付龍?jiān)? 王艷芹 付天增 李彥 井永蘋 仲子文

摘要：利用農(nóng)牧業(yè)廢棄物發(fā)展沼氣事業(yè)，是解決農(nóng)村地區(qū)能源短缺和環(huán)境污染問題的有效方式。我國農(nóng)村沼氣尚存在效率低下、監(jiān)管困難、科研生產(chǎn)結(jié)合不緊密、經(jīng)濟(jì)效益不佳等一系列問題，限制其更高水平的發(fā)展。區(qū)塊鏈技術(shù)高度契合我國現(xiàn)階段農(nóng)村沼氣發(fā)展?fàn)顩r，通過與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可優(yōu)化沼氣生產(chǎn)各環(huán)節(jié)信息流的傳導(dǎo)，提高沼氣項(xiàng)目運(yùn)行與維護(hù)效率、支持決策與資金激勵(lì)、促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、開展新能源和碳匯交易等，促進(jìn)我國農(nóng)村沼氣事業(yè)更上一個(gè)新臺(tái)階。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù);農(nóng)村沼氣;農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：S216.4-1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A? 文章編號(hào)：1001-4942（2020）11-0154-07

Application Prospect of Blockchain Technology

in Rural Biogas Development

Fu Longyun1，2， Wang Yanqin1， Fu Tianzeng3， Li Yan1， Jing Yongping1， Zhong Ziwen1

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;

2. Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation （Shandong），

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Jinan 250100， China;

3. Qufu Agriculture and Rural Bureau， Qufu 273100， China）

Abstract Its an effective approach to solve the problems of rural energy shortage and environmental pollution by developing biogas with agriculture and animal husbandry wastes. However， there are still series of problems in developing rural biogas in China which limited its higher development， such as low efficiency， difficult supervision， loose combination of research and production， and poor economic benefits. The blockchain technology is highly in line with the current development of rural biogas in China. With the help of Internet， Internet of Things and other technologies， the blockchain technology could improve the efficiency of project operation and maintenance， assist decision making and fund incentive， promote the combination of production， teaching and research， and develop new energy and carbon trading. By optimizing the information flow transmission of each link in biogas production， the blockchain technology could promote the rural biogas career in China to a new level.

Keywords Blockchain technology; Rural biogas; Internet of Things in agriculture; Application prospect

沼氣又稱生物天然氣，是一種以甲烷為主的可燃性氣體，完全燃燒產(chǎn)物為H2O和CO2，清潔環(huán)保。沼氣生產(chǎn)工藝相對(duì)簡便，原料來源廣泛，各類農(nóng)作物秸稈、人畜糞便、餐廚垃圾、菌渣等有機(jī)廢棄物均可用于生產(chǎn)沼氣，適于在廣大農(nóng)村地區(qū)推廣。

自20世紀(jì)初羅國瑞在廣東建立第一座沼氣池以來，我國沼氣產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展[1]。據(jù)《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，截止到2015年底全國共有農(nóng)村沼氣池4 193.3萬處，各類大中型沼氣工程110 975座，年產(chǎn)沼氣量158億m3，約占全國天然氣消費(fèi)量的5%，對(duì)保障國家能源安全起到了積極作用[2]。沼氣產(chǎn)業(yè)還兼具良好的環(huán)保屬性，國家大力推進(jìn)的“果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)”“規(guī)?；菪箴B(yǎng)殖面源污染防控”等系統(tǒng)工程中，沼氣項(xiàng)目都是不可或缺的重要一環(huán)[3]。針對(duì)各地區(qū)、各行業(yè)的實(shí)際情況，因地制宜發(fā)展多元化的沼氣產(chǎn)業(yè)，對(duì)于緩解農(nóng)村能源緊缺和建設(shè)美麗鄉(xiāng)村具有重要意義[4]。

