发布日期：2019-11-6 访问次数：2414 来源：未知 作者：网站管理员

区块链是一种没有中央控制点的分散式对等网络， 使用分散式集体运作，其特点为去中心化存储、信息高度透明、不易篡改等。此区块链去中心化、自我管理、促进市场与智能合约等特性， 与能源互连网应用不谋而合。透过能源区块链建立社区间再生能源交易网，更能够带来促进用户间的自主交易市场、减轻电费负担、提升交易透明度与可信任度、降低系统风险、减少交易时间，以及促进再生能源的使用率与稳定性等多种效益。本文以美国纽约微电网公司LO3 Energy、澳洲新兴公司 Power Ledger 与瑞典能源公司 Vattenfall 等能源区块链的实际应用案例，说明区块链技术如何应用于分散式能源交易，并促进终端用户之间的余电分配与销售。 

一、前言

区块链(Blockchain)是一种没有中央控制点的分散式对等网络， 使用分散式集体运作的方法，实现一套不可篡改的，可信任的数据库 技术方案，其特点为去中心化存储、信息高度透明、不易篡改等[1]。 区块链技术是一种最初用于比特币的新兴技术，其原理是一种去中心化的公开帐本，透过帐本传递各种信息并储存。区块链上的帐本  如同电子邮件一样包含了寄件人、收件人与交易内容，数笔交易内容透过加密之后就形成了区块，区块与区块之间的联结则形成链，整体的区块链如同帐本的联网，也能在这共识网络协定上做出许多应用，  因此也有人认为区块链将会是下一世代的网络[1]。

对于区块链的发展与应用，特别在能源领域的应用，分别说明如下： 

（一）区块链的发展与应用

区块链是基于数学运算，并利用过往数十年各领域所累积的技术基础结合产生的网络技术，其核心以杂凑现金（Hashcash）、密码学网络支付系统（eCash）、椭圆曲线数位签章算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm, ECDSA）等技术为基底，具有高度的防伪性与安全性[2]。

区块链包含交易媒介、记帐单位、储存价值、电子公证、智能合 约五大基本功能，前三项是货币基本功能。而区块链上储存的资料具 有高度公开与不易窜改等特性，能够做为电子公证的历史纪录；智能合约则是写在区块链上的条件式程序码，透过写好的条件管控监测区块链上的资料变化，当达到指定条件之后则可以引发事件，条件与事件可以囊括各种层面，象是条件可以设定每月缴交指定费用，连续两个月未支付则触发罚款事件等。

区块链技术的发展分为三个阶段，Blockchain1.0 为数位货币（Currency）应用，Blockchain2.0则加入了智能资产（Smart Assets）、智能合约（Smart Contracts）等货币以外的应用，Blockchain3.0则是更复杂的智能合约，可以应用在政府、文化、艺术与医疗等不同领域 上，而在 Blockchain2.0之后还可以分出一种Blockchain2.5，包括代币（货币桥）应用、分布式帐本（Distributed Ledgers）、资料层区块链（Data Layers Blockchain）、结合人工智能（Artificial Intelligent）与无交易所的国际汇款网络。2.5与3.0的不同在于前者强调的是货币桥应用，象是用在金融领域联盟区块链或是1：1的美、日、欧元等法币数字化等，后者则是强调智慧契约部分。虽然最初是用于比特币上，但是比特币做为虚拟货币，受到了各国法规的限制，然而区块链可以透过认许制或其他技术来达到管控所需节点，并提供治理架构（Governance Structure）及商业逻辑（Business Logic）两大关键特性，且区块上储存与传递的资料多元，并不仅在金融科技（Fintech），在各种行业上面都有应用技术相继发展中。 

（二）区块链于能源领域之应用

区块链与最近数年兴起的能源互连网在许多层面上都能够相互呼应：两者皆具有去中心化与自我管理的思想，区块链本身不存在一个中央的管理数据库，每个节点都具备了完整的数据、权利与义务，并且由每个节点之间相互管理整个区块链运作；而能源互连网的概念是「消费者即生产者」，强调的是个体之间对等的能源交易，而管理则是由系统本身自行调节与运作。

