报告|能源区块链可助亚洲“弯道超车”——BFA创新报告

2020年12月2日,博鳌亚洲论坛发布了《博鳌亚洲论坛创新报告2020》专题研究报告,此份报告是博鳌亚洲论坛就科技创新发布的首份专题研究报告,对亚洲的创新发展进行了总体分析与评估。

今日分享的是《博鳌亚洲论坛创新报告2020》第二章对“亚洲创新九大技术动力”之一的能源区块链的分析。

《报告|能源区块链可助亚洲“弯道超车”——BFA创新报告》

亚洲正在塑造未来的能源行业。

首先,其持续的经济增长和生活水平的提高使其成员国在可预见的未来成为能源消费大国。英国石油公司(BP)的一项研究表明,到 2040 年,亚洲将占全球能源需求的 40%,同时占能源需求增长的 50%以上。

其次,亚洲电气化率的持续提升、太阳能等分布式绿色能源在中国、日本、印度等国装机量及投资的迅猛增长,使亚洲站在了全球能源转型的舞台中心,引领能源领域的再电气化、去中心化和清洁化发展。

数字化技术在能源系统中的应用,则为响应日益增长的能源需求,高效、安全地消纳更多分布式绿电提供有力支撑。事实上,充分利用数字化技术进行能源网络的一体化设计,以区块链、IoT、云计算等为基础,实现系统化的感知、控制、调度和最优化决策,有助于工业用能的精细化管理,进一步提升能源利用效率。

在众多数字化能源技术中, 关于IoT、云计算已有较多讨论,但围绕能源区块链在亚洲应用潜力的探讨寥寥可数。基于其对于能源利用提质增效的潜力,本部分聚焦能源区块链如何解决亚洲能源市场痛点, 在推进能源转型及提升能源安全上的重要作用,以及亚洲国家或将以能源区块链为弯道 超车的突破口,引领智慧能源实践。

能源区块链突破亚洲能源市场交易瓶颈

交易一直是亚洲能源市场的瓶颈。亚洲国家的批发能源交易市场多依靠孤立的 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,而核对数据的耗时、后端流程的耗资又带来高昂的操作成本。现有的交易系统也无法满足较小的能源生产商点对点出售多余电力的需求。同时,亚洲各国的能源转型带动了可再生能源证书(REC)的发放和交易,但目前 REC 的发放并不是基于实 际发电量,而是基于对发电量的估算和预测,造成交易成本昂贵且准确性不高。

能源区块链可以帮助消除能源价值链中各环节交易的痛点(见下图),为支付、销售、交易和价值分配提供智能化基础设施。为适应可再生能源占比的提升而逐步构建的分布式能源系统,与区块链技术的三大特征一一对应。能源生产、消费的去中心化,对应区块链技术的去中心化特征,各节点成为产销者,平等分散决策。分布式能源系统的去中介化,对应区块链的不可篡改性,点对点交易和发配电无须第三方机制。分散交易对于合约执行的智能化与自动化提出新的挑战,而区块链的智能合约功能使得购售电交 易、需求侧响应、REC 发放和交易等都可以自动完成。

《报告|能源区块链可助亚洲“弯道超车”——BFA创新报告》

与此同时,随着分布式光伏、储能的成本大幅降低,能源区块链打破了传统电力交 易的垂直垄断,使得能源微电网社区的经济性逐步凸显——发电厂及住户都可以使用太 阳能板来进行储能,能源认领可以发生在生产者和消费者之间。区块链和智能电表可以对不同主体的发电量进行计量和登记,以形成一个不可篡改的发电量账本;同时通过其 智能合约功能来实现多余电力的点对点认购。同时,这个不可篡改的发电量账本也可直接作为发放可再生能源证书的依据:相关环保和公益机构完全可以在这笔交易在区块链中被验证有效时,向发电厂和用户发放清洁能源生产和使用证书,以鼓励双方生产和使 用新能源的行为。