然而，我國農(nóng)村沼氣的發(fā)展仍存在一定缺陷，主要表現(xiàn)在政策支持、資金補(bǔ)助、技術(shù)水平、投入產(chǎn)出比等方面，存在主管部門信息不靈、補(bǔ)貼資金不到位、農(nóng)民熱情不高、專業(yè)服務(wù)難以實(shí)現(xiàn)等問題，制約著農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，亟需加以解決。筆者經(jīng)過實(shí)地調(diào)研和查閱大量文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)重要原因是農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)聯(lián)系不緊密，信息溝通不暢，嚴(yán)重制約了工作效率的提高[5-7]。針對(duì)農(nóng)村沼氣分散性、差異性、獨(dú)立性等固有特征，如何解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息的暢通流動(dòng)，近年來興起的區(qū)塊鏈技術(shù)為問題的解決提供了一些思路。

區(qū)塊鏈技術(shù)（blockchain technology）的概念最早于2008年由中本聰在《比特幣：一個(gè)P2P電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文中提出，具有去中心化、去信任化、公平性、不可篡改性、開放性等特點(diǎn)，目前在數(shù)據(jù)管理、金融、能源等領(lǐng)域應(yīng)用愈加深入[8，9]。盡管由該技術(shù)衍生的比特幣等“電子貨幣”尚存在一定的爭議，但不可否認(rèn)的是，相對(duì)于傳統(tǒng)中心化的管理系統(tǒng)，區(qū)塊鏈技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

本文首先分析現(xiàn)階段我國農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀及制約其發(fā)展的主要“瓶頸”問題;然后綜述區(qū)塊鏈技術(shù)的基本概念，介紹其固有特點(diǎn)、相對(duì)優(yōu)勢(shì)等;進(jìn)而側(cè)重介紹該技術(shù)成功運(yùn)用的領(lǐng)域，包括金融、管理、農(nóng)業(yè)、能源等方面;最后結(jié)合我國農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀和存在的不足，分析區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)據(jù)收集、產(chǎn)業(yè)促進(jìn)、產(chǎn)業(yè)鏈完善、智能化服務(wù)等方面的應(yīng)用前景，為促進(jìn)農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展提供一定的參考。

1 我國農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題

1.1 農(nóng)村沼氣發(fā)展?fàn)顩r

1949年以來，受不同時(shí)期國民經(jīng)濟(jì)狀況、產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)水平等的影響，我國農(nóng)村沼氣事業(yè)經(jīng)歷了“三起兩落”，但總體上仍有顯著發(fā)展。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

首先是沼氣設(shè)施數(shù)量上的大幅增長。農(nóng)村戶用沼氣池從20世紀(jì)70年代初的700萬處，增長到2015年底的4 193.3萬處，受益人口達(dá)到2億。

第二是產(chǎn)業(yè)支持政策的保障。2004年起每年的“中央一號(hào)文件”、《中華人民共和國可再生能源法》《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等政策法規(guī)為農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了多項(xiàng)制度和機(jī)制上的保障。

第三是產(chǎn)業(yè)資金的支持。據(jù)《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》測(cè)算，“十三五”期間農(nóng)村沼氣工程總投資額將達(dá)500億元，其中戶用沼氣達(dá)33.3億元。

第四是沼氣科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。厭氧微生物、新型發(fā)酵工藝等部分科研成果接近國際領(lǐng)先水平，部分核心技術(shù)和裝備的研發(fā)取得突破。

第五是產(chǎn)業(yè)模式的多元化。以沼氣為樞紐，種植業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)有機(jī)結(jié)合，形成了“畜-沼-果（菜、茶）”“種植-養(yǎng)殖-有機(jī)肥-種植”等多種產(chǎn)業(yè)模式。

第六是沼氣產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步完善。《家用沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集》《農(nóng)村家用沼氣發(fā)酵工藝操作規(guī)程》《農(nóng)村沼氣管路設(shè)計(jì)規(guī)范》等一批國家和行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布施行，促進(jìn)了沼氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化發(fā)展。

第七是技術(shù)服務(wù)配套體系的逐步完善。截至2015年底，縣（區(qū)）級(jí)沼氣技術(shù)服務(wù)站達(dá)1 140處，鄉(xiāng)村沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)達(dá)到11.07萬個(gè)，實(shí)現(xiàn)沼氣用戶覆蓋率達(dá)74.3%，有利于維護(hù)沼氣工程的正常運(yùn)行。

農(nóng)村沼氣事業(yè)的發(fā)展，可有效消納有機(jī)廢棄物及緩解能源短缺，符合綠色發(fā)展道路，契合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，是美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要力量。

