能源区块链想落地,要对抗什么、妥协什么?|No.23

能源领域是区块链应用落地的另一个重要战场,想象空间巨大。能源区块链项目一般都有实际的项目作为支撑,优质项目比例也较大。

 

区块链的去中心化(更确切的翻译应为点对点)特性,可以令能源的生产、交易,摆脱第三方机构的控制,从而更加自由、灵活、可控;对于交易数据的分布式存储则能提高能源交易的安全性。

利用区块链进行能源交易,其中除了涉及价值和信息交易/交换,还必须纳入需要通过电网和其他设施输送的能源。

 

一些能源区块链的可能应用场景如下:

                                                                                                                       图片来源:交能网  

 

然而,正因为能源区块链中不仅涉及到数据的流通,也涉及能源本身的流动转移,这意味着能源区块链能够大规模落地的前提是——能否构建起一个分布式的能源交易及供给系统。只有这样一个系统能够构建起来,能源区块链才能释放巨大势能,颠覆整个能源市场既有的结构。

 

目前,全球的能源区块链项目大部分都还在概念实验阶段,少部分进行了试运行,真正的平台落地还需要至少一年的时间。

今天的专栏内容中,我们详细拆解了澳大利亚区块链明星项目Power Ledger的设计思路与模型,这个项目成立的逻辑,其实对于大多数区块链项目都是成立的——就是,如何设计一套有效地激励机制,能够让项目在现实土壤中真正落地。

 

能源区块链落地背后的政策因素

 

区块链在能源领域的应用落地,涉及整个能源从硬件系统到软件系统的变革,技术进步只是其中一个因素,其余因素则包括区块链在能源领域的广谱性、适应性,其商业化落地的能力,以及现阶段十分关键的要素——政府是否能够从政策、法律层面进行支持与引导。

 

这一点从能源区块链推进最快的国家分布就可以看到:

 

先看美国。能源区块链的核心技术主要在美国,这一方面得益于美国的强大技术实力、IT技术人才汇聚,纽约和硅谷都汇聚大批能源区块链创业者,且融资环境优;另一方面,美国各州的能源市场和政策都有很大的区别,既有完全开放的能源市场,也有较为保守的能源市场,这给区块链创业者们提供了足够的试验场。在大量项目的促进下,能源区块链从底层技术到商业应用的前沿发展都在美国有所落地。

 

不过,美国纽约的布鲁克林也曾进行过长时间的区块链电力分布式交易的试点,该处还是全世界第一个区块链能源交易的试点,然而由于纽约不允许个人买卖电力,目前这个项目已结束。这也说明,能源区块链想要推而广之,一个瓶颈在于政策。

 

再看德国。德国等欧洲国家也在积极试水能源区块链,特别是德国也产生了一批能源区块链项目,这也是由德国的能源政策和系统的变革所促成的。德国传统能源依靠煤炭及核能,近几年,德国政府的能源方针发生很大转变,通过制定法律,使分布式应用的热电联产得到了长足发展。

 

随着风能、太阳能、生物质能比例的不断增加,德国能源系统发生了显著变化,分布式可再生能源成为德国国家电力供应的重要组成部分。

 

为提高可再生能源电力在能源中的比例,大力发展分布式能源供应,成为德国能源结构调整的主要工作内容,除出台一系列的政策支持外,运用信息、通讯技术,有效平衡电力供给与需求的智能电网技术和高效能储能技术,也成为德国发展分布式可再生能源的重要驱动。德国这样的能源系统条件,给区块链的落地实施创造了非常有利的土壤。

 

在此解释一下何为分布式能源:

分布式能源(Distributed Energy Resources)是指分布在用户端的能源综合利用系统,是以资源、环境和经济效益最优化来确定机组配置和容量规模的系统。它追求终端能源利用效率的最大化,采用需求应对式设计和模块化组合配置,可以满足用户多种能源需求,能够对资源配置进行供需优化整合。分布式能源目前已涵盖了天然气、生物质能、太阳能、风能、海洋能以及其他形式的能源。相对传统的集中式供能的能源系统来说,分布式能源系统直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,具有多种功能,是一种可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。在需求现场根据用户对能源的不同需求,实现温度对口供应能源,将输送环节的损耗降至最低,从而实现能源利用效能的最大化。

图为:区块链驱动的分布式智能电网允许分布式能源生产者和消费者进行交互

                                                                                                                        来源:高盛全球投资研究

在传统的能源体系中,电力公司占据主导低位,它控制电网,并通过电网把电输送给个人和工业企业。电力公司可以决定发电量、决定哪里发电,通过中心化的系统来保持电力系统的正常运行。