同时区块链与能源互连网都能够促进电力市场交易的自由化，区块链原本就是做为比特币的交易平台，能够提供一个自由且平等、即时化的市场机制，而能源互连网则是强调建立能源的交易市场；而能 源互连网是由一连串的智能电力设备组成，需要透过智能合约来确保交易的执行，而区块链可以写入智能合约的特性恰好符合能源互连网的需求。

区块链提供的去中心化交易平台，最常见的应用是社区间再生能源交易电网，将区块链与住户的太阳能板、电网及储能设备连结，让住户能够直接与其他住户交易，贩售多余或是购买所需的太阳能电力，同时提高太阳能的利用率。

区块链分散式帐本的原理也促进了分散式能源系统的应用，如用在电动车相关的交易之中，透过使用电子钱包的区块链平台可以将电动车与个人或企业的充电站相互连结，使司机可以处理与洁净能源汽车相关的所有操作，包括共享充电站、支付通行费和充电电动汽车等。至于区块链透明公开的特性则可以应用在碳交易上，在碳交易市场中如何一一追踪各个业者的碳排放这笔庞大的信息，并还要确保这些信息正确且无法窜改是一项重大的考验，而区块链正好符合这样的需求。它可以确保它所记录的每一笔碳排放与碳交易都可以追溯其来源，甚至可以根据碳交易的路径来计算碳排放于电网中的流动；而区 块链数据具有的高度不可窜改性与公开透明的特质，确保了各家业者资料的正确性，同时也让买家可以实时查询各家业者的发电或碳排资讯，保证了碳排放权的公平公正。

此外，在区块链中可以写入智能合约的特性也能应用在许多地 方，如在碳交易中达到碳排放认证与计量的自动化，同时自动确认业 者与买方之间的交易是否合乎碳排放权的配额，若不符合则依据智能合约进行罚款。 

二、区块链于分散式能源交易之应用案例

以下列举美国纽约微电网公司 LO3 Energy、澳洲新兴公司 Power Ledger与瑞典能源公司Vattenfall 等能源区块链的实际应用案例，说明区块链技术于分散式能源交易上的应用。 

（一）美国微电网公司 LO3 Energy 的交互电网(TransActive Grid)平台

位于美国纽约的微电网公司LO3 Energy 以能源区块链技术为底创立了交互电网TransActive Grid)平台，该公司与西门子公司合作， 打算于布鲁克林进行微电网控制器与平台的连结试验，并展示区块链数据如何平衡微电网的供需电力。

TransActive Grid 由两个能源卖家与十三个潜在能源买家组成微电网，交易是透过乙太坊（Ethereum）的智能合约技术达成，而电力流的追踪则透过了智慧电表纪录。2016年4月11日，经由TransActive Grid平台，布鲁克林微电网进行了全世界首次的再生能源对等交易，自那天以来有130栋建筑向LO3 Energy 登记希望参与这个计划。

对布鲁克林而言，私人销售与交易电力是违法的，LO3 Energy 公司的解决办法是透过 Ethereum 的智能合约处理，由智慧电表收集相关的数据，能源生产商仍旧是将电力卖回给当地电力公司，消费者则 是透过Ethereum 在公开市场上购买这些电力。

（二）澳洲 Power Ledger 公司的生态链(Ecochain)平台

在世界的另一端，LO3 Energy 公司于澳洲拜伦湾（Byron Bay）开设了办事处，计划在澳洲设立交互电网，同时当地的新兴公司Power Ledger 也建立了名为生态链(Ecochain)的能源区块链技术[7]。 Power Ledger在2016年的8月下旬起于伯斯西南 220 公里处的一村庄针对20户家庭，分成10户卖家与10户买家进行了为期八周的第一个Ecochain 机制试验，该处的电力零售价格约 26 澳分/kWh，而该实验的目标是实现 15 澳分/kWh的交易价格。

该公司又于2016年12月1日宣布推出第二次的试验，这次的实验目的是要创建一个利用区块链技术的住宅电力交易市场，这项实验 计划由科廷大学(Curtin University)领导，于靠近伯斯处选择了包含80户家庭的四栋建筑参与实验，这次选择的建筑本身包括了太阳光电与电池存储，交易将在建筑内部与当地的微电网进行。