1.2 農(nóng)村沼氣存在的問題

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化、老齡化的加快和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化的發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)人口結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力水平和生活模式發(fā)生深刻變化，部分地區(qū)農(nóng)村沼氣出現(xiàn)了群眾使用意愿下降、使用率降低甚至廢棄沼氣池的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，與人民群眾追求優(yōu)美生態(tài)環(huán)境和便捷綠色能源的要求并不相符。如何從農(nóng)村沼氣固有特點(diǎn)和現(xiàn)階段基本情況出發(fā)，采取措施促進(jìn)沼氣事業(yè)健康長久發(fā)展，有幾方面的突出問題亟需解決。

第一，產(chǎn)業(yè)政策未完全契合農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在目前我國沼氣產(chǎn)業(yè)的政策扶持、資金補(bǔ)助等措施往往集中在產(chǎn)業(yè)前端，即所謂的“前端補(bǔ)助模式”。該模式注重產(chǎn)業(yè)前期建設(shè)，雖然能夠集中優(yōu)勢(shì)力量在短時(shí)期內(nèi)促進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，卻對(duì)項(xiàng)目后期維護(hù)、績效考評(píng)等重視不夠，往往導(dǎo)致后勁、持續(xù)性不足，影響了沼氣產(chǎn)業(yè)的健康平穩(wěn)發(fā)展。德國、丹麥等沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家則更多采用基于沼氣產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益的“后端補(bǔ)助模式”，能夠更好調(diào)動(dòng)產(chǎn)業(yè)人員的積極性，促進(jìn)沼氣工程長期平穩(wěn)運(yùn)行。但是，也必須認(rèn)識(shí)到“后端補(bǔ)助模式”需具備良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件，而我國各地區(qū)農(nóng)村發(fā)展很不平衡，農(nóng)民對(duì)沼氣產(chǎn)業(yè)熱情度也有待提高，特別是我國農(nóng)村沼氣在硬件、軟件上與西方發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距。如何將后端補(bǔ)助與前端補(bǔ)助有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)沼氣產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，仍有諸多困難需要克服[10-12]。

第二，科研工作與實(shí)際生產(chǎn)之間存在一定距離，科技成果實(shí)際轉(zhuǎn)化率有待提高。近年來，我國沼氣科研工作取得較大進(jìn)展，特別是沼氣微生物、發(fā)酵工藝、物料預(yù)處理等方面研究進(jìn)展顯著，高水平科研論文逐年遞增，多項(xiàng)成果已接近或超越國際先進(jìn)水平。但是限于我國不同地區(qū)的巨大差異性、沼氣產(chǎn)業(yè)的分散性和經(jīng)濟(jì)適用性等原因，目前先進(jìn)技術(shù)手段在沼氣生產(chǎn)一線中的轉(zhuǎn)化率仍然較低，許多地區(qū)仍在延續(xù)20世紀(jì)五六十年代的發(fā)酵設(shè)備、工藝。如何使科研工作更好地對(duì)接實(shí)際生產(chǎn)，使先進(jìn)技術(shù)更快、更好地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，仍是一個(gè)亟需解決的問題[13]。

第三，配套服務(wù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)接存在盲區(qū)，合作關(guān)系有待理順。隨著我國對(duì)農(nóng)村環(huán)保、可再生能源的日益重視及沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，沼氣產(chǎn)業(yè)相關(guān)的輔助配套性服務(wù)日趨多樣。多種類型的沼氣工程公司、技術(shù)服務(wù)站、農(nóng)村服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)等實(shí)體活躍于市場的各個(gè)角落，為沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了諸多便利。但是，由于農(nóng)村沼氣的分散性、特殊性，業(yè)主的需求常常不能迅速、有效地傳達(dá)給服務(wù)人員，運(yùn)營中遇到的一些關(guān)鍵問題得不到快速、合理的解決，嚴(yán)重降低了工作效率，甚至有可能釀成安全生產(chǎn)事故;而專業(yè)服務(wù)人員由于不能有效收集用戶信息，也難以針對(duì)性地開展工作幫助用戶解決問題，工作效率難以提高，經(jīng)濟(jì)效益受到影響。如何理順配套服務(wù)的供需關(guān)系，實(shí)現(xiàn)配套服務(wù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效對(duì)接，仍有大量工作需要完成[14]。