传统的电网好处是通过中心化运营,消费者获得了相对稳定的价格和安全。但随着电力能源的分布式发展,包括太阳能、电池等不断发展,普通用户开始能够自行生产电力,这相当于他们获得了一定程度的电力控制权,也就让分布式、点对点的能源交易成为可能,让区块链有了更大的用武之地。

 

下图,现有电网:电力如何分配和监管

                                                                                                                        来源:美国传统基金会

 

反观中国,政府从去年开始,已经开始鼓励能源行业进行区块链探索和尝试。但据虎嗅精选了解,目前尚未出现“靠谱”的能源区块链项目。毕竟,从能源结构上来说,可再生能源电力在中国整个电力系统中占比仍低,分布式能源供应模式仍很边缘,整个能源系统还是非常中心化的。

 

以上所述,能源系统的结构性的转型会是个相对长期的过程,但分布式的能源生产、交易的确是大势所趋,因此,区块链这一技术,或许将成为未来能源系统分布式、点对点交易的最核心的基础。

 

单就目前而言,区块链在能源领域的更现实尝试,皆是基于区块链分布记账所带来的安全性、以及对所有参与者开放这两个优点,例如所有权证书,计量、消费账单等。

 

此外,还有一部分能源区块链项目通过代币销售或者ICO来融资,这也是目前区块链项目的主要融资来源。

 

能源巨头的区块链试探

 

能源领域的传统巨头也已开始在区块链技术上开始下注,这可以被视为一场能源巨头的要革自己的命,对抗自身生命周期的一场探索。

 

他们除了在企业内部进行局部的尝试,还对一些区块链技术初创公司进行了投资,试图借助这些年轻公司的技术与自身融合,将能源的产销一体者相互的连接,或将能源的生产者和消费者直接的关联起来。

 

比如壳牌子公司Shell Trading International投资了区块链创业公司Applied Blockchain。壳牌CTO Johan Krebbers曾如是说:“区块链应用具有巨大的潜力,可以改变我们在能源行业的工作方式,从精简流程到简化我们如何与供应商合作和为客户服务。投资Applied Blockchain公司是我们致力于利用数字化为核心业务创造价值和开发新业务模式的一部分。”

 

日本能源巨头东京电力公司(TEPCO)对英国区块链初创公司Electron进行了投资,希望开发基于区块链的共享电网设施。TEPCO方面表示,他们投资区块链公司背后的逻辑有二,一是社会对可再生能源需求的持续上扬,而是能源的“本地生产,本地消费”趋势越来越明显。

 

德国传统能源和天然气供应商RWE的子公司Innogy Innovaiton Hub在德国各地推出了连接以太坊公共区块链的充电站。在给汽车注册登记后,用户就可以把发币转入其区块链钱包。通过这种方式,任何时候他的汽车连接充电站充电,以太坊的区块链将会将费用转账给充电站的所有者,并记录交易。

 

Innogy和东京电力公司还一同投资了德国区块链创业公司Conjoule,Conjoule提供基于区块链的点对点能源交易解决方案,让用户在其平台上出售未被使用的太阳能,而这些交易则会被记录在该公司的区块链平台上。

 

此外,能源领域也涉足原油、天然气这类大宗商品贸易的部分,在该领域,巨头也纷纷搭建区块链平台来促进贸易双方的“信任”,该领域的模式,可参考本专栏“供应链管理”部分的大宗商品贸易的区块链落地逻辑。

 

如,BP、壳牌共同搭建了一个基于区块链的能源大宗商品交易平台,预计将于2018年年末落地。该平台的其他参与成员包括挪威国家石油公司、大宗商品贸易公司Gunvor、能源供应链及贸易公司Koch、大宗商品贸易公司Mercuria、荷兰最大的银行ABN Amro、资产管理公司ING以及法国兴业银行。

 

石油巨头英国石油公司(BP)意大利石油天然气公司埃尼集团(Eni)和德国主流能源公司维也纳能源公司(Wien Energie)均与加拿大区块链初创公司BTL Group(这是一家公链公司)展开合作,这三方利用BTL建立在区块链上的Interbit平台,进行天然气及石油交易。

 

目前这三方仍在Interbit上进行实验阶段,他们将价值数十亿美元的天然气和石油交易放在平台上,评估区块链技术是否能够确保在强化和最优的安全环境下,在短时间内处理数以百万计的数据点。

 

区块链能在能源领域干些什么?