2020 年以来,随着光伏补贴的进一步退坡,叠加新冠肺炎疫情对电站收益的影响,光伏存量电站的交易需求和意愿变得强烈。除光伏电站这类底层资产外,新能源资产还包括碳排放权、可再生能源证书等权益资产及数字资产。应用能源区块链辅助不同层级、不同属性能源资产的复杂交易,可以更创新高效地推动绿色能源资产的流通。

能源区块链帮助消纳增长的绿电

提升能源系统的供需弹性

项目分布

能源区块链项目现阶段主要集中在欧美国家。美国的硅谷和纽约汇聚大批能源区块 链创业者。欧洲尤其是德国对区块链技术整体持较为支持的态度,较发达的分布式可再 生能源,使得区块链在能源领域的应用十分有前景。现阶段已有多家项目公司在这些能 源区块链场景达成应用,包括LO3 Energy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。

应用场景

结合全球现有及试点项目分析,能源区块链主要有四大应用场景:微电网点对点发 电和配电,REC 的发放和交易,实时交易平衡供需,连接电动汽车充电站。其中,微电 网点对点发电和配电及 REC 的发放和交易能推动各能源市场主体更多地消纳绿色电力; 实时交易平衡供需和连接电动汽车充电站则能提升能源网络的供需弹性,保障能源安全。

– 微电网点对点发电和配电

区块链技术相对较低的交易成本使较小的能源生产商能够出售多余的能源,从而提高竞争和电网运行效率。智能合约有助于实时协调太阳能电池板和其他发电装置的生产 数据,并自动执行售卖交易,使电力能源能够在网络中便捷的双向流通。

美国能源区块链公司 LO3 和西门子支持的“布鲁克林微电网”工程正在建立这样一 个微电网。通过区块链技术进行电力计量,使微电网成员之间的电力交换成为现实,进 而无须中心化的机构,也无须搭建昂贵的基础设施来统一调配电力。会员可以通过移动 应用或智能家居系统控制他们的能源使用偏好;他们的区块链仪表将根据预设的成本偏 好从太阳能业主处购买能源。

– REC 的发放和交易

能源区块链的智能合约功能,突破目前以估算的发电量发放 REC 的方式,使得根据实际发电量发放和交易 REC 成为可能。由于准确的数据可以在区块链的分类账上即时查 看和操作,无须中央机构核验,可以大幅提升交易验证和数据索引的效率,以此降低 REC 监管机构的运行成本。

实践方面,具有区块链功能的数字传感器制造商 Filament,联合太阳能电池板设计 公司 Ideo CoLab 和纳斯达克交易所,正在尝试允许发电机和其他设备进行 REC 交易,其 目的是让很小的发电单元也能轻松地进行绿色电力的追踪、证明和交易。

– 实时交易平衡供需

随着太阳能和风能规模的扩大,电网越来越难以平衡供需。目前电网调峰主要依赖可供灵活调度的煤电和天然气发电。然而,分布式发电的不确定性和用户习惯的趋同性 等造成波峰波谷较大,产生市场供给的不平衡。为了应对这一系统性风险,电网需要提 升需求侧响应,并匹配备用电源市场。

总部位于英国的 Electron 正在利用区块链开发一个灵活性电力供给平台,通过实现实时交易来平衡电力供需。由于电力市场参与的开放性,这种平台被称为“能源eBay”。该交易平台将通过交易补偿的形式刺激消费者调整其能源消耗习惯,在可再生电力供应充足时段鼓励消费,在电力供应不足时段降低消费。同时,电力生产方和电力存储供应 商可以进行交易来响应实时的价格信号,参与备用电源调峰。

– 连接电动汽车充电站

能源区块链可用于协调电动汽车(EV)的充电服务。区块链自动协调充电网络,显示附近的充电站所在位置及其使用方式。司机可以使用区块链钱包便捷安全地即时支付。区块链还可以根据用户偏好和实时定价数据推荐优选方案。通过促进更大、更高效的充电网络,区块链可以大力推动电动汽车的普及。

