【Front.Energy展望】上海交通大学陈思捷副教授：能源系统中的区块链：价值、机会和局限性

研究背景及意义

    当前，能源行业正经历一场系统性变革。在电力体制改革及可再生能源技术发展的双重驱动下，虚拟电厂、分布式光伏、快充电站等大量新兴市场主体正涌入能源系统。与此同时，跨主体、跨区域、跨能源载体的协作运行日益频繁。在这场系统性变革下，能源行业的去中心化特征逐渐凸显，传统中心化管理方式将面临严峻的场景适用性问题和参与者信任危机。

    区块链为应对能源系统变革提供了潜在解决方案。在区块链环境下，能源主体可主动执行和监督系统协作运行规则，从而摆脱对中心管理机构的依赖，实现透明可信、多方共治的协作运行与数据存证。然而时至今日，区块链在能源行业仍鲜有大规模、有影响力的应用案例。这一方面因为部分试点项目仅将区块链视为商业噱头，未发现并解决实际业务痛点；一方面因为公众对区块链的价值及局限性仍存在误区；也因为电网企业对部署区块链支持有限。

研究内容及主要结论

   本文辩证分析了区块链在能源系统中的应用价值、应用场景及应用局限性，为能源区块链的发展方向及研究思路提供了独特见解。上海交大副教授陈思捷为论文第一作者，特别研究员李金金、中国工程院院士黄震为论文通信作者，长聘教授严正、博士后平健为论文合作者。

    本研究致力于论证区块链在能源行业的应用价值、应用场景及局限性，以期为能源区块链的推广应用提供方向性指导建议。研究指出，区块链的独有价值在于以民主方式保障规则及数据存证的不可篡改性，而非信息透明共享、代币、代码自动执行（上述需求可通过其他替代技术实现）。区块链的主要适用场景包括无中心机构的多主体协作场景以及中心机构难以取信于参与主体的场景。

    研究选取能源交易、能量管理、能源数据流转等场景下的典型应用，给出了区块链的应用方案，并分析了应用区块链的技术优势。在能源交易场景下，区块链可以数字化市场规则、消除市场成员间的信任壁垒、减少商业纠纷从而提升交易效率。在能量管理场景下，区块链可以打破运行管理黑箱，提升管理过程的透明性和可信赖性。在能源数据流转场景下，区块链可以保证主体间的数据一致性和不可篡改性，从而提升数据的可信赖性。

图1 区块链在虚拟电厂运行中的应用价值

    针对当前公众对能源区块链的常见误区，研究指出：区块链不必要取代可信中心机构；区块链不能解决实际物理世界的信任问题，也并非能保证信息系统的100%可信；区块链安全透明特征使其存在隐私泄露风险；区块链的不可篡改性不意味着其链上规则无法更新。

图2 区块链在用电计量场景中的应用局限性

    此外，研究还总结了电网企业对推广应用能源区块链技术的主要顾虑：其一是为什么应用场景必须部署区块链而非其他平台；其二是部署区块链是否符合电网企业的利益诉求；其三是电网企业如何向其合作伙伴证明其真实部署了区块链。研究逐一回应了上述顾虑。

原文信息

    Blockchain in energy systems: values, opportunities, and limitations

Sijie CHEN¹, Jian PING¹, Zheng YAN¹, Jinjin LI²*, Zhen HUANG³*

1. Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion (Ministry of Education), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

2. Key Laboratory for Thin Film and Microfabrication (Ministry of Education), Department of Micro/Nano-electronics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

3. Key Laboratory for Power Machinery and Engineering (Ministry of Education), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

Abstract: The structure of a power energy system is becoming more distributed than before. It becomes challenging to manage such a system in a centralized way, because a central authority may not exist or may not be trusted by all parties. Blockchain is a promising tool to address this challenge, by enabling trusted collaboration in the absence of a trusted central authority. Its use in the energy sector has been pioneered by several pilot projects. However, to date the energy sector has not seen large-scale deployment of blockchain, partly because the founders of those pilot projects, the public, and utilities have not reached consensus on the values and limitations of blockchain in energy. This perspective aims to bridge this gap. First, the philosophy and unique values of blockchain are discussed. Second, some promising blockchain-based applications in energy systems are presented. Third, some common misunderstandings of blockchain in energy are discussed. Last, some frequently-asked questions from utilities are discussed. Hopefully this perspective can help advance large-scale deployment of blockchain in energy systems.

Keywords: blockchain, immutability, energy trading, energy management, data synchronization

作者简介

陈思捷，上海交通大学副教授、博士生导师

平健，上海交通大学博士后

严正，上海交通大学长聘教授、博士生导师

李金金，上海交通大学特别研究员，博士生导师

黄震，中国工程院院士，上海交通大学讲席教授

Frontiers in Energy （SCI，2020 IF 2.709）)于2007年创刊，是全英文能源领域综合性学术期刊。主编是翁史烈院士、倪维斗院士、苏义脑院士和彭苏萍院士。执行主编是上海交通大学黄震院士。出版能源领域Reviews （综述），Research Articles（原创性研究论文），Editorial （社论），Mini-reviews （短篇综述），Perspective（前瞻），News & Highlights （新闻热点），Viewpoint（观点），Comments（评论）等。

    涉及领域包括（不限于）：能源转化与利用，可再生能源，储能，氢能与燃料电池，碳捕集、利用与封存，先进核能技术，智能电网和微电网，电力与能源系统，动力电池与电动汽车，建筑节能，能源与环境，能源经济和政策等。特别关注可再生能源、未来能源、超常规能源、2030能源、微/纳米能源、能源与环境等全球能源的重大挑战问题。

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