通过电力的计量、大数据分析、快速交易等将电力能源更加智能地进行配置，减少能源损失。

　　4.ELONCITY采用分布式可再生能源供电+分布式智能储能设备的模式，通过兴建社区基础电力设施，逐步完成微型社区智能电网的组并网连接，建立去中心化的社区电力交易市场。　　

　　3.2能源金融

　　3.2.1能源商融资

　　能源产业市场潜力巨大，开发风电、光伏等新能源对各国实现绿色低碳能源转型和能源安全起到至关重要的作用。但由于新能源电力产业投资周期长、风险大，它的发展离不开资金和政策支持。

　　当前可再生能源面临着由于补贴的减少、开发商的增加导致竞争加剧、银行由于控制风险对其设置较高授信条件等因素，导致的优质绿色能源项目面临融资难题。而普通投资者也不能参与到高门槛对绿色能源投资和交易市场中，绿色能源交易市场中的流动性和投融资效率、门槛问题亟待解决。

　　据彭博新能源金融(BENF) ，2017年初的趋势显示,与2016年相比第1季度可再生能源的投资从642.5亿降至508.4亿,下降了20.9%，现有能源投资市场主要由银行、私募股权基金和对冲基金主导。该系统不能为可再生能源团体提供适当的资本准入机会。也不能为消费者提供适当的能源准入机会。　　

　　为解决这一投融资难题，出现了能源融资平台性质的区块链项目。例如：

　　WePower是一个由区块链和智能合约支持的绿色能源融资交易平台。平台允许可再生能源生产商对其未来生产的能源发行通证，其中1个能源通证代表在未来的某个时间产生(通常在连接到平台时刻的4-6个月内)的1 kWh的绿色能源，并通过低于市场价格的价格预先出售能源来筹集资金，而能源购买者和投资者可以降低成本来购买能源。有助于降低融资成本，并且提高项目效率。

　　4NEW是全球 利用废物进行发电并使用电力进行挖矿的环保型数字货币矿场能源公链。该区块链平台建立在基础处理设施之上，涵盖整个供应链：从废物收集到发电挖矿，富余能源单位还能销售到国家电网。项目方通过售卖通证募集建厂资金，目前。4New的发电厂位于英国的米德尔斯堡和哈特尔普尔，已全面投入运营。

　　3.2.2电网数据征信

　　每家都有电表，这些持续的用电数据记录了一个家庭的电力消耗和缴费情况，可以作为信贷的参考数据。将企业用电情况纳入征信系统，有利于丰富企业的信用信息，提前了解企业的信贷融资情况，有助于逐步提高用电客户诚信用电和缴费意识，为国有资产的保值增值提供保障。此外，通过征信系统及时共享企业的用电缴费信息，还有助于金融机构全面掌握企业经营情况和信用还款能力，降低审贷成本，提高防范风险能力。

　　对于个人和家庭，它们在电力征信的应用还停留在失信惩罚上，即家庭在用电过程中发生的窃电、违约用电、恶意拖欠电费行为时，供电公司会将此失信记录报送至征信服务平台系统，作为惩戒。但对于那些诚信用电的家庭来说，用电数据在信贷方面用处不大。

　　区块链能源项目Bitluments通过物联网和区块链技术为拉丁美洲低收入地区用户提供可再生能源电力和小额贷款服务。平台希望将小额信贷与无电网连接的用户对接，为一些平时难以享受小额信贷和辅助金融的用户提供便利。这些设备可以在基础设施不够完备的地方形成微电网。太阳能套件会和智能电表和用户手机相连，每个用户都将能拥有自己的ID 和信用记录。软件收集数据并将其发送到区块链，用户可以完全控制他们的数据。人们可以决定将这些数据提供给银行用于小额信贷和其他金融服务。当用户拖欠月度分期付款时，可以锁定供电设备，这为发放小额信贷提供了必要的保障。

　　3.3碳交易和绿证核发

　　3.3.1碳交易

　　碳交易是为促进全球温室气体减排，减少全球二氧化碳排放所采用的市场机制。1992年5月9日联合国政府间气候变化专门委员会通过艰难谈判通过《联合国气候变化框架公约》，又在1997年12月通过了其附加协议《京都议定书》，把二氧化碳排放权作为一种商品。在环境合理容量的前提下，国际规定包括二氧化碳在内的温室气体的排放行为要受到限制，协议国家 在一定时期内实现一定的碳排放减排目标，各国再将自己的减排目标分配给国内不同的企业。由此导致碳的排放权和减排量额度开始稀缺，排放权交易市场由此而形成，它们成为一种有价产品，称为碳资产。