Power Ledger 公司建立的Ecochain 机制一样是透过智能合约来处理交易，值得一提的是他们的加密协定是1分钟结算一次，比比特币区块链速度快上十倍，其识别各用户生产的太阳能所有权，然后管 理消费者向这些生产者或所有者购买电力的交易协定，这些动作是经 由区块链上写好的程序自动演算运行，所以不会增加额外的商业成本。

于此同时，Power Ledger 公司与纽西兰奥克兰都会区的 Vector 公司合作针对超过 500 处地点进行测试，包括家庭、学校及社会团体，Vector 公司对于屋顶型太阳能支援监测与管理应用技术，同时他们也和特斯拉公司合作将特斯拉的家用 Powerwall 和企业用Powerpack 锂电池储能系统带到澳洲与纽西兰。 

（三）瑞典能源公司瀑布电力（Vattenfall）的电力同行（Powerpeers）   

在欧洲，对于能源区块链的尝试与发展可说是相当的蓬勃发展中，如芬兰能源公司 Fortum 打算利用区块链技术让用户于互联网上控制电力、维也纳的 Grid Singularity 公司打算用区块链来验证能源交易，德国电力公司 RWE 则是正在研究区块链用于电动车充电方面[8]。

此外，瑞典的能源公司瀑布电力（Vattenfall）在荷兰建立了名为电力同行（Powerpeers）的新创公司，要在当地建立数字化、交互式的能源区块链平台，Powerpeers 除了让社区的住户可以分享或交易他们多余的太阳能电力之外，这个平台同时也连结了荷兰数间的太阳能、风力与水力发电商，这让用户们可以自由的选择他们的电力供给来源，组成自己的能源社区。

也就是说，Powerpeers 的区块链平台并不只是让住户之间进行电力的交易，他还能够强化使用者之间的交流，透过 Powerpeers，用户可以轻松的邀请其他人来使用自己生产的电力，用户可以自由的选择要购买哪些人的电力，同时他自己也可以成为一个生产者。 

三、区块链对能源产业之影响与未来展望

以下分别说明区块链对能源产业之效益、影响与未来展望。

（一）区块链应用对能源产业之益处

分析前述三件案例之后，可以看出使用了能源区块链之后能够带来以下效益：

1. 住户之间直接交易，有助于减少用户电费

透过使用 TransActive Grid，住户之间可以更加便利的交换再生能源，原先想要绿电必需另外向洁净能源公司购买，现在则可以直接向邻居购买他们的太阳能板产生的多余电力。而澳洲的 Ecochain 机制则是更进一步的透过这样的方式来减少用户支付的电费，目前当地的电力供应商 Synergy以7 澳分/kWh的价格收购多余的太阳光电，但是用户想要更多的电仍旧要花26澳分/kWh购买，经由这套系统可以让太阳光电的生产者在涵盖电网成本之后，选择一个介于上述两者之间的价格卖给其他需要的用户。

对于有能力投资太阳光电的用户来说，这套系统提供了 比起以往模式更加具有经济价值的反馈；而对于没有能力投 资的用户来说，也能以批发价格获取干净的再生能源电力，这是一种双赢的结果。

2. 信息公开透明可追踪，高防伪性确保交易公正与能源安全

使用区块链还有一个好处，那就是参与者与交易过程都 是透明公开的，使用者可以随时追踪交易的过程与检视数据 是否正确无误，确保交易公正。如 Powerpeers 便鼓励平台上的用户去互相连接，让用户能够看到交易的对象是谁，交易了多少能量，主要的目的是 让用户更明白自身所使用的电力来自何方，或是前往何处，使交易更加的清晰。

而TransActive Grid 还能够解决了一个公用电网上安全的疑虑，根据美国能源部门的数据显示，美国能源部（DOE）网络在2010年到2014年之间遭受到了 1,131 次的网络攻击， 其中有159次黑客成功破坏了DOE 网络，这样的网络攻击也并不只有针对美国，2015年12月乌克兰电网遭到黑客入侵， 造成八万人停电三小时；2016 年1 月份的时候以色列亦曾被黑客利用垃圾邮件简单的入侵了网络。

因此，透过使用TransActive Grid，可以简单的加密交易过程与能源的交换，而区块链本身具有防伪防窜改的特性， 虽然不能直接的解决黑客入侵的问题，但不会在现有的系统 上增加新的漏洞出来。

