區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)的碰撞

區(qū)塊鏈可能成為一種跨行業(yè)應用的突破性技術，改變社會和經(jīng)濟的運行方式。那么，當區(qū)塊鏈與能源互聯(lián)網(wǎng)碰撞后，又能激發(fā)出哪些火花？

由于全球經(jīng)濟發(fā)展放緩、對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求更加嚴格，能源企業(yè)的發(fā)展進入了一個瓶頸。一方面，能源企業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務模式和盈利模式不再適應數(shù)字化、低碳化的新經(jīng)濟格局的需求;另一方面，以能源用戶為主導的能源變革如火如荼，企業(yè)既有系統(tǒng)無法管理越來越復雜的交易請求，并難以滿足監(jiān)管方和能源用戶對能源供應安全和分布式能源接入的旺盛需求，同時傳統(tǒng)的集中式監(jiān)管和第三方的介入阻礙了能源用戶對高效率和低成本的追求。

區(qū)塊鏈的特性和優(yōu)勢可以幫助能源企業(yè)在安全的基礎上創(chuàng)新性地解決以上問題并促進能源價值鏈重塑。這些創(chuàng)新應用變化萬千，或許站在現(xiàn)在看未來，有很多應用我們都難以想象和預測。我們只能從現(xiàn)實展望未來，從三種場景下的區(qū)塊鏈應用，描繪能源價值創(chuàng)新的新機遇。

衍生場景

能源企業(yè)在能源需求下降、環(huán)保壓力增加、全球經(jīng)濟緩慢增長的新常態(tài)下，傳統(tǒng)業(yè)務運營模式和公司治理方式都受到前所未有的挑戰(zhàn)。而當區(qū)塊鏈技術與能源行業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務和傳統(tǒng)治理框架相結合時，可衍生出更加豐富的應用，幫助能源企業(yè)創(chuàng)造新收入并降低運營成本。

公司治理

區(qū)塊鏈內置的安全和共識基礎，可以提升企業(yè)風險管控和資本管理的能力。例如降低內部信息泄露和篡改等風險，減少對外交易風險、內部管理費用和第三方介入成本，提高業(yè)務和風險的處理效率。利用智能合約構建實時的可再生能源接入體系，既能夠減少可再生能源發(fā)電的波動性對主電網(wǎng)的影響，也可以減少人力控制成本和差錯率。將區(qū)塊鏈技術用于能源網(wǎng)絡管理還可實現(xiàn)智能、自動的負載均衡、替代能源的切換、減少能源中斷時間。

智能服務

區(qū)塊鏈開放且安全的特性以及智能合約的應用可以幫助能源企業(yè)提升現(xiàn)有業(yè)務的智能化程度，開發(fā)更多智能化增值服務。例如能源企業(yè)可以結合智能電表、智能燃氣表等IOT設備管理用戶能源使用和付費?；蛱峁└踩碾姵卮鎯芾?、電動車充電等增值服務。也可以將智能合約應用到能源批發(fā)領域以降低交易風險和管理成本。

供應鏈管理

能源企業(yè)供應鏈復雜，具有多方參與、采購的物資種類和數(shù)量繁雜、流程繁瑣等特點，很多大型能源企業(yè)更是將全集團的采購業(yè)務進行集中管理。而區(qū)塊鏈提供了更加安全和可信的交易解決方案，能夠幫助能源企業(yè)降低貿(mào)易參與方的核驗成本，降低交易復雜性和交易成本，促進多方的快速交易，提升了供應鏈的效率。同時區(qū)塊鏈平臺在鏈接了商品所有權和轉移關系的同時，還有效鏈接了間接發(fā)生關聯(lián)的上下游企業(yè)，使能源企業(yè)供應鏈生態(tài)系統(tǒng)更加完善。Skuchain公司正在為B2B交易和供應鏈金融市場開發(fā)基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品。

資產(chǎn)管理

在數(shù)字資產(chǎn)管理方面，區(qū)塊鏈的優(yōu)勢在于后續(xù)流通環(huán)節(jié)可以不依賴于發(fā)行方系統(tǒng)，數(shù)字資產(chǎn)將在保證知識產(chǎn)權的基礎上，由集中控制變成分布的、社會化傳播和交易，促進了數(shù)字資產(chǎn)流通效率。

而在實物資產(chǎn)管理方面，IBM和三星一直在研究去中心化P2P自主遙測系統(tǒng)（ADEPT），利用區(qū)塊鏈類的技術為物聯(lián)網(wǎng)設備網(wǎng)絡的去中心化構造存在基礎。在ADEPT中，區(qū)塊鏈被作為大量設備的公共賬本，不再需要中央樞紐協(xié)調設備之間的通信，設備便能自主地實現(xiàn)相互通信，從而管理軟件更新、系統(tǒng)錯誤、能源使用、故障報警等。初創(chuàng)企業(yè)Filament搭建了一個區(qū)塊鏈無線網(wǎng)絡，該應用甚至支持IOT設備自行訂購維修服務或新部件。

