魏之千，華昊辰，王同賀，曹軍威

（1.浙江大學(xué)工程師學(xué)院，杭州 310058；2.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，南京 211100；3.中國科學(xué)院廣州能源研究所，廣州 510665；4.清華大學(xué)北京信息科學(xué)與技術(shù)國家研究中心，北京 100084）

0 引言

2016年，由國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合出臺的《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》進(jìn)一步推動了能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)的興起［1-2］。次年，北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范區(qū)、上海城市綜合智慧能源供應(yīng)服務(wù)體系等55 個示范工程被列入國家能源局“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目［3］，并于2018 年底投入運營，為我國能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)積累了實踐經(jīng)驗。近年來我國能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策內(nèi)容也逐步完善。僅在2019 年就有304項國家政策（含標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則）發(fā)布，其中部門規(guī)章及中央規(guī)范文件多達(dá)251 項，政策內(nèi)容覆蓋光伏發(fā)電、風(fēng)電、試點示范等多個領(lǐng)域［4］。如今，在已有示范工程經(jīng)驗和政策文件的指導(dǎo)下，我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已由試點項目逐步邁向多元化、規(guī)?；?。

但從技術(shù)實現(xiàn)的角度來說，目前能源互聯(lián)網(wǎng)體系的建設(shè)仍有諸多困難，特別是在交易與消費領(lǐng)域。能源互聯(lián)網(wǎng)中新興的交易模式和大量分布式能源的接入將使得供給端與負(fù)荷之間的互動頻率呈指數(shù)級增長［5］，調(diào)度端需要及時處理海量數(shù)據(jù)，這對傳統(tǒng)的集中式交易方法來說將是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外，當(dāng)前的集中式系統(tǒng)通常需要高昂的建設(shè)與維護(hù)費用，這將給能源交易過程帶來額外的成本，不利于還原能源的商品屬性。在數(shù)據(jù)共享方面，集中式的系統(tǒng)會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不透明、共享難等問題，可能會降低用戶的參與度。不僅如此，在交易系統(tǒng)的安全性、通信時延、可靠性等方面，現(xiàn)有的集中式調(diào)度與交易方法都還難以適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)場景下的應(yīng)用需 求［6-7］。

相較于可能出現(xiàn)計算量龐大、成本高昂、信息泄露等問題的集中式交易方法［8-9］，分布式方法以其強(qiáng)隱私性、可以容忍部分節(jié)點失效的高魯棒性和低廉的建設(shè)與維護(hù)成本等優(yōu)勢［10］，近年來在電力計 量［11］、協(xié)同調(diào)控［12］、能源交易［13］、需求響應(yīng)［14］等場景中取得了很好的效果。區(qū)塊鏈作為一種典型的分布式方法，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于能源的交易與消費等領(lǐng)域。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠很方便地實現(xiàn)點對點交易［15］，打破能源市場中各個主體間的信任壁壘［16］，賦予各個主體平等的話語權(quán)，提高交易的透明度和各方參與的積極度［17］。業(yè)界普遍認(rèn)為，區(qū)塊鏈在能源互聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)能源系統(tǒng)的開放互聯(lián)，促進(jìn)用戶的廣泛參與［18］，降低建設(shè)成本，提高系統(tǒng)的安全性［19］。

通過共同維護(hù)可信任的賬本，區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)能源交易中的能量流、信息流和價值流的有效融合［20］，其在分布式能源交易、能源數(shù)據(jù)管理、碳排放權(quán)認(rèn)證與綠色證書交易等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前相關(guān)工作已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展［21-23］，例如提高交易系統(tǒng)的靈活性［24］、降低交易的管理和信任成本［25］、增強(qiáng)能源供應(yīng)商和需求側(cè)用戶的互動［26］、設(shè)計碳排放權(quán)交易機(jī)制等［27］。

“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”（以下簡稱“新基建”）規(guī)劃是近年我國的重大戰(zhàn)略布局之一。2020 年4 月，國家發(fā)展和改革委員會正式給出了新基建的范圍，主要包括信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（如5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施）、融合基礎(chǔ)設(shè)施（如智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施、智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施）和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施（如重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)設(shè)施）三個方面。新基建為“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”新模式的試點與發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)與保障，解決了技術(shù)落地的諸多問題。

然而，現(xiàn)有的“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程距離大規(guī)模應(yīng)用仍有一定差距，大量技術(shù)仍停留在理論層面，試點工作開展緩慢。究其原因，除了區(qū)塊鏈技術(shù)本身存在的一些技術(shù)缺陷［28］，政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的缺失等也是不可忽視的因素。隨著相關(guān)研究日益成熟，現(xiàn)存的政策少、監(jiān)管難、標(biāo)準(zhǔn)缺等問題帶來的后果愈發(fā)嚴(yán)重。首先，這些問題限制了新技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，部分應(yīng)用的合法性得不到保證，新技術(shù)難以試點，難以積累應(yīng)用經(jīng)驗，難以大規(guī)模推廣。其次，監(jiān)管的缺失使得用戶權(quán)益難以保證，如交易的公平性、用戶財產(chǎn)安全、隱私數(shù)據(jù)保護(hù)等方面，導(dǎo)致用戶對新技術(shù)的信任度普遍偏低，參與不積極。最后，標(biāo)準(zhǔn)的缺失影響了能源區(qū)塊鏈的跨鏈互聯(lián)和產(chǎn)業(yè)合作，致使新興的能源區(qū)塊鏈?zhǔn)袌鰜y象從生，降低了公眾對新技術(shù)的接受度。

在上述背景下，本文首先回顧了近年來“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”的研究工作；然后列舉了國內(nèi)外的示范工程項目，并對其優(yōu)勢和缺陷進(jìn)行了分析；從政策、標(biāo)準(zhǔn)等多角度剖析了我國“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”項目大規(guī)模應(yīng)用時的困境；最后結(jié)合我國國情，提出了未來開展“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”項目建設(shè)的相關(guān)應(yīng)對措施，以期為未開展的項目提供借鑒。本文的架構(gòu)如圖1 所示。需要說明的是，雖然區(qū)塊鏈技術(shù)本身的缺陷也是現(xiàn)有工程難以大規(guī)模推廣的原因之一，但考慮到已有相關(guān)研究作了全面的分析［28-32］，因此本文主要是從國家政策、監(jiān)管體系、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等新角度進(jìn)行闡述，只涉及部分技術(shù)難點。

圖1 本文架構(gòu)Fig.1 Architecture of this paper

本文的主要貢獻(xiàn)有：1）系統(tǒng)地闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)在點對點交易、碳市場、需求響應(yīng)管理、電動汽車充放電管理等典型用能場景中的作用，總結(jié)分析了區(qū)塊鏈技術(shù)在解決能源互聯(lián)網(wǎng)中相關(guān)問題的缺陷。區(qū)別于已有文獻(xiàn)主要針對區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域的優(yōu)勢展開綜述（如文獻(xiàn)［16-17，27-28］），本文將重點放在深層次剖析區(qū)塊鏈應(yīng)用的“缺陷”上，結(jié)合實際案例點明了當(dāng)前相關(guān)工作的不足和隱患。2）目前針對“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程建設(shè)難點分析的文章多從“技術(shù)”角度出發(fā)，如文獻(xiàn)［28-32］已有詳盡的分析，但鮮有文章從“政策法規(guī)”、“行業(yè)監(jiān)管”、“開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)”等其他角度展開研究，本文首次從這些角度深層次剖析了現(xiàn)有示范工程在大規(guī)模推廣時存在的難點，總結(jié)出“政策少”、“監(jiān)管難”和“標(biāo)準(zhǔn)缺”三大類問題，并針對每一個具體問題提出了可行的建議。本文的工作可以作為對已有文獻(xiàn)［28-32］的補(bǔ)充研究。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈集成了點對點通信、密碼學(xué)、共識協(xié)議、智能合約等信息通信技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)信息封裝成一個個區(qū)塊，并按順序?qū)⑦@些區(qū)塊連接成鏈表結(jié)構(gòu)。由于區(qū)塊鏈所具有的開放、去中心化、扁平化互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)特征，和能源互聯(lián)網(wǎng)倡導(dǎo)的對等、開放、互聯(lián)的理念不謀而合，因而二者的結(jié)合有著廣闊的應(yīng)用前景［33-34］，其中區(qū)塊鏈技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)的交易和消費領(lǐng)域相結(jié)合是最典型的應(yīng)用模式。