　　碳排放的每项技术和政策途径都依赖于在全球市场中准确测量和记录碳含量的方法，然而，这些方法的透明度有限，标准不连贯，监管制度不统一，信任问题也很严重。

　　在碳市场中，最重要的就是各个控排企业的碳排放数据，配额和核证自愿减排量（CCER）的数量、价格，以及数据的真实性和透明性，中心服务器无法对数据安全做到 的保障，而信息的不透明也让很多机构和个人无法真正参与进来。这些问题都可以运用区块链技术来解决，通过这项技术，每吨碳以及每笔交易信息都可以追溯，避免篡改以及信息的不对称。

　　同时，传统的碳资产开发流程时间很长，涉及控排企业、政府监管部门、碳资产交易所、第三方核查和认证机构等，平均开发时长超过一年。而且，每个参与的节点都会有大量的文件传递，容易出现错误，影响最后结构的准确性。而区块链可以解决这个问题，通过多节点的网络，记录可以共享，这不仅提高了时效性，也保证了准确性。

　　此外，如果将碳资产开发方法编译为智能合约，那么各个控排企业的碳资产额度还可以进行自动计算，整个流程变得透明公开准确，这不仅可以减少碳资产开发时间，还可以降低碳资产的生产和管理成本。

　　针对于此，市场上出现了定位于碳交易的区块链项目。例如：

　　1.美国区块链初创公司Nori正探索促进碳排放市场优化，将区块链作为被捕捉的二氧化碳的验证方法，促进供应商和买方之间的交易。

　　2.2018年5月，IBM宣布与Veridium Labs开展合作，将实现碳信用的代币化，让企业能够通过区块链技术追踪其碳足迹。Veridium将碳信用转换成一种新型的可替代的数字资产CRB，可以在Stellar公共网络上兑换和交易，消除碳信用供应链中的摩擦和不透明。

　　3.Zero Carbon也是支持碳信用额和其他自然资本资产的消费和交易的区块链项目。一 个Carbon通证（NRG）代表来自多元化的一篮子国际认证碳保护信用额度的碳保护信用额。环境资产没有“过时"或不可替代的风险。投资者可以将风险降低并优化投资作为长期对冲。由于这些对冲由相关资产支持，因此Carbon通证是流动资产，可以放在企业资产负债表上并借入。

　　3.3.2绿证核发

　　从国际上绿证发展的历史看，绿证交易制度通常是可再生能源配额制的配套政策，以确保绿证能够被有可再生能源消纳指标的市场主体所购买。该制度的核心是政府或监管部门可以通过法规强制要求供电企业在某个特定时间之前所销售的电力中有一定最低的配额或固定比例必须来自于可再生能源。

　　在这一制度下，可再生能源电力就像常规电力一样以市场价格出售，因生产可再生能源电力所带来的高于传统化石能源电力的成本费用则由独立证书市场上的绿色证书销售额抵补。为满足监管部门要求，供电企业可以通过自己利用可再生能源发电并持有相关额度或证书，或通过从其他企业购买附有额度或证书的可再生能源电力，又或者购买单独出售的可再生能源额度或证书。

　　如同碳证核发一样，现阶段绿证核发也面临着一样的痛点。目前的绿色证书大多基于发电量的估值，再通过发证机构发证机构向能源企业核发，实际发出的电量与绿证核算的电量不一定相等。且现有的绿证和碳证核发多数都是由权威机构来进行的，流程漫长，过程当中涉及到的相关利益群体也比较多，相应的也就提高了成本，且多数是纸质核发不利于绿证的市场交易。

　　为简化绿证核算流程，减少电量误差，IDEOCoLab、Nazdaq和物联网设备公司Filament三家公司合作开发了基于区块链可以自动创建可再生能源证书（REC）的系统。例如光伏发电，通过在光伏电池板上安装传感器来收集生产和存储的电量数据，就可以准确计算出它所生产的能源量并及时传输数据给系统，系统再把相应的绿证自动核发给这些能源生产者让他们能够更加便捷的获得经济激励。系统给每1kW·h清洁电力打上标签,节点在购买得到清洁电力时也将会得到绿证,凭证上注明了所购买的特定电量的来源,方便溯源追查。