用戶體驗

區(qū)塊鏈技術可以實現(xiàn)更加靈活高效的用戶服務。區(qū)塊鏈技術不但解決了客戶信息更加安全存儲和傳輸?shù)膯栴}，還增加了用戶自主權?；谥悄芎霞s，能源用戶可以自定義繳費周期、靈活更改訂購的套餐，并實現(xiàn)自動繳費或預付費。并且區(qū)塊鏈技術與智能電表的結合也將支持智能電表根據(jù)合同條款購電，甚至自動更換電力供應商。埃森哲近期創(chuàng)建了一款智能插頭原型，可從不同供應商處購電，并定期調整耗電量。還有一些公司基于智能合約和分布式總賬完善電動汽車自動充電和付費服務。

難以回避的技術挑戰(zhàn)

能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務和交易的復雜性對區(qū)塊鏈的計算能力、存儲性能、處理能力都帶來直接的挑戰(zhàn)。而隨著能源互聯(lián)網(wǎng)在分布式可再生能源、資本領域的服務創(chuàng)新增加，對跨行業(yè)開放標準的需求也更加迫切。

存儲和計算

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡需要儲存自創(chuàng)建伊始的所有交易塊，用以確保交易的有效性以及對交易進行追溯。但是這種機制導致網(wǎng)絡中的全功能節(jié)點需要大量的存儲空間，在一定程度上限制了參與區(qū)塊鏈核心功能的節(jié)點類型和數(shù)量。另一方面，隨著共識算法提高，對核心節(jié)點計算性能的要求也日益提高。

對于上述存儲問題，埃森哲認為可以采用分級存儲策略，即核心節(jié)點存儲全量數(shù)據(jù)，輕量節(jié)點保存相關數(shù)據(jù)。此外還可以采用賬本快照等方式將已驗證交易區(qū)塊存儲在云存儲等分布式高可靠儲存介質中，并優(yōu)化交易信息查詢等基本操作，提升網(wǎng)絡的處理能力。而對于計算能力的需求，可以對網(wǎng)絡中的節(jié)點進行身份劃分，在核心節(jié)點部署GPU、FPGA等專用計算硬件以提高計算能力，而網(wǎng)絡中的移動節(jié)點不必參與共識計算任務。

吞吐和延遲

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的處理速度和吞吐量直接影響著系統(tǒng)的整體性能，其中共識算法是網(wǎng)絡吞吐和延遲的決定性因素。在能源點對點交易中，對于吞吐量的需求會成為交易順利進行的一個瓶頸。而且共識算法還直接影響著網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和安全性。

目前雖然有多種共識算法可供選擇，但是沒有任何一種可以兼顧性能和安全等各方面的要求?；谏鲜銮闆r，有必要針對具體的應用場景和需求選擇恰當?shù)墓沧R算法。例如在能源結算和繳費應用中，可以在主鏈的基礎上加入復鏈，結合一定授信機制的設計，用于快速完成一些高頻小額交易，并定期與主鏈進行同步數(shù)據(jù)。在能源供應鏈金融等聯(lián)盟鏈或私鏈等相對封閉的應用環(huán)境中，可以通過在一定程度內降低安全保證的方式來提升系統(tǒng)性能。對于復雜應用，可以通過拆分簡化系統(tǒng)的整體設計，針對各模塊的需求利用或改進相應的共識算法。

安全和監(jiān)管

區(qū)塊鏈作為一個去中心化的記賬系統(tǒng)，篡改數(shù)據(jù)難度大與高度的隱私保護是其重要特點。但由于基于區(qū)塊鏈的應用需要在法律的框架中運行，因此需要為司法機關以及其它特權職能機關提供監(jiān)管機制。由于區(qū)塊鏈的設計初衷是構建一個完全去中心化的網(wǎng)絡，因此并沒有設計這樣的特權監(jiān)管機制。此外，區(qū)塊鏈自身的匿名性在保護用戶隱私的同時也使得監(jiān)管更加困難。

為了在現(xiàn)有的區(qū)塊鏈設計中引入必要的監(jiān)管機制，可以引入雙鏈模型，確保所有交易都通過監(jiān)管機構認可后方可執(zhí)行，同時保證用戶層面的身份隱私性。但是需要指出的是，這樣的修補機制需要解決好特權濫用和安全防護方面的問題。對于特權濫用，可以采用留痕和分權等方法進行監(jiān)管，降低特權濫用的風險。而隨著特權機制的引入，也會使這個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡出現(xiàn)薄弱點，需要針對這些薄弱點設計額外的安全機制來確保整個區(qū)塊鏈穩(wěn)定可控。埃森哲已經(jīng)在區(qū)塊鏈管控方面進行了探索研究，并提出了可編輯的區(qū)塊鏈技術架構。