 

分布式能源旨在简化能源系统中的多层级结构,将能源的生产者、消费者直接的连接起来,生产者和消费者还能够合为一体,这使得电力生产商、输电网运营商、配电网运营商以及能源供应商得以在多个层级上进行交易。

 

区块链将所有的交易以防篡改的方式进行记录,所有的交易都是在一个点对点网络下,在两个独立个体之间直接进行的。这使得:

 

通过区块链,一旦能源交易规则被制定,就可以通过智能合约来自动执行,从而使交易的执行不需要通过人工干预、协调。而这些能源交易规则可以来自动的调节能源的供给与需求。如,若电力的供给大于需求,智能合约就会保证系统中有富余的电力自动供给给储能装备,当需求大于供给时,智能合约就会让存在储能装备中的电能去填补电力的不足。

 

区块链对信息、数据分布式存储,且防篡改的特性,可用于记录能源所有权归属和交易信息,这能带来两个重要的应用场景:

是可再生能源发电和排放额度(排放交易)的核查。每个证书的所有权历史可以被准确的记录在区块链上。这将为可再生能源和排放配额管理证书提供一种防篡改和透明的管理方式。

另一个应用与物联网相关,是建立一个基于区块链的注册记录,并对智能电表、网络和发电设备(例如光伏系统)等资产的所有权和当前状态(资产管理)进行管理。

 

能源区块链的现实挑战

 

政策监管首当其冲,即便在美国,许多州的法律禁止公用事业公司以外的实体销售电力,想利用区块链实现点对点的能源交易需要政策的革新。

 

技术问题是先决条件,想要区块链技术在能源领域全面开花,意味着需要一个国家一半以上的范围需要部署上智能电网设施,这是使用区块链进行交易的先决条件。

 

同时,即便利用区块链对安全交易保驾护航,其前提还是需要能源通过电网从一个节点传输到另一个节点,如果不利用现有的公共电网来传输,而重新架构新的电网设施,基本不现实,这就需要与传统电网进行妥协和融合。

 

目前,分布式能源的生产成本仍高于中心化的电力生产——毕竟,大型电站的规模经济会带来更低的成本开支。只有可再生能源的分布式生产被进一步推行开,其成本才会降低,而这需要一些时间。

 

最根本的瓶颈在于,能源区块链挑战了普通电力消费者的思维方式和使用习惯,他们习惯了处于消费者的位置上,而让他们转变成生产即消费者,需要点对点的进行交易,这意味着他们需要改变固有的思维习惯。

 

能源区块链案例:Power Ledger

 

分布式能源现状中的痛点

在澳大利亚,由于屋顶太阳能和分布式能源储存的激增,给了能源区块链落地一个契机。

 

一个事实是,从2011-2016年间,澳大利亚住宅屋顶安装的新发电量超过传统电网,这意味着能源生产主体已要发生实质性的改变。

 

分布式能源的发展,意味着双向能源流动成为可能,但目前痛点也很明显:由于没有一个合理的体系和激励系统来促进价值交换,澳洲这数百万能源“小生产者”以足够的动力将电力贡献出来。

 

比如,有一户人家要外出数月,家里的太阳能每天可以产生多余能源,如果能够将这些多于能源注入储电设备,使之进入整体电网,再转而卖给其他有需要的人,使这户人家获得售电的相应回报,这意味着能源交易效率、使用效率的巨大提升。

 

然而,这其中所涉及的三个关键环节问题,至今还没有合理的解决方案——

1,分布式生产出的能源如何注入整体电网?

2,通过什么办法将这些能源卖给其他人?

3,如何让售电人获得合理的相应回报?

 

Power Ledger的解决方案

 

成立于2016年的Power Ledger试图解决的,就是这样一组问题:如何通过构建一个分布式的电力交易网络,鼓励更多人进行可再生能源的生产,把能源输送进入网络,并获得公平的回报,并且交易可以实现无须任何第三方中介加入,通过智能合约动态调整价格,自动完成交易。

 

不过,要解决这样一个痛点,还要前置解决另一个现实痛点,那就是,传统电网的地位会被分布式电网挑战,而传统电网为了维护自己的生存而不被淘汰,会强烈的抵制分布式电网的大规模落地。

 

Power Ledger也考虑到了这层问题,因此它的设计方案是,通过传统电力网络来设计一个分布式的、可信任的交易平台。

 

这从Power Ledger的白皮书中,也可窥得一斑,Power Ledger开篇便提出了公司的三大目标,分别为:

1,如何能够能够让分布式能源的中小参与者——那些普通居民,能够参与进日渐兴起的分布式能源经济体系当中;

2,重新架构电力网络,能够促进分布式能源间的连接;

3,降低风险,让那些投入了数十亿美元建立的电力网络不至于打水漂了。

 

利用区块链进行分布式的能源交易,这其中所有的调节都不需要第三方进行人工干预,而完全通过智能合约来协调——包括控制参与人的数据、价格的制定、费用支付的担保等,完全通过区块链来做协议调控,通过智能合约可以实现即时的结算。

 

一旦分布式能源交易超过中心化的供应模式,分布式能源的拥有人可以获得收入,收入一是来自于能源的销售,二是来于网络服务,包括频率和电压控制、负载转换、分配和下沉等。

 

2017年8月27日至9月3日,Power Ledger进行了代币预售,3天就卖出了1亿POWR代币,其中25%的代币在1小时内卖掉,共募集了1700万澳币。2017年10月6日,Power Ledger进行了ICO,又卖出了1.5亿代币,最终Power Ledger宣布预售+ICO,共募集3400万澳币,获得了1万5千人的支持。

 

Power Ledger 双代币体系的逻辑

 

Power Ledger平台是一个生态系统,可以接入不同类型的市场管理机制和定价机制,通过代币,让他们实现交互、联动。

 

Power Ledger采用双代币系统,分别发行了POWR和Sparkz代币,通过它的两层区块链设计进行运作。事实上,在以能源点对点交易为核心应用场景的区块链项目中,大多使用的是双代币系统。

 

Power Ledger双代币背后的逻辑是这样的:

 

POWR代币是进入Power Ledger平台的准入币,平台的应用主(应用主是指在Power Ledger 平台上运行应用的各种机构、商业或非商业主体,比如售电商、电动车充电服务运营商,甚至分布式的自运行组织)以及其它平台参与者都需要通过POWR代币来接入、使用平台。

 

因此,POWR可以被视为一个有限许可的软件准入通行证,平台参与者要先购买足量的POWR代币以接入Power Ledger的生态系统,进入生态后,他们可以再将POWR币转换成Sparkz币,继而搭建自己的客户平台。

 

事实上,POWR代币是生成Sparkz代币的必要条件。

 

而Sparkz代币则按照平台参与者的当地法定货币进行定价、发行和兑换,Sparkz代币用于本土市场中客户之间的电力交易。Sparkz是低层级代币,仅仅限制在一个电力单元中,并根据各地市场进行调整。Sparkz与POWR也可以兑换,与生态系统功能做连接。Sparkz在当地市场电力价格和POWR代币定价之间保持稳定的兑换率。

 

Sparkz代币通过智能债券的形式,将POWR代币托管,由应用主以相应的数量发行给自己的用户。换言之,一个平台应用主需要购买足量POWR代币以获得足够所需的Sparkz代币,以便其消费者在本地市场上进行电力交易,而应用主则需要保证拥有足量的POWR币,以保证能够向其消费者提供足够的Sparkz币。

 

而采取智能债券合约托管的形式,主要是为了维护消费者利益,保证一旦应用主破产,消费者手中Sparkz资产还能得到保证。

 

换句话说,平台参与者、能源零售商必须提供POWR代币,作为从Power Ledger平台上获得Sparkz代币的担保,而为了要实现全球化的能源点对点交易,Power Ledger的用户则将使用POWR代币来实现不同地区间用户的交易。

 

POWR币是会在平台上被消耗殆尽的,也可以在平台上赚取,如果应用主对整个平台生态建设发展起到促进作用,增长池中的POWR代币就会用来奖励应用主。依托绿色能源忠诚奖励计划,Power Ledger从平台点对点交易中收取的费用作为奖励资金购买POWR代币,生产即消费者如果生产、消费可再生能源,都能被奖励POWR代币。

 

总的来说POWR的代币的目标是确保对开发者、应用运营者、参与者都能得到正向激励,对能源的平民化和未来Power Ledger 生态发展贡献进行激励回报。

 

两种代币的运作逻辑模型

 

Power Ledger给出了两种代币运作的逻辑模型,见下图:

消费者或者产消一体的用户可以购买或供应能源,可以用Sparkz结算,也可以通过当地应用运营者把Sparkz兑换成现金。

 

这样的设计让Power Ledger生态对既有电力体系的冲击变得可控,传统电力公司也可以变成应用主,主动使用Power Ledger平台,实现自我革新。这样相对折中的解决方案,能让现有的机构也参与到分布式能源体系中来。

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