3. 使用区块链数据库，不需透过中介商，加速电力交易市场自由化

原本的正常市场交易中需要透过中介商来对两个数据库 对帐，这可能会耗费两到三天的时程；然而使用能源区块链 平台交易，区块链数据库会识别电力生产与使用的地点，并 使用这些讯息做直接交易。目前当地的能源价格是根据当日的能源生产成本而定， 所以当地用户可以将电力储存到蓄电池之中，等到高价的时候卖出，这也是电力交易实时化的一种成果。

4. 电力市场自由化，间接提升再生能源利用率与稳定性

Powerpeers 用户的电力来源并不仅限于一个，这有助于减少用户突发性缺电的情形，举例来说，当一个没有太阳、太 阳能板效率低下的日子，用户可以透过 Powerpeers 平台，从附近的风力发电公司购买到不足的电力。

（二）区块链对能源产业之影响

目前澳洲西澳大利亚州与维多利亚州的网络营运商都接受了区 块链技术的试用，事实上，Ecochain 的实验背后便有当地的能源业者Synergy 的支持。电池存储预计会在几年内具备市场竞争力，并将会与电网电力进 行竞争，当更多如 Ecochain 与 TransActive Grid 这样的机制兴起并具备实际的市场价值之后，既有的集中式能源企业势必需要做出营运模 式的因应与改变。

由于在这些机制中用户相互交易的完成，仍旧需要依赖电网输配电力，它具备了分散式能源系统的特征与优势，却并没有完全破坏原先集中式能源企业的利益，长远来看这套系统将消费者留下成为电网用户，如何鼓励消费者相互交易支付使用费将是保持电网价值的重点。

对于零售商而言，需要与消费者建立关系来促进交易，例如在一个建筑能源结构中，一部份是消费者拥有的太阳能发电与电池系统， 另一部份则是零售商提供的其他电源系统[13]。

至于欧洲方面，也已经有能源公司开始投资能源区块链的产业， 如德国电力公司RWE正在研究区块链用于电动车充电方面，瑞典的能源公司 Vattenfall 建立了 Powerpeers，事实上有越来越多的新创公司开始针对能源区块链领域进行开发，除了欧洲、美国与澳洲之外， 中国与南非也都有能源区块链的新创公司陆续发展中。 

（三）区块链于能源产业应用的未来展望

使用能源区块链也能够提高太阳能的利用率，象是对于一个想要 使用再生能源却没有空间安装屋顶型太阳能板的场所，这套机制提供 了一套在别处安装太阳能板，并更加便利、更低成本的将电力转移到 需要处的可能性。

能源区块链技术的发展与物联网概念的兴起，分散式能源系统正成为一种趋势，而分散式再生能源系统的好处，便是在于它们可以让目前无法参与者能够参与获利。对于一些没有资本与能力兴建大型集 中式能源系统与设施的新兴国家的政府来说，建造快速且成本相对低 廉的分散式再生能源系统，无疑是一种最可行的替代能源模式。 

四、结论与建议

能源产业正在经历一场重大的转变，分散式能源系统与能源物联 网的概念在全世界都掀起了一股新的浪潮，而能源区块链这一崭新的 技术更是全面推动了这股浪潮，在欧洲、美国、澳洲、南非甚至是中国大陆都出现许多的新创公司，利用能源区块链推出新的服务与产品。透过使用能源区块链建立的社区间再生能源交易电网，更能够带来促进用户之间的自主交易市场、减轻电费负担、提升交易透明度与可信任度、降低系统风险、减少交易耗费时间，以及促进再生能源的 使用率与稳定性等多种效益。从上述案例来看，我国在这方面的研究可说是并未落后国际太多，只是相对于国际大量的研究报告和论文，以及新创公司相继出炉，我国仍未有针对能源区块链的研究与应用、相关论文的产出，在能源区块链领域上，可以说是还有相当的一段路要走。

至于我国目前能源政策目标为 2025 年提升再生能源占比到20%，在装设地面型太阳能板的土地有限的情况下，若是能在强化屋顶型太阳能装设的同时，能够跟上国际分散式再生能源系统与能源区块链的浪潮，亦能减低对既有电业与电网的冲击，可以说是一条崭新且双赢的道路。

 

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