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)在能源交易領(lǐng)域的應(yīng)用

新能源交易是區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最多的場景［35］。風(fēng)電、光電（太陽能發(fā)電）等新能源交易的分布式網(wǎng)絡(luò)具有準(zhǔn)入門檻低［36］、并發(fā)性和不確定性高［37］、數(shù)據(jù)量大等特點，需要兼顧公平性、時效性等多個因素。隨著新能源交易市場的迅速擴(kuò)大，在新能源交易的分布式網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)采用傳統(tǒng)的集中式交易方法會出現(xiàn)信息泄露、運行成本高、交易過程不透明等問題［38］?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的交易方法由于安全、便捷、公開透明等優(yōu)勢［39-40］，逐漸成為了新能源交易中的熱門研究方向。目前區(qū)塊鏈技術(shù)在交易領(lǐng)域的典型應(yīng)用場景包括：點對點交易、碳市場交易、交易過程隱私保護(hù)等。

1）點對點交易

如圖2 所示，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式能源交易過程能對交易節(jié)點的身份實現(xiàn)脫敏處理，匿名化交易和扁平式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為點對點交易和雙向互動機(jī)制提供了重要保障［41］。在交易發(fā)生時只有生產(chǎn)者和消費者兩方參與，無需第三方作為中間商［42-43］。目前已有項目使用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)了點對點交易模型，以支持各個節(jié)點之間的對等能源交易［44-46］。這種點對點的交易模式不但降低了交易系統(tǒng)運營的成本，還可以實現(xiàn)利益及時結(jié)算、補(bǔ)貼及時發(fā)放等功能［47］，未來能夠被應(yīng)用于微電網(wǎng)內(nèi)部交易、能源金融、電費結(jié)算等場景［48］。在用戶雙向互動方面，結(jié)合連續(xù)雙邊拍賣等方法［49］，基于區(qū)塊鏈的點對點交易模式在交易效率和雙方收益上有著良好的表現(xiàn)。

圖2 集中式交易方法和基于區(qū)塊鏈的交易方法的對比Fig.2 Comparison between centralized trading method and blockchain-based trading method

2）碳市場

碳排放權(quán)（以下簡稱碳權(quán)）交易市場［50］是一種基于市場機(jī)制的政策工具，包含碳排放份額分配與清繳、碳權(quán)登記、交易、結(jié)算、碳排放量報告與核查等多個步驟，旨在緩解由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展而出現(xiàn)的各類環(huán)境問題［51］。目前國內(nèi)的碳權(quán)交易主要建立在中心化運行機(jī)制的基礎(chǔ)上，碳權(quán)配額和交易過程易受中心節(jié)點的影響，可能出現(xiàn)配額不透明、定價不公平、交易不安全、互信難度大、交易流程復(fù)雜等問題，一定程度上提高了交易的成本，降低了交易效率［52］。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠降低交易方的互信成本，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集體監(jiān)督，且具有防篡改、易共享和可追溯等特征，在碳權(quán)交易中有著廣泛的應(yīng)用前景。

在數(shù)據(jù)采集和碳權(quán)分配階段，結(jié)合先進(jìn)的探測技術(shù)和傳感器，可以借助區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)，自動將采集到的各類氣體數(shù)據(jù)直接上鏈，避免了排放數(shù)據(jù)作假的可能，為數(shù)據(jù)溯源、政府進(jìn)行碳權(quán)分配、碳排放量核查等過程提供了可信的歷史記錄。

在碳權(quán)交易階段，擁有多余碳權(quán)的企業(yè)可以在區(qū)塊鏈上實現(xiàn)登記與認(rèn)證，以防止信息造假?；趨^(qū)塊鏈的交易模式使得每筆交易信息都將被寫入分布式的賬本，由所有節(jié)點共同監(jiān)督，避免了中心化系統(tǒng)可能出現(xiàn)的監(jiān)守自盜問題。鏈上所有用戶有權(quán)查看每筆交易的詳細(xì)信息，增強(qiáng)了交易的公開性和透明性，改善了碳權(quán)價格信息不對稱的問題，為碳權(quán)交易提供了一個更加透明互信的交易環(huán)境。利用智能合約的特性，滿足條件的供需雙方能夠自主、安全地完成碳權(quán)交易，省去中心化模式的諸多中間環(huán)節(jié)，簡化交易流程，降低交易所需的時間和額外成本，恢復(fù)碳權(quán)價格的市場性。區(qū)塊鏈的去中心化能夠進(jìn)一步突破交易的區(qū)域限制，擴(kuò)大交易范圍，有助于統(tǒng)一碳權(quán)價格的形成。交易方將不再受時間和地域的限制，可以獲取更多的市場信息，任何交易者都可以根據(jù)這些信息基于自愿原則隨時進(jìn)行交易，最終使得碳權(quán)價格在市場機(jī)制的調(diào)節(jié)下趨于合理。

3）隱私保護(hù)

針對集中化交易系統(tǒng)可能出現(xiàn)的隱私保護(hù)機(jī)制復(fù)雜、信息篡改等安全缺陷［53］，區(qū)塊鏈技術(shù)本身的匿名化、不可篡改等技術(shù)特征在信息安全防護(hù)上面有著天然的優(yōu)勢［54］。現(xiàn)有應(yīng)用包括以下兩種。

（1）在交易過程中使用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)匿名化協(xié)商和安全交易［55］；

（2）在不限制交易功能的前提下使用區(qū)塊鏈技術(shù)建立隱私保護(hù)模型，避免信息泄露［56-57］。

和傳統(tǒng)的集中式方法相比，此類解決方案有著更好的安全性和隱私性。但由于區(qū)塊鏈中記錄的交易數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中都是公開的，攻擊者仍有可能通過數(shù)據(jù)挖掘、分析不同賬戶間的交易關(guān)系圖譜等方法竊取用戶的部分信息［58］。對于此類攻擊，現(xiàn)有工作通過在線驗證機(jī)制［59］、基于低密度校驗碼編解碼技術(shù)［60］、一對多的賬戶匹配機(jī)制［58］等手段實現(xiàn)了對區(qū)塊鏈中公開數(shù)據(jù)的隱藏，消除了上述安全風(fēng)險。