總之，作為一條包含“政、農(nóng)、企、學(xué)”等多個(gè)關(guān)聯(lián)方的全產(chǎn)業(yè)鏈，農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。如何使政策的制定更符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，使農(nóng)民對(duì)沼氣更有參與熱情、技術(shù)水平得到提高，使沼氣服務(wù)性行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到提高，使科研工作更好轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力，保證信息在各環(huán)節(jié)之間的有效流動(dòng)是解決問題的關(guān)鍵。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)的概念和特點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種嶄新的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加密和交換的技術(shù)方案，如圖1所示，它包含系統(tǒng)內(nèi)所有參與節(jié)點(diǎn)，將一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)以特定的密碼學(xué)算法記錄在特定區(qū)塊（block）中，再按照時(shí)間順序鏈接各區(qū)塊，形成區(qū)塊鏈（blockchain）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效性可通過所有參與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。區(qū)塊鏈技術(shù)可理解為一種公共“記賬”平臺(tái)，該平臺(tái)不存在任何控制者，所有參與者都可“記賬”，任何“賬本”完全公開、不可篡改、可追溯，從而保證了“賬務(wù)信息”的真實(shí)可靠、客觀公正[15，16]。綜合來看，區(qū)塊鏈技術(shù)具有如下幾個(gè)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的重要特征。

2.1 去中心化與公平性

系統(tǒng)中并不存在專門存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的中心化節(jié)點(diǎn)，任何系統(tǒng)內(nèi)的參與者都是地位平等節(jié)點(diǎn)，都可以獲取整個(gè)區(qū)塊鏈的完整拷貝，掌握整個(gè)區(qū)塊鏈的完整數(shù)據(jù)信息;同樣，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的缺失，并不影響區(qū)塊鏈的完整性。

2.2 去信任化與交易透明

各節(jié)點(diǎn)相互交易時(shí)，數(shù)據(jù)須通過加密數(shù)字簽名技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，節(jié)點(diǎn)彼此之間身份匿名，無需知曉各自的身份;同時(shí)，該交易是對(duì)整個(gè)區(qū)塊鏈透明的，交易記錄全鏈可查。

2.3 不可篡改與可追溯

按照區(qū)塊鏈技術(shù)的設(shè)計(jì)，區(qū)塊鏈內(nèi)數(shù)據(jù)一旦形成，就被記錄在任意節(jié)點(diǎn)內(nèi)，除非能夠控制51%以上的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)或若干個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的修改是無效的;而實(shí)際情況下，該情況幾乎不可能出現(xiàn)，從而保證了數(shù)據(jù)的不可篡改;區(qū)塊鏈內(nèi)不同數(shù)據(jù)區(qū)塊前后相連，也保證了數(shù)據(jù)的可追溯性。

2.4 競爭與合作性

區(qū)塊鏈內(nèi)的各參與者通過計(jì)算（數(shù)據(jù)挖掘等）競爭區(qū)塊鏈記賬權(quán)，同時(shí)越激烈的競爭計(jì)算，越能確保整個(gè)區(qū)塊鏈的完整和安全，區(qū)塊鏈內(nèi)的參與者是競爭又合作的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了個(gè)體利益和整體利益的完美融合。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

自2008年中本聰在論文《比特幣：一個(gè)P2P電子現(xiàn)金系統(tǒng)》中首先提出概念以來，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)歷了三代技術(shù)體系的進(jìn)化，即區(qū)塊鏈技術(shù)1.0、區(qū)塊鏈技術(shù)2.0和區(qū)塊鏈技術(shù)3.0，自身理論更加成熟，應(yīng)用范圍也越來越廣[17]。

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)1.0

區(qū)塊鏈技術(shù)1.0指以比特幣為代表的數(shù)字貨幣及其衍生品，應(yīng)用于數(shù)字支付領(lǐng)域，其它類似的數(shù)字貨幣還有萊特幣、瑞波幣等，但需要注意的是，迄今為止這些數(shù)字貨幣并沒有獲得主要大國和金融機(jī)構(gòu)的承認(rèn)，沒有國家信用背書的數(shù)字貨幣前景仍然充滿疑問。