在德国,Share&Charge 是一款基于区块链的应用程序,可将电动汽车与可用的住宅 和商业充电站连接起来,方便付款。

《报告|能源区块链可助亚洲“弯道超车”——BFA创新报告》

发展趋势

纵观全球,能源区块链产业的发展呈以下五大趋势:智慧能源基础设施投资增长; 提高电力的可追溯性;释放需求侧弹性潜力;推进能源区块链的标准制定;智能化流程 促使能源部门重新洗牌。

智慧能源基础设施投资将呈增长态势。GTM Research 预计,风险投资机构对智慧能 源基础设施的投资将加速增长,基于区块链技术的能源设施是该领域重要的风向标。

提高电力的可追溯性。使市场参与者可以购买带有环境权益属性的各种数字化绿色 商品,包括可再生能源证书、经认证的电动汽车充电行为或低碳燃料等。

释放需求侧弹性的潜力。电网运营商可以利用用户侧能源资源,如分布式发电、储 能、需求侧响应等创建“虚拟电厂”,以可靠、低成本的方式从供需两侧平衡电网供需。

推进能源区块链的标准制定。能源区块链实现了去中介化交易,这些交易没有中间 人、政府和行业监管机构,改由不可篡改的算法统治,在此背景下,能源区块链的标准 制定显得尤为重要。目前,能源网络基金会(Energy Web Foundation,EWF)正在与监 管机构和技术提供商合作,加速行业标准的制定。EWF 的目标即创建具有通用标准和能 源行业特定功能的开源区块链。

智能化流程促使能源部门重新洗牌。区块链技术在能源领域的应用将使行业内部分 主体获益,如消费者、屋顶太阳能发电商、微电网参与者、电动汽车所有者。同时,电 力设备制造商会看到自身角色的变化。而能源区块链会对交易所、信息提供商和数据管 理员造成冲击,因为他们会被自动化、智能化的流程所取代。

亚洲国家应优先落地点对点发配电交易、

REC 交易及电动汽车充电系统

在亚洲,日本因其先进的区块链法规和对技术的拥护,成为区块链发展的高地。日本是首个以法律形式承认数字货币合法地位的国家,以“白名单”制度监管数字货币交易,区块链创新企业和项目层出不穷且不仅局限于金融领域,主流日企包括能源企业积极探索区块链的应用,拥抱行业革新。

同时,中国、新加坡、泰国等国也均在能源区块链上开启初步尝试。“能源互联网”已成为中国能源发展的重要战略。而从“能源互联网”, 即对现有中心化能源系统的数字映射,走向“能源区块链”,利用去中心化的分布式账本 技术,通过智能合约、共识机制、加密算法等,在商业信任、价值传递、交易结算等多 维度解构现有的能源生产和消费模式,并搭建新的能源商业体系的底层构架,或将成为 引领亚洲智慧能源发展的前瞻方向。

基于亚洲各国政策支持力度、技术成熟度、能源基础设施完善程度、市场需求、公众接受度及商用价值以及现有案例分析,在诸多能源区块链的应用场景中(见下表),亚洲国家可以优先考虑试验及推广点对点能源交易、REC交易、碳资产开发及电动汽车充电系统。

亚洲国家在世界能源转型中扮演的重要角色和在智慧能源领域的领先尝试,或将成为能源区块链技术落地应用的沃土。而能源区块链技术也将突破长久以来亚洲能源市场的交易瓶颈,帮助消纳增长的绿色电力,提升能源系统的供需弹性,提供更加安全、便捷、低成本、清洁、智能化的能源。

如需了解此前的报告摘编,欢迎点击:

亚洲正在成为全球最具创新活力的区域之一——BFA创新报告(摘编1)

世界科技创新能力格局呈多极化发展趋势——BFA创新报告(摘编2)

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