4）交易市場管理

得益于區(qū)塊鏈中智能合約強(qiáng)制執(zhí)行的技術(shù)優(yōu)勢，基于區(qū)塊鏈的交易系統(tǒng)能夠集成能源交易、可再生能源認(rèn)證、信用管理等多種功能［61］，克服了傳統(tǒng)方案中不同部門各自獨立處理分管業(yè)務(wù)導(dǎo)致的低效率問題，有效提高了協(xié)同速度，優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程。也有工作從區(qū)塊鏈與微電網(wǎng)市場相似的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，利用區(qū)塊鏈的可信賬本，構(gòu)建去中心化、透明公開、信息對稱的市場化交易模型［62-63］，并采用策略學(xué)習(xí)算法［62］、改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法［63］等方法進(jìn)行求解交易模型，在平衡多微電網(wǎng)中各主體的收益方面取得很好的結(jié)果。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)在能源消費領(lǐng)域的應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)與能源消費領(lǐng)域的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種能源的泛在交互［64］以及電網(wǎng)與用戶間的友好互動［65］，提高能源消費領(lǐng)域的智能化水平。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在消費領(lǐng)域典型的應(yīng)用場景包括：需求響應(yīng)管理、電動汽車充放電管理、家庭能量管理和智能電表等。

1）需求響應(yīng)管理：隨著能源系統(tǒng)的參與者越來越多元化，傳統(tǒng)的管理模式和市場機(jī)制在需求響應(yīng)業(yè)務(wù)的實踐過程中存在運行成本高、用戶參與不積極、用戶與電網(wǎng)互動效果差等問題［66］。區(qū)塊鏈技術(shù)的協(xié)同自治、智能合約的強(qiáng)制執(zhí)行等特性與需求響應(yīng)的業(yè)務(wù)存在的契合點［67-68］，近年來受到了諸多學(xué)者的關(guān)注。例如將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于能源局域網(wǎng)儲能系統(tǒng)的自動需求響應(yīng)管理［69］，能夠在滿足用能需求的同時協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的可用儲能資源，使負(fù)荷水平曲線最大程度跟蹤新能源出力，改善供需平衡度，降低雙邊成本。

文獻(xiàn)［70］提出的基于區(qū)塊鏈的需求響應(yīng)管理方式能夠處理來源不同（如家庭、工業(yè)、電動汽車等）的能源交易請求，在保證系統(tǒng)安全的前提下自動作出較優(yōu)的交易決策。也有學(xué)者對基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綜合需求側(cè)響應(yīng)資源點對點交易框架做了研究［71］，提出了未來基于區(qū)塊鏈的綜合需求響應(yīng)資源交易體系中的諸多技術(shù)問題，為未來的研究方向提供了一定的參考。

2）電動汽車充放電管理：近年電動汽車的發(fā)展邁上了高速軌道，但與之相配套的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)卻發(fā)展緩慢，這種不匹配的發(fā)展模式使得電動汽車經(jīng)常面臨“有車無樁”的尷尬處境［72］。在用戶體驗方面，不同的充電服務(wù)商彼此間難以信任，需要用戶在多個平臺進(jìn)行交易和操作，過程繁瑣，用戶體驗差［73］。充電樁共享雖能緩解上述矛盾，但不同主體間的利益訴求不同，互信成本高，導(dǎo)致共享技術(shù)的實現(xiàn)較為復(fù)雜［74］。

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展為信任問題的解決提供了可行的方案。通過在充電方和電樁擁有者之間建立一個聯(lián)盟鏈［73，75］或私鏈［76］，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化和多方共同記賬維護(hù)賬本的特性，可以實現(xiàn)自動記賬、多方認(rèn)可、已記賬目不可篡改等功能［73］，打破雙方的信任壁壘，解決不同充電運營商的相互不信任導(dǎo)致的支付方式各異、充電樁稀缺等難題?，F(xiàn)有工作已經(jīng)在隱私保護(hù)、交易處理速度等方面達(dá)到了實際的需求［77］。此外，結(jié)合智能合約、拍賣機(jī)制等技術(shù)優(yōu)勢，基于區(qū)塊鏈的電動汽車充放電平臺能夠集成查詢、結(jié)算、評價等多個功能［75-76］，促進(jìn)了交易雙方的友好互動，在價格等方面達(dá)成二者共贏的局面。

3）家庭能量管理：家庭能量管理作為能量管理技術(shù)在用戶側(cè)的體現(xiàn)，能夠滿足用戶的實時需求，同時也為電網(wǎng)調(diào)峰做出貢獻(xiàn)［78］。區(qū)塊鏈技術(shù)在家庭能量管理中的應(yīng)用主要有以下兩個方向。

（1）利用區(qū)塊鏈點對點的交易模式，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立家庭能量管理優(yōu)化模型，提高能源局域網(wǎng)的整體效益［79］；

（2）利用區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式和不可篡改特性，為家庭能量管理過程中面臨的安全和隱私問題提供解決方案［80］。

4）智能電表：結(jié)合區(qū)塊鏈公開、透明、不可篡改的特性，基于區(qū)塊鏈的智能電表能夠以極低的成本使得計量數(shù)據(jù)被多方接受，減少欺詐和惡意攻擊的發(fā)生［81］。也有一些工作將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于智能電表的密鑰管理，以提高密鑰管理的安全性、存儲效率和響應(yīng)速度［82］。

上述內(nèi)容主要是對當(dāng)前的理論研究進(jìn)行綜述，目前也有部分工作逐步走向了工程實踐，本文將在下一節(jié)進(jìn)行綜述。

2 國內(nèi)外基于區(qū)塊鏈的能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程概況

作為“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程建設(shè)的先驅(qū)，中國蛇口能源區(qū)塊鏈項目、歐盟Scanergy 等項目在世界各地積極開展，為后續(xù)我國“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程的推進(jìn)提供了典型的參考樣例。本節(jié)將對國內(nèi)外在微電網(wǎng)能源交易、電動汽車充放電交易等領(lǐng)域中已有的示范工程進(jìn)行介紹。

2.1 分布式能源交易

1）蛇口能源區(qū)塊鏈項目［83］：該項目通過區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)來實現(xiàn)清潔能源發(fā)電方和用電方的點對點交易。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺或手機(jī)APP查詢屋頂電站的發(fā)電量并進(jìn)行能源買賣。需要購買電能時，用戶可以自由選擇清潔能源或傳統(tǒng)能源。選擇清潔能源的用戶能夠得到由認(rèn)證機(jī)構(gòu)出具的電子證書來證明其使用的是清潔能源，以激勵用戶對清潔能源的使用?；谥悄芎霞s的交易平臺能很方便地實現(xiàn)點對點自動交易，如圖3 所示。整個項目充分發(fā)揮了區(qū)塊鏈技術(shù)的可追溯和去中心化等特性，對清潔能源的推廣具有重要意義。

圖3 用戶A（賣方）和用戶B（買方）之間的綠色能源交易模式Fig.3 Green energy trading model between user A (seller) and user B (buyer)

但目前僅有的電子證書仍然難以激勵廣大用戶積極參與清潔能源的共享。大多數(shù)用戶只關(guān)心電能的安全性、穩(wěn)定性和價格，對是否清潔并無硬性要求，因此僅有的綠色證書對大多數(shù)用戶來說并無太大吸引力。電網(wǎng)公司在該項目中的參與程度也比較低，用戶難以享受電能質(zhì)量管理、電能安全管理等更高級的服務(wù)。此外，整個項目的實驗規(guī)模較小，初期只有100 位用戶參與，距離大規(guī)模應(yīng)用仍有一定的距離。