3.2 區(qū)塊鏈技術(shù)2.0

區(qū)塊鏈技術(shù)2.0延伸到金融領(lǐng)域的多個(gè)方面，如銀行、股票、財(cái)務(wù)審計(jì)、保險(xiǎn)等領(lǐng)域，各國政府和著名企業(yè)也對(duì)其發(fā)展態(tài)度積極。美國紐約證券交易所2015年12月即推出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的交易平臺(tái)Linq;花旗銀行、高盛、摩根大通等世界知名財(cái)團(tuán)投入資金，搶占區(qū)塊鏈金融領(lǐng)域的制高點(diǎn);德勤、安永等會(huì)計(jì)師事務(wù)所組建了區(qū)塊鏈技術(shù)團(tuán)隊(duì)，以提高審計(jì)工作效率;國內(nèi)陽光保險(xiǎn)率先在保險(xiǎn)領(lǐng)域引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，于2016年3月首次推出了基于區(qū)塊鏈底層架構(gòu)的促銷活動(dòng)。金融是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的核心，區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域內(nèi)蓬勃發(fā)展的豐富經(jīng)驗(yàn)，非常值得其它領(lǐng)域借鑒和推廣[18，19]。

3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)3.0

區(qū)塊鏈技術(shù)3.0則不限于金融領(lǐng)域，通過自身技術(shù)的不斷完善及與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)深度融合，已拓展到管理、社交、文化、能源和農(nóng)業(yè)等社會(huì)生活的眾多方面。關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)的研究報(bào)道涉及面越來越廣泛，如：美國學(xué)者M(jìn)elanie在2015年即預(yù)測(cè)了區(qū)塊鏈技術(shù)的大量應(yīng)用場景[20];李彬等介紹了一種基于異構(gòu)區(qū)塊鏈的多能系統(tǒng)交換體系及其在能源網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[21];王毛路等綜述了區(qū)塊鏈技術(shù)在政府治理中的應(yīng)用前景[22];王娟娟等對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在物流中的應(yīng)用場景進(jìn)行了分析[23]，楊洋等綜述了區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn)[24]，等等。應(yīng)用上，以IBM、英特爾（Intel）、微軟（Microsoft）等公司為代表的科技巨頭先后推出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的多項(xiàng)應(yīng)用，微軟公司推出了“區(qū)塊鏈即服務(wù)”企業(yè)解決方案，IBM公司構(gòu)建了“BLOCKCHAIN-AS-A-SERVICE”系列服務(wù)，英特爾則嘗試在游戲開發(fā)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)[19];國內(nèi)百度、網(wǎng)易、迅雷等科技型企業(yè)也推出了“百度萊茨狗”“網(wǎng)易星球”“迅雷鏈克”等區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺(tái)，一時(shí)間吸引了大量用戶。區(qū)塊鏈技術(shù)理論的迅速發(fā)展和應(yīng)用實(shí)例的大爆發(fā)不但證明其旺盛的生命力和巨大的潛力，也反過來促進(jìn)了技術(shù)本身的進(jìn)步和推廣。

〖BT（1+1〗4 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域應(yīng)用的可行性〖BT）〗? 我國沼氣事業(yè)的發(fā)展已有百余年歷史，而區(qū)塊鏈技術(shù)的問世則僅有十余年時(shí)間，新興的區(qū)塊鏈技術(shù)能否在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域發(fā)揮建設(shè)性作用？我們從“農(nóng)村沼氣發(fā)展瓶頸問題、區(qū)塊鏈技術(shù)自身已具備的應(yīng)用場景、區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村應(yīng)用所需要的軟硬件基礎(chǔ)”三個(gè)方面進(jìn)行可行性分析。