　　3.4电动汽车

　　据国际能源署（IEA）最新发布的《2018全球电动汽车展望》报告显示，截止到2017年，全球道路上行驶的电动汽车总量（包括纯电动汽车和和插电式混合动力汽车）  超过300万辆。未来，电动汽车的持续增长在很大程度上将取决于成本降低、汽车性能提高、更快的充电速度，以及充电基础设施的可用性、速度、易用性和成本。

　　P2P电动汽车充电市场中，传统的交易建立都依赖于中心化的机构，存在着信息泄露和单点故障的风险。目前电动汽车充电端的痛点有：充电设施数量较少、充电协议和计量模式多样、充放电的互动性较差、充电过程不透明、充电协议不灵活等。现在全球约有168万套私人充电设备，然而绝大多数充电器在每天的大部分时间内都处于闲置状态。如果电动汽车的使用者可以在任何地方都能使用面前充电站里的充电设施，那么电动汽车被广泛接受将一定成为现实。

　　区块链技术可以用来构建一个简单的、基于区块链的计费模型，给私人充电设备的提供者补贴激励，让它们可以共享给公众使用，电主可以自己设定充电价格，使用区块链来处理所有计费、支付和身份验证问题。而电动汽车司机可以随意在任何充电站停靠他们的汽车, 电动汽车将自动连接到该充电站，然后自动进行充电，充电站将在区块链上自动向他们收取电费。此外，区块链收集的数据可以帮助公共事业和运营商管理与电动汽车增长相关的电能质量和系统充足性问题，还可以与智能电表进行交互，增强其在管理与充电器速率、位置和使用数据等方面的作用。

　　目前许多定位于分布式交易的区块链项目路线图都将电动汽车充电作为后期发展的重要部分。例如：

　　1.JuiceNet是基于区块链技术的P2P充电网络，这个区块链平台结合了共享和充电两大特点，允许充电桩所有者与其他用户分享，并在其他电动汽车司机使用时收取费用应用区块链之后，不仅可以实现共享充电桩，而且可以促进共建充电桩。

　　2.Innogy和IBM正在开发区块链平台，该平台可自动化和集成一系列移动服务，包括电动汽车充电、计费、停车费、高速公路收费和汽车共享服务费等。

　　3.Power Ledger是一个P2P微电网能源交易平台，并试图打造一个电力交易的应用生态，在这个平台之上，电动汽车项目可通过数字身份设置和区块链技术，实现新能源汽车与充电桩，机器人与其他充电器之间的安全交易。

　　4.电力能源行业区块链项目数据分布

　　OK收集了大量能源区块链项目的白皮书，整理出了目前为止最全最准确的能源区块链项目的进展。并选取了二十二个能源区块链项目，分析他们的数据分布情况，总结出了6个核心要点，供读者快速、准确的了解全球整个能源区块链项目的现状以及未来。

　　4.1项目类别分布

　　区块链的去中心化恰恰契合了分布式能源的特点，能够大幅度降低分布式电力的交易成本，提升交易效率，因此分布式电力交易是目前区块链在能源行业的主要应用场景，22个项目中有15个这类项目。有3个项目定位碳交易或绿证交易，分别是Veridium、Zero Carbon、MITO，4个项目定位于电力金融，分别是WePower、4New、Hyperion Fund和GreenX。

　　4.2项目地区分布

　　22个项目有20个能查询到官网所在地，它们分布地区大多是在欧美等已经实现市场化电价的地区和国家。

　　4.3项目开发平台

　　这22个项目大多基于以太坊平台发布符合ERC20标准，支持此标准可确保令牌与第三方服务的兼容性，并且易于集成，在这22个项目中有19个是基于以太坊开发。Veridium和Irene Energy基于星云链开发，Energo基于量子链。

　　4.4项目募资时间分布

　　由项目募资时间分布可以看出2017年出现5家电力区块链项目，随着1CO走热2018上半年出现了9家，下半年有2家，而到19年只有1家。这与区块链项目的整体募资热度表现一致。

　　4.5通证系统