2）美國紐約布魯克林微網(wǎng)項目［84-85］：該項目在紐約市的布魯克林社區(qū)實現(xiàn)了一個基于區(qū)塊鏈的點對點能源交易平臺“TransActive”。用戶間可以在沒有第三方的參與下，通過該平臺進(jìn)行點對點能源交易，并通過拍賣機(jī)制確定每千瓦時的電價。用戶的發(fā)電、用電以及交易等信息都由智能電表進(jìn)行采集，然后上傳至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)平臺上，用戶可以通過手機(jī)APP進(jìn)行查詢和交易等操作。通過該平臺，社區(qū)用戶能夠以較低的價格獲得清潔能源，多余的電能也能為用戶增加收益。

但該項目的實驗規(guī)模很小，在大規(guī)模電網(wǎng)中的性能和可靠性仍需驗證。此外，由于紐約市禁止個人間的電力買賣，因此該項目曾一度被叫停。

3）以色列智能微電網(wǎng)項目［86］：以色列現(xiàn)已建成一個基于區(qū)塊鏈和人工智能的微電網(wǎng)試點工程。該項目利用區(qū)塊鏈難以篡改、去中心化等特點實現(xiàn)了綠色電力的來源認(rèn)證、綠色證書的頒發(fā)、點對點交易等功能。人工智能算法主要基于可再生能源的發(fā)電量、用戶用電量等數(shù)據(jù)的歷史進(jìn)行分析和預(yù)測，從而對能源市場、供能方和用能方之間的用能策略進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)［87］。該項目有效提高了新能源的利用率，參與各方也能獲得良好的經(jīng)濟(jì)收益。

但整個項目仍處在起步階段，功能較為單一，目前只實現(xiàn)了使用人工智能算法進(jìn)行光伏發(fā)電預(yù)測和簡單的能源交易功能，也并未進(jìn)行大規(guī)模的實地應(yīng)用。

4）歐盟Scanergy 項目［64］：Scanergy 項目是一個基于以太坊的智能合約通用平臺。如圖4 所示，電能生產(chǎn)者產(chǎn)生的多余綠色能源要首先出售給配電網(wǎng)，配網(wǎng)運營商確認(rèn)成功后智能合約會將相應(yīng)的虛擬代幣提供給綠色電能生產(chǎn)方。當(dāng)購電方期望購買綠色清潔能源時，需使用虛擬代幣從配網(wǎng)運營商處購買。虛擬代幣也可以在外部市場通過美元或歐元交易，1kWh 的綠色電力被規(guī)定永久等價于1 個虛擬代幣。

圖4 Scanergy項目示意圖Fig.4 Illustration of Scanergy project

該項目交易方式便捷，用戶激勵機(jī)制相對完善。電力的價格也被固定，避免了價格波動帶來的交易市場混亂問題。

但由于整個交易網(wǎng)絡(luò)涉及多個國家，制定統(tǒng)一監(jiān)管法規(guī)的難度較大，目前仍然沒有明確的監(jiān)管體系，導(dǎo)致用戶對該項目的可靠性有一定的擔(dān)憂，阻礙了項目的推廣。此外，該平臺在安全性、隱私性上仍有未解決的問題。

2.2 電動汽車充放電交易

德國電動汽車Share&Charge 項目［88］：該項目旨在通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)電動汽車充電樁的高效利用，解決電動汽車充電難的問題，促進(jìn)電動汽車行業(yè)的發(fā)展。通過區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)和智能合約，私人和商業(yè)充電樁可以在Share&Charge平臺上共享出租。如圖5 所示，充電樁的所有者可以設(shè)置充電價格、費率等信息。當(dāng)電動汽車需要充電時，車主可以通過手機(jī)軟件搜索附近的共享充電樁，查看電價等信息，然后支付費用并完成充電。整個過程中的所有交易數(shù)據(jù)都存儲在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，區(qū)塊鏈技術(shù)公開透明的特性很好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可信化，消除了雙方的信任壁壘。該項目不但有效緩解了電動汽車充電難的問題，而且通過點對點的交易顯著降低了能源公司的運營成本。

圖5 Share&Charge平臺交易過程Fig.5 Trading process on Share&Charge platform

但該平臺的代幣只能在Share&Charge 上使用，流通性較差。此外，相關(guān)監(jiān)管法規(guī)的缺失、私人密鑰安全維護(hù)等政策和技術(shù)上的缺陷也阻礙了該項目的推廣。

2.3 碳排放權(quán)認(rèn)證與綠色證書交易

1）能鏈科技碳票項目［89］：該項目旨在對碳資產(chǎn)開發(fā)、綠色債券發(fā)行、綠色電力登記等服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，助力企業(yè)高效開發(fā)碳資產(chǎn)。傳統(tǒng)的碳資產(chǎn)開發(fā)需要業(yè)主依次完成項目咨詢、項目審定、項目檢測等多項流程，耗時較長。如圖6 所示，能鏈科技的碳票項目將業(yè)主、監(jiān)管部門、交易所等機(jī)構(gòu)集成在同一個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，共同維護(hù)分布式賬本，促使各個參與方更加無縫地協(xié)作，大幅提高碳資產(chǎn)的開發(fā)和管理效率。同時借助區(qū)塊鏈技術(shù)可追溯、公開透明的特性，平臺中每個節(jié)點的數(shù)據(jù)都有跡可循，對鏈內(nèi)成員透明可見，從而省去了繁瑣的公證過程。該項目將顯著縮短當(dāng)前碳資產(chǎn)35%～60% 的開發(fā)時間［90］，降低20%～30% 的開發(fā)成本［91］。

圖6 能鏈科技碳票項目示意圖Fig.6 Illustration of carbon ticket project of Nenglian

但由于中國碳市場交易剛剛啟動，區(qū)塊鏈行業(yè)監(jiān)管政策也較為嚴(yán)格，能鏈科技碳票項目尚未進(jìn)行大規(guī)模推廣，僅僅處于小規(guī)模實驗階段。

2）融鏈科技矩能鏈項目［92］：該項目基于區(qū)塊鏈的點對點交易和加密技術(shù)，構(gòu)建了一個集成綠證的生成、認(rèn)證、轉(zhuǎn)讓等操作的新能源交易體系，如圖7 所示。通過該平臺，可以為新能源交易系統(tǒng)提供便捷可信的數(shù)字資產(chǎn)證書服務(wù)，解決綠證當(dāng)前面臨的企業(yè)信任度不強(qiáng)和頒發(fā)流程繁瑣的問題。新能源轉(zhuǎn)化成了鏈上登記的資產(chǎn)，可以進(jìn)行拆分交易，極大增強(qiáng)了新能源資產(chǎn)的流動性。綠證價格只受市場調(diào)控，激發(fā)了新能源市場交易的活力。

圖7 矩能鏈項目的綠證交易［93］Fig.7 Green certificate trading in Junengchain project

2.4 能源交易中的數(shù)據(jù)管理

1）浙江電力營銷合同管理應(yīng)用項目［86］：在傳統(tǒng)的集中式交易方法中，所有的交易數(shù)據(jù)都由管理方單獨保存。為了避免該模式可能出現(xiàn)的權(quán)力濫用、數(shù)據(jù)篡改、丟失等問題，國網(wǎng)浙江電力有限公司與國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)共同開發(fā)了基于區(qū)塊鏈的合同管理系統(tǒng)。如圖8 所示，當(dāng)電子合同簽署后，合同數(shù)據(jù)不僅會保存在電網(wǎng)公司，還會基于區(qū)塊鏈技術(shù)同步轉(zhuǎn)發(fā)至公證處和司法鑒定機(jī)構(gòu)，由這些機(jī)構(gòu)為數(shù)據(jù)的真實性提供擔(dān)保，提高了數(shù)據(jù)的可信賴性和權(quán)威性。區(qū)塊鏈技術(shù)在該項目中保證了各方存儲數(shù)據(jù)的一致性。