4.1 農(nóng)村沼氣的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新性的解決方案

與規(guī)模化、工廠化的大型沼氣工程相比，農(nóng)村沼氣無論是發(fā)酵設(shè)備、發(fā)酵工藝、沼氣利用方式，還是人員專業(yè)技能、管理手段等都較為落后。雖然多年來有關(guān)部門和專業(yè)機(jī)構(gòu)等對(duì)沼氣先進(jìn)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備進(jìn)行了大力推廣，但限于農(nóng)村地理分散、沼氣工藝多樣、管理落后、監(jiān)管和維護(hù)難度大等多種主客觀因素，農(nóng)村沼氣的發(fā)展仍有很長的路要走。如何針對(duì)農(nóng)村沼氣分散性、多樣性、盲目性等主要特點(diǎn)，“有的放矢”地采取相應(yīng)措施是解決問題的關(guān)鍵。有別于傳統(tǒng)“以點(diǎn)帶面”的管理舉措和技術(shù)服務(wù)，區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、去信任化、不可篡改等固有特征，如果合理運(yùn)用可有效促進(jìn)農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

4.2 區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域自身的應(yīng)用場景不斷拓展

如前文所述，雖然創(chuàng)立僅有十余年時(shí)間，但區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展卻已經(jīng)歷了三個(gè)世代——區(qū)塊鏈技術(shù)1.0、2.0和3.0，技術(shù)上愈加成熟，應(yīng)用場景不斷拓展。區(qū)塊鏈技術(shù)已從最初單純的“虛擬貨幣”拓展到金融、管理、社交等諸多領(lǐng)域，基于去中心化、去信任化、可追溯性等特有優(yōu)勢(shì)，已實(shí)現(xiàn)在資金管理、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、規(guī)范行為等方面的有效應(yīng)用。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)中，實(shí)現(xiàn)信息“數(shù)字化”是重要的要求。而區(qū)塊鏈技術(shù)能夠提供“可信數(shù)字化”的解決方案，對(duì)于推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展具有積極意義。目前，我國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，北京、上海、廣州、重慶等多地發(fā)布政策指導(dǎo)，布局推動(dòng)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)工業(yè)與信息化部發(fā)布的《2018年中國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示：截止到2018年3月底，我國區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)公司數(shù)量達(dá)456家，行業(yè)已初具規(guī)模。區(qū)塊鏈技術(shù)在各行業(yè)的積極應(yīng)用和大膽探索，為其在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域的有效落地提供了良好示范[25]。

4.3 農(nóng)村區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的軟硬件基礎(chǔ)條件已具備

區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域的落地，離不開物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、高性能硬件等軟硬件技術(shù)的支持。只有實(shí)現(xiàn)信息的精準(zhǔn)收集、快速傳遞和高效處理，才能發(fā)揮出區(qū)塊鏈技術(shù)的特有優(yōu)勢(shì)。

第三次工業(yè)革命以來，信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步日新月異?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得世界范圍內(nèi)海量信息的高效交流不再是夢(mèng)想。而4G和5G通信技術(shù)、高性能硬件及人工智能算法（artificial intelligence，AI）等的廣泛應(yīng)用，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打下基礎(chǔ)?！叭f物互聯(lián)”逐步深入到社會(huì)各個(gè)方面，不但提高生產(chǎn)效率，也為生活提供了諸多便利。近年來，我國相關(guān)技術(shù)發(fā)展更是十分迅猛，華為、浪潮等企業(yè)已廣泛參與到世界范圍內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)則的制定，中國移動(dòng)的4G信號(hào)已覆蓋全國99%以上的人口，中國電信實(shí)現(xiàn)了低功耗的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（narrow band Internet of Things， NB-IoT）全覆蓋。農(nóng)村地區(qū)信息化建設(shè)雖然起點(diǎn)相對(duì)較低，但是進(jìn)展很快，國家大力推進(jìn)的“村村通”工程、農(nóng)村信息化建設(shè)等措施大大改善了農(nóng)村信息化軟硬件條件，也改變了傳統(tǒng)農(nóng)村“閉塞”的面貌。技術(shù)上的長足進(jìn)步和完善，為區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域的落地打下了基礎(chǔ)[24，26]。

5 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域的應(yīng)用方式

為促進(jìn)農(nóng)村沼氣事業(yè)的健康發(fā)展，解決困擾廣大沼氣從業(yè)人員的若干“痛點(diǎn)”，下面將結(jié)合我國農(nóng)村沼氣發(fā)展現(xiàn)狀和區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)，從“公平”“安全”“高效”等區(qū)塊鏈技術(shù)特有優(yōu)勢(shì)出發(fā)，探究該技術(shù)在農(nóng)村沼氣領(lǐng)域可能的應(yīng)用方式。