圖8 浙江電力營銷合同管理應(yīng)用項目示意圖Fig.8 Schematic diagram of Zhejiang electric power marketing contract management application project

但是該項目對區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景比較單一，只涉及合同數(shù)據(jù)的管理，暫時還未大規(guī)模推廣。

2）英國Electron 項目［94］：Electron 平臺使用區(qū)塊鏈和智能合約技術(shù)，以全自動的方式將能源系統(tǒng)中的交易、消費等信息記錄在一個不可篡改的分布式賬本里，使得能源企業(yè)能夠高效地處理水電費管理、消費、能源市場交易中的各類數(shù)據(jù)。分布式的管理方法有效降低了建造中央控制系統(tǒng)的成本。對用戶來說，使用Electron 平臺能夠方便地查看個人數(shù)據(jù)，進(jìn)行點對點能源交易。以前需要花費十幾天才能完成的更換能源服務(wù)商的業(yè)務(wù)，在Electron 上只需幾分鐘即可完成。

但由于監(jiān)管機(jī)制和市場規(guī)則的不完善，參與者想要在Electron 平臺中進(jìn)行多方合作還較為困難，合作方間缺少需要共同遵守的準(zhǔn)則。

2.5 小結(jié)

本節(jié)主要綜述了國內(nèi)外“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”的典型示范工程，上述工程的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 現(xiàn)有示范工程總結(jié)Tab.1 Summary of existing demonstration projects

從表1 中可以看出，現(xiàn)有國內(nèi)外工程雖然在點對點交易、電動汽車充電樁共享和碳資產(chǎn)開發(fā)等問題的解決上取得了不錯的成效，但到目前為止幾乎都是試點工作，仍未進(jìn)行大規(guī)模的推廣。本文在下一節(jié)將對上述問題和其他阻礙現(xiàn)有工程大規(guī)模推廣的潛在因素進(jìn)行分析。

3 現(xiàn)有工程大規(guī)模推廣的難點分析

基于前文對國內(nèi)外現(xiàn)有“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”示范工程的缺陷分析，本節(jié)結(jié)合我國國情，從政策、監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)等多個角度剖析了現(xiàn)有工程在國內(nèi)大規(guī)模推廣時遇到的難點。

3.1 政策法規(guī)層面

在我國，作為國家發(fā)展的重要支柱，能源行業(yè)的交易和管理需要政府機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格把關(guān)。然而到目前為止，我國依然缺少部分支持能源區(qū)塊鏈的政策與規(guī)范文件［95］，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

首先，基于區(qū)塊鏈的能源交易方法和傳統(tǒng)的能源供給模式有一定的區(qū)別（例如點對點交易、個人間的能源買賣等新形式），目前國內(nèi)仍然缺少相關(guān)文件保證此類行為的合法性。美國的布魯克林微網(wǎng)項目就曾因為違反了紐約市禁止個人間電力買賣的規(guī)定而一度被叫停［86］，我國同樣可能在未來的實踐過程中出現(xiàn)類似問題。

其次，對于區(qū)塊鏈來說，加密貨幣是一個難以被繞開的話題。區(qū)塊鏈發(fā)明的最初目標(biāo)是為了減少中心化所帶來的信任困難、隱私保護(hù)復(fù)雜等問題，其中加密貨幣被用來激勵用戶參與區(qū)塊鏈賬本的建設(shè)，是區(qū)塊鏈不斷延伸的主要原因之一［96］，很多區(qū)塊鏈項目都有自己的加密貨幣，例如比特幣、以太幣等［97-99］。

因此，各國政府對于加密貨幣的態(tài)度也會影響能源區(qū)塊鏈項目的落地使用，目前世界各國對加密貨幣的看法不盡相同：

1）我國禁止金融機(jī)構(gòu)和支付服務(wù)機(jī)構(gòu)參與比特幣等加密貨幣的交易，并在2017 年停止了加密貨幣的融資活動，關(guān)閉了加密貨幣交易平臺［100］；

2）俄羅斯宣布將比特幣等加密貨幣視為與盧布并行的貨幣加以使用是違法行為；

3）新加坡將比特幣當(dāng)做一種商品，允許買賣和交換；

4）日本于2017年取消了比特幣交易的消費稅，正式承認(rèn)比特幣為合法的支付方式［101］。

在支持加密貨幣的市場環(huán)境下，能源區(qū)塊鏈公司可以通過發(fā)行加密貨幣來融資［86，102］，以促進(jìn)項目初期的發(fā)展。然而，近年來發(fā)生的使用加密貨幣進(jìn)行勒索（如2017 年的WannaCry 電腦病毒［103］）、使用比特幣進(jìn)行非法交易、以“虛擬貨幣”的名義進(jìn)行傳銷等違法行為，讓不少人對加密貨幣的態(tài)度非常謹(jǐn)慎，相關(guān)的能源區(qū)塊鏈項目在初期啟動時可能會遭遇一定的阻力。

最后，能源區(qū)塊鏈當(dāng)前雖然取得了一定的成果，但距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍有一定的距離。原因之一在于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)中的既得利益者可能不愿參與［104］，因為區(qū)塊鏈的分布式商業(yè)模式將減少中間機(jī)構(gòu)的利益，當(dāng)前仍然缺少政策對此進(jìn)行指引和調(diào)控。

3.2 行業(yè)監(jiān)管層面

區(qū)塊鏈本身的去中心化、開放互聯(lián)、匿名性等特性可能使得我國能源行業(yè)現(xiàn)有的監(jiān)管模式面臨“破窗性”的挑戰(zhàn)。

1）去中心化導(dǎo)致整個區(qū)塊鏈交易網(wǎng)絡(luò)中難以設(shè)立明確的監(jiān)管主體［105］。去中心化是區(qū)塊鏈最重要的特質(zhì)，是區(qū)塊鏈被應(yīng)用于能源領(lǐng)域的主要原因。其雖然能夠避免傳統(tǒng)中心化系統(tǒng)所面臨的計算量大、系統(tǒng)復(fù)雜程度高、透明度低等問題［106］，但集體維護(hù)數(shù)據(jù)庫的模式將會導(dǎo)致系統(tǒng)的監(jiān)管主體不明確，不但難以對網(wǎng)絡(luò)中的欺詐、盜竊等違法行為進(jìn)行強(qiáng)有力的約束，當(dāng)發(fā)生這些風(fēng)險時，由于匿名網(wǎng)絡(luò)的特性，也難以進(jìn)行追蹤、取證與善后。

監(jiān)管的缺失會對能源區(qū)塊鏈項目起到消極的影響。德國的Share&Charge項目、歐盟的Scanergy項目就曾因為監(jiān)管不當(dāng)，使得用戶對自己在平臺中的權(quán)益能否被保證產(chǎn)生質(zhì)疑，導(dǎo)致用戶參與不積極。我國如果在未來的大規(guī)模推廣中缺少有效的監(jiān)管機(jī)制，同樣可能出現(xiàn)用戶參與不積極的問題。

2）區(qū)塊鏈的匿名性使得相應(yīng)的法律主體難以認(rèn)定［107］。區(qū)塊鏈依靠賬戶地址和密鑰來保證賬戶的匿名性，這種機(jī)制將區(qū)塊鏈用戶與現(xiàn)實世界中的個體分離，極大程度上避免了用戶隱私的泄露［108］。反過來，一旦區(qū)塊鏈應(yīng)用中出現(xiàn)了問題，我們很難明確責(zé)任人并彌補(bǔ)相關(guān)損失。例如，如果能源區(qū)塊鏈上的交易出現(xiàn)了欺詐、盜竊等違規(guī)行為，現(xiàn)有技術(shù)和監(jiān)管都難以進(jìn)行善后工作，出現(xiàn)的損失很可能只能由用戶自己承擔(dān)。

對于當(dāng)前能源區(qū)塊鏈中的主流應(yīng)用智能合約來說，合同效力的認(rèn)定也在法律上存在極大的風(fēng)險點。我國現(xiàn)有的《合同法》已經(jīng)難以公平、統(tǒng)一地裁定智能合約中出現(xiàn)的種種權(quán)益問題［109］，各類糾紛缺乏判定標(biāo)準(zhǔn)。

3）區(qū)塊鏈的開放性可能會導(dǎo)致諸多安全風(fēng)險。區(qū)塊鏈本身并無對參與者的審核機(jī)制，任何人都可以注冊賬號并參與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。這種特性一方面能夠鼓勵用戶積極參與到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，保持系統(tǒng)的活力，但另一方面也將區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)向所有參與者公開，難免為少數(shù)別有用心的人惡意利用。

以上所描述的幾種沖突也導(dǎo)致我國目前仍然缺少相關(guān)的法律法規(guī)、監(jiān)管文件等。交易模式是否違法，違法后怎么處罰都缺少衡量標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，相關(guān)技術(shù)的開發(fā)、交易模式的制定都缺少明確的指導(dǎo)，不利于能源區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。

3.3 開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)層面

能源區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)主要包含基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平臺服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、檢測規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和安全保障標(biāo)準(zhǔn)這6 個方面［110］。其中基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)包括參考架構(gòu)、存儲規(guī)范、編碼方式等；核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括智能合約規(guī)范、共識機(jī)制、跨鏈操作等；平臺服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)包括身份認(rèn)證、存證平臺等；業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)包括能源交易、碳市場交易、能源金融等；檢測規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)包括測評方法、應(yīng)用規(guī)范等；安全保障標(biāo)準(zhǔn)包括應(yīng)用安全、合約安全等。目前，這6 個方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍有不少空白，該現(xiàn)狀不但影響了能源區(qū)塊鏈的跨鏈互聯(lián)和產(chǎn)業(yè)合作，還導(dǎo)致了新興的能源區(qū)塊鏈?zhǔn)袌鰜y象從生。標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)有助于統(tǒng)一行業(yè)對能源區(qū)塊鏈的認(rèn)識，對能源區(qū)塊鏈平臺建設(shè)、應(yīng)用開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

然而我國當(dāng)前能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)的制定仍有著如下阻力。

1）目前國內(nèi)多數(shù)能源區(qū)塊鏈項目還處于概念或落地初期，各類應(yīng)用還有待成熟，缺乏大規(guī)模應(yīng)用的成功案例，標(biāo)準(zhǔn)的制定難以找到有用的參考，擬定的草案也缺少實踐平臺。

2）能源區(qū)塊鏈涉及共識機(jī)制、加密技術(shù)、分布式存儲與計算、用戶隱私保護(hù)等多個領(lǐng)域，需要芯片、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等多項軟硬件設(shè)備的支持。目前國內(nèi)能源區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步，缺少區(qū)塊鏈、密碼學(xué)和能源互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)領(lǐng)域的人才，核心技術(shù)攻關(guān)進(jìn)程較為緩慢。

3）能源區(qū)塊鏈行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的時機(jī)也較難把握?，F(xiàn)有研究指出［111］：標(biāo)準(zhǔn)介入過早，可能會使得技術(shù)開發(fā)者受制于一種長遠(yuǎn)來看并不是最好的框架中，扼殺了技術(shù)發(fā)展過程中的創(chuàng)新性；標(biāo)準(zhǔn)出臺太晚又可能錯過將技術(shù)效益最大化的機(jī)遇。在我國當(dāng)前能源區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展仍不成熟的階段，標(biāo)準(zhǔn)的出臺時間也需要仔細(xì)考量。

4）由于區(qū)塊鏈技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用十分廣泛，涉及電動汽車、能源交易、需求管理等多個領(lǐng)域，因此很難用一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所有的項目［112］。未來需要有針對性為各類應(yīng)用場景制定標(biāo)準(zhǔn)，建立能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)體系，這大大增加了能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)編寫的工作量和難度。

3.4 項目發(fā)展層面

將區(qū)塊鏈技術(shù)引入能源行業(yè)，參與者的營利能力將影響其參與的積極程度。對一般個體用戶來說，區(qū)塊鏈的點對點交易模式使得用戶能夠出售多余的綠色能源，獲取額外的收入，有助于激勵用戶參與分布式能源交易。但對從事能源區(qū)塊鏈開發(fā)與維護(hù)的企業(yè)來說，在去中心化、點對點自組織之后，此類企業(yè)靠什么營利則是項目發(fā)展的主要問題之一。

目前全球絕大部分的能源區(qū)塊鏈企業(yè)都是靠發(fā)行加密貨幣融資，并通過加密貨幣的增值營利。這種模式嚴(yán)重依賴于國家的貨幣和金融管理政策［113］，并非一種通用的方法。如果此類企業(yè)希望通過區(qū)塊鏈的去中心化售電營利，還需要思考合法具體的方案。

3.5 技術(shù)層面

區(qū)塊鏈本身的缺陷也是限制現(xiàn)有工程大規(guī)模廣的重要因素，主要包括以下幾個方面。

1）龐大的電力消耗：區(qū)塊鏈系統(tǒng)需要共識算法來確保各節(jié)點的數(shù)據(jù)一致，以常見的工作量證明為例，即給定一個難度值D，設(shè)交易數(shù)據(jù)為S，隨機(jī)數(shù)為N，參與者要不斷變換N計算Hash（S||N），直到Hash（S||N）≤D才算生成了一個新的區(qū)塊，其中Hash（）代表某個哈希函數(shù)。該過程通常需要耗費大量的能源。比特幣系統(tǒng)平均每筆交易所需的電力相當(dāng)于一般家庭幾周甚至一個月所用的電量，這對于絕大多數(shù)能源區(qū)塊鏈應(yīng)用來說將是難以接受的成本。

2）冗余的數(shù)據(jù)存儲：區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的全節(jié)點需要備份整個網(wǎng)絡(luò)的交易數(shù)據(jù)，隨著用戶數(shù)目的增多，數(shù)據(jù)的存儲與維護(hù)將是一個復(fù)雜的問題。以比特幣系統(tǒng)為例，截至2020 年6 月，整個網(wǎng)絡(luò)共計285.06 GB 的數(shù)據(jù)，如果網(wǎng)絡(luò)僅中有10 個全節(jié)點，那么總的存儲空間將達(dá)到2 850.6 GB，而真實環(huán)境下的使用者將遠(yuǎn)超10個。

3）低吞吐量：受共識機(jī)制的限制，例如比特幣網(wǎng)絡(luò)需要不斷調(diào)整難度值D，新舊值有如下關(guān)系：Dnew=Dold（T/20160），其中T表示前面2016 個區(qū)塊的產(chǎn)出時間［114］，使得比特幣的每筆交易延遲約為10 min，以保證系統(tǒng)的安全性。這樣的處理速度遠(yuǎn)低于中心化的系統(tǒng)（如VISA 每秒約3 萬筆），對于能源區(qū)塊鏈應(yīng)用來說，這種高延遲將嚴(yán)重影響應(yīng)用的執(zhí)行效率，特別是難以支持實時場景。