5.1 項(xiàng)目運(yùn)行與指導(dǎo)維護(hù)

不論規(guī)模大小，一座完整的沼氣設(shè)施至少應(yīng)由產(chǎn)氣裝置、集氣裝置、用氣或輸氣裝置組成，其正常運(yùn)行又受發(fā)酵原料、接種物、溫度等影響。汪海波等進(jìn)一步認(rèn)為，我國農(nóng)村沼氣生產(chǎn)還要受地區(qū)生物質(zhì)資源量、農(nóng)民收入、氣候條件、其它能源價(jià)格及公民教育水平等不同方面影響[27]。農(nóng)村沼氣類型差異大、涉及面廣、影響因素多，需要各方面統(tǒng)籌協(xié)力才能取得較好發(fā)展，僅憑農(nóng)戶自身難以維持長時(shí)間正常運(yùn)營。而借助于區(qū)塊鏈與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在農(nóng)村沼氣設(shè)施不同裝置處安裝GPS定位器、紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別器等終端設(shè)備，將整個(gè)沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)連接起來，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交換與通訊，達(dá)到人與人之間、人與設(shè)備之間、設(shè)備與設(shè)備之間有效互動(dòng)，從而改變傳統(tǒng)的人工管理模式，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化管理[28]。在此過程中，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分布存儲(chǔ)和分布式計(jì)算，可擺脫“中心化”控制平臺(tái)，更好地契合農(nóng)村沼氣分布廣泛、類型繁雜的特點(diǎn)，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可靠性、不可篡改性，使得從業(yè)人員、科研人員、技術(shù)服務(wù)部門均可準(zhǔn)確無誤地獲得“透明”信息、作出正確決策。同時(shí)，在包括原料供應(yīng)、厭氧發(fā)酵和“三沼”產(chǎn)出的沼氣產(chǎn)業(yè)鏈上中下游，亦可耦合區(qū)塊鏈技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建“區(qū)塊鏈沼氣全產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)”，精準(zhǔn)調(diào)控投入與產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)按需定制，確保整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的暢通。

5.2 政策引導(dǎo)與資金保障

良好的政策引導(dǎo)是農(nóng)村沼氣事業(yè)健康發(fā)展的有力保障。為鼓勵(lì)沼氣事業(yè)的發(fā)展，我國各級(jí)政府出臺(tái)了一系列激勵(lì)措施，《中華人民共和國可再生能源法》《中華人民共和國農(nóng)技推廣法》《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等政策法規(guī)有力推動(dòng)了農(nóng)村沼氣事業(yè)的發(fā)展。但是，我國幅員遼闊，各地農(nóng)村差異極大，如何根據(jù)各地具體情況精準(zhǔn)施策仍面臨較大難度，尤其需要解決數(shù)據(jù)的“即時(shí)性”“真實(shí)性”“可靠性”等問題。近年來，國家財(cái)政每年都會(huì)安排一定資金專門用于支持沼氣事業(yè)，為各地沼氣建設(shè)提供設(shè)備購置補(bǔ)貼、基建補(bǔ)貼、人員培訓(xùn)補(bǔ)貼等一系列資助[29-31]。然而，這些資助仍以“前端補(bǔ)助模式”為主，側(cè)重對(duì)項(xiàng)目建設(shè)完工率、設(shè)備采購率等進(jìn)行考核，對(duì)項(xiàng)目建成以后的運(yùn)行情況缺乏必要的考查和指導(dǎo)，對(duì)部分沼氣設(shè)施出現(xiàn)的“停工”“廢棄”等不良現(xiàn)象約束不足。借鑒德國、丹麥等國先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的“后端補(bǔ)助模式”雖然更加市場化，能更好調(diào)動(dòng)相關(guān)人員積極性，但是也必須解決“準(zhǔn)確計(jì)量”“防篡改”“數(shù)據(jù)共享”“即時(shí)通訊”等問題，才能更好地發(fā)揮作用。區(