4）安全風(fēng)險：區(qū)塊鏈雖然能夠保護(hù)使用者的隱私，隱藏交易雙方的身份信息，但仍存在諸多安全風(fēng)險。一方面，由于區(qū)塊鏈的賬戶、密鑰信息過長，不少用戶會使用一些輔助軟件來記錄相關(guān)信息，但這類軟件的安全性難以保證，比特幣就曾因此發(fā)生過賬戶被盜事件。另一方面，區(qū)塊鏈本身的安全性也值得商榷，作為一種新興、未被時間檢驗的技術(shù)，難免會存在漏洞，歷史上也多次出現(xiàn)針對主流區(qū)塊鏈平臺的攻擊，例如雙倍消費、平衡攻擊、日蝕攻擊等［115］。

4 加快現(xiàn)有工程大規(guī)模推廣的措施

“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程的建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及政策、經(jīng)濟(jì)、社會等多個方面。結(jié)合第3 節(jié)對現(xiàn)有工程在國內(nèi)大規(guī)模推廣時的難點分析，本文對未來“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程建設(shè)提出了幾項應(yīng)對措施。

4.1 加快能源區(qū)塊鏈政策法規(guī)的出臺

完善我國能源政策體系，充分發(fā)揮能源行業(yè)的多元化優(yōu)勢。依托政府機(jī)關(guān)、行業(yè)協(xié)會、行業(yè)參與者等主體，加快能源區(qū)塊鏈激勵政策和法律法規(guī)的出臺。具體應(yīng)包括如下幾個方面。

1）能源區(qū)塊鏈項目的大規(guī)模推廣需要較為完善的分布式能源交易市場。新出臺的政策法規(guī)應(yīng)使得一般個體或者企業(yè)都有機(jī)會成為售電主體，還原能源的商品屬性，完善能源價格形成機(jī)制，規(guī)范化、合法化個體間的能源買賣，加強(qiáng)能源市場的公平性監(jiān)管。為基于區(qū)塊鏈的點對點電力交易、綠證交易等行為創(chuàng)造政策條件。目前國外已有部分能源交易市場的試點項目，例如歐盟的SunContract［116］、新加坡的Senoko［117］等，可以作為國內(nèi)試點工作的參考案例。

2）加大對優(yōu)勢初創(chuàng)企業(yè)的扶持力度。受我國對加密貨幣的態(tài)度影響，當(dāng)前國內(nèi)能源區(qū)塊鏈初創(chuàng)企業(yè)難以復(fù)制國外類似企業(yè)的發(fā)展模式，在項目初期的融資可能較為困難。為了助力我國能源區(qū)塊鏈初創(chuàng)企業(yè)起步，促進(jìn)區(qū)塊鏈和能源互聯(lián)網(wǎng)的融合，各地方政府應(yīng)在充分評估企業(yè)社會價值與科研潛力的前提下，給予優(yōu)勢企業(yè)一定的扶持，如通過優(yōu)惠稅收、投資獎補(bǔ)、專項資金等方式；鼓勵有條件的地區(qū)設(shè)立區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)基金，如杭州雄岸全球區(qū)塊鏈創(chuàng)新基金、贛江新區(qū)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等；搭建資源對接平臺，廣泛吸引風(fēng)險投資、產(chǎn)業(yè)投資等金融資源，加強(qiáng)對能源區(qū)塊鏈企業(yè)的落戶、業(yè)務(wù)經(jīng)營、平臺建設(shè)等方面的支持力度；鼓勵企業(yè)積極挖掘能源市場的潛在需求，率先搶占技術(shù)高地，解決行業(yè)發(fā)展的具體問題。

3）深入推進(jìn)能源區(qū)塊鏈行業(yè)的“放管服”改革，加強(qiáng)能源區(qū)塊鏈企業(yè)的主體地位。加大簡政放權(quán)的力度，在合法合規(guī)的前提下，按照“能簡則簡、能放則放”的原則審核能源區(qū)塊鏈項目；鼓勵“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”新產(chǎn)業(yè)、新項目、新模式的嘗試；針對可能的出錯，提高對試錯的容忍度。目前我國已有多地出臺了此類政策，例如2021 年上海市人民政府發(fā)布的《上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》［118］提出要推動區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域的示范應(yīng)用；云南省發(fā)展和改革委員會發(fā)布的《云南省支持區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干措施實施細(xì)則（試行）》［119］對新興區(qū)塊鏈項目給予了多項資金和政策扶持。

在投資方面，應(yīng)精簡能源區(qū)塊鏈投資項目的前置許可，優(yōu)化審核流程，暢通企業(yè)融資渠道，加強(qiáng)事前事中事后監(jiān)管，引導(dǎo)社會資本對能源區(qū)塊鏈行業(yè)的投資積極性。成立區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，由政府牽頭平衡各方利益，出臺政策助力原有交易中介轉(zhuǎn)型，適應(yīng)新一代能源交易體系，建立行業(yè)評估體系，加快推動產(chǎn)業(yè)改革。

4.2 加強(qiáng)對能源區(qū)塊鏈的監(jiān)管

加快完善我國能源區(qū)塊鏈監(jiān)管框架，嘗試法律監(jiān)管為主、行業(yè)自律為輔的結(jié)合。對“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程中的點對點交易、綠證交易、碳資產(chǎn)開發(fā)和數(shù)據(jù)管理等行為進(jìn)行監(jiān)管，保障參與各方的合法權(quán)益。

法律監(jiān)管層面，政府機(jī)構(gòu)應(yīng)積極介入能源區(qū)塊鏈的交易與管理，完善現(xiàn)有的法律條文，出臺具有針對性的監(jiān)管措施和法律法規(guī)。具體應(yīng)包括如下3個方面。

1）要明確能源區(qū)塊鏈中國各類合法與違法行為，避免法律“灰色地帶”的出現(xiàn)，規(guī)范化現(xiàn)有工程的交易和資產(chǎn)管理等行為，避免行業(yè)亂象的出現(xiàn)。強(qiáng)化政府在能源區(qū)塊鏈行業(yè)中的帶領(lǐng)引導(dǎo)地位，建立事前事中事后監(jiān)管機(jī)制，創(chuàng)新監(jiān)管模式，從單純的違規(guī)處罰轉(zhuǎn)向合規(guī)引導(dǎo)，從傳統(tǒng)單一監(jiān)管工具使用轉(zhuǎn)向行業(yè)共治，推進(jìn)能源區(qū)塊鏈治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

2）應(yīng)從技術(shù)層面或政策層面確定能源區(qū)塊鏈中責(zé)任主體，一定程度上可以弱化區(qū)塊鏈的去中心化、匿名性、開放性，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立監(jiān)管方，通過技術(shù)手段加強(qiáng)賬號和現(xiàn)實世界的使用者的關(guān)聯(lián)，保證獎懲措施能夠真正執(zhí)行到責(zé)任人身上，落實“以鏈治鏈、依法治鏈”，引導(dǎo)能源區(qū)塊鏈技術(shù)積極、健康發(fā)展。

3）行業(yè)自律方面，根據(jù)我國《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》第4 條［120］，現(xiàn)有政策應(yīng)鼓勵區(qū)塊鏈行業(yè)組織加強(qiáng)行業(yè)自律，以建立健全行業(yè)準(zhǔn)則，推動行業(yè)信用評價體系建設(shè)。能源區(qū)塊鏈行業(yè)也應(yīng)積極建立相應(yīng)的行業(yè)自律規(guī)范協(xié)會，促進(jìn)行業(yè)準(zhǔn)則和評價體系的建設(shè)，同時通過協(xié)會加強(qiáng)和政府監(jiān)管部門的溝通，促使政府監(jiān)管部門能夠?qū)崟r把握行業(yè)現(xiàn)狀，避免“不管則亂、一管則死”的困境。

4.3 積極推行“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”項目的試點工作

優(yōu)選典型的應(yīng)用場景和已有技術(shù)，由政府機(jī)構(gòu)提供前期支持，在居民社區(qū)、工業(yè)園區(qū)和商業(yè)園區(qū)等地積極開展小范圍、小規(guī)模的能源區(qū)塊鏈試點工作，并為優(yōu)秀項目提供需求對接，幫助其拓寬市場。在積累項目經(jīng)驗、探索相關(guān)技術(shù)的同時，為政策、標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)等文件的制定提供經(jīng)驗參考和實踐平臺，促進(jìn)行業(yè)草案的完善與落地。

持續(xù)推動能源行業(yè)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，挖掘區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字產(chǎn)業(yè)化等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力；推進(jìn)能源區(qū)塊鏈技術(shù)與其他行業(yè)的交流與合作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)對接，鼓勵建設(shè)不同應(yīng)用場景的區(qū)塊鏈研究中心，拓寬能源區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍；加強(qiáng)區(qū)塊鏈知識的宣傳普及，積極舉辦各類區(qū)塊鏈論壇，引導(dǎo)公眾客觀、正確地看待區(qū)塊鏈技術(shù)，為能源區(qū)塊鏈技術(shù)的試點工作提供良好環(huán)境。

4.4 快速推進(jìn)能源區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)研究工作

通過試點應(yīng)用及相關(guān)驗證，結(jié)合國內(nèi)外較為成功的應(yīng)用案例，相關(guān)政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)應(yīng)發(fā)揮現(xiàn)有資源優(yōu)勢，以當(dāng)前的地方標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為切入點，加強(qiáng)能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)化研究，推動能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，分步完成電動汽車、能源交易、綠證交易等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)編寫工作，助力國內(nèi)能源區(qū)塊鏈向好、向上發(fā)展。同時，我國應(yīng)積極參與制定能源區(qū)塊鏈國際通用標(biāo)準(zhǔn)，提高國家在能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域內(nèi)的國際話語權(quán)，建立能源區(qū)塊鏈的國際基本體系標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)國際能源區(qū)塊鏈的跨鏈互聯(lián)和產(chǎn)業(yè)合作。

4.5 落實核心技術(shù)自主可控

區(qū)塊鏈技術(shù)包括共識機(jī)制、密碼學(xué)、隱私保護(hù)、智能合約、分布式存儲于計算等核心關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)科研院所應(yīng)結(jié)合我國實際需求，密切跟蹤國際區(qū)塊鏈的發(fā)展動態(tài)，加快推進(jìn)我國能源區(qū)塊鏈核心關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)及應(yīng)用，如電網(wǎng)優(yōu)化控制與管理、分布式能源交易方案設(shè)計、綠證及碳交易、資產(chǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、能源監(jiān)管等方面，以期形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的能源區(qū)塊鏈成果。同時相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)積極參與區(qū)塊鏈開源社區(qū)的建設(shè)，加強(qiáng)對前沿技術(shù)的跟蹤和掌握，探索發(fā)展新方向（如智能硬件［121］、后量子密碼［122］、差分隱私［123］等）。此外，能源產(chǎn)業(yè)作為國家的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，能源區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)的自主、可控是必然的要求。目前國內(nèi)各種區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)的密碼算法仍以國外的為主，未來推行國密系列算法在區(qū)塊鏈中的使用可能是大勢所趨。

4.6 小結(jié)

上述幾點措施應(yīng)以“積極推行“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”試點工作”為基礎(chǔ)，通過小規(guī)模試運行積累項目經(jīng)驗，加快“能源區(qū)塊鏈相關(guān)政策法規(guī)”的出臺，并以此為保障，加大對初創(chuàng)企業(yè)的扶持力度，規(guī)范化已有項目，最終目標(biāo)是“加強(qiáng)對能源區(qū)塊鏈的監(jiān)管”，以促進(jìn)能源區(qū)塊鏈行業(yè)向好向上發(fā)展。同時，要緊跟技術(shù)發(fā)展，發(fā)揮政府和相關(guān)企業(yè)的資源優(yōu)勢，推進(jìn)對能源區(qū)塊鏈核心關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)及應(yīng)用，提早布局新興產(chǎn)業(yè)；加強(qiáng)能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)化研究，提高我國在能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域內(nèi)的國際話語權(quán)。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段我國“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程建設(shè)雖然取得了一定的進(jìn)展，但在大規(guī)模推廣時仍有諸多問題尚未得到明確的解決。為此，本文回顧了近年來國內(nèi)外典型的示范工程，通過分析研究，總結(jié)出了國內(nèi)“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程在試點、推廣和商業(yè)化時存在的幾類主要問題。

政策法規(guī)層面：1）新興交易模式缺乏法律支撐，合法性較難保證；2）優(yōu)勢企業(yè)初期缺少政策扶持，起步較難；3）對項目參與者的激勵程度不夠，試點工作規(guī)模較??；4）缺少政策平衡原有產(chǎn)業(yè)中各方的利益，能源改革進(jìn)程緩慢。

監(jiān)管層面：1）去中心化的網(wǎng)絡(luò)中難以設(shè)立監(jiān)管主體，缺乏監(jiān)管機(jī)制；2）匿名化網(wǎng)絡(luò)難以認(rèn)定法律主體、追究法律責(zé)任；3）現(xiàn)有法律法規(guī)難以裁定所有糾紛和違法行為；4）區(qū)塊鏈上電子數(shù)據(jù)的歸屬權(quán)難以明確。

標(biāo)準(zhǔn)層面：1）標(biāo)準(zhǔn)制定缺乏可參考的成功案例，擬定草案缺乏驗證平臺；2）專業(yè)人才匱乏；3）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺時機(jī)較難把握；4）能源區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍廣，標(biāo)準(zhǔn)制定的工作量十分龐大。

基于以上問題，結(jié)合我國國情和國外可參考的案例，本文提出如下建議。

1）為了加快“區(qū)塊鏈+能源互聯(lián)網(wǎng)”工程的規(guī)?；蜕虡I(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，未來我國應(yīng)盡快出臺政策平衡原有產(chǎn)業(yè)各方利益，建立完善的分布式電力交易市場；扶持優(yōu)勢企業(yè)，激勵用戶積極參與新的能源交易體系。

2）相關(guān)機(jī)構(gòu)要多進(jìn)行試點驗證工作，加快監(jiān)管機(jī)制與法律法規(guī)的制定，規(guī)范化現(xiàn)有平臺，推動行業(yè)評價體系建設(shè)，保障參與者的合法權(quán)益。

3）政府機(jī)構(gòu)和能源區(qū)塊鏈企業(yè)要加強(qiáng)能源區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，優(yōu)選典型應(yīng)用場景，分步編寫能源區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。同時積極參與制定能源區(qū)塊鏈國際通用標(biāo)準(zhǔn)，提高我國在能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域內(nèi)的國際話語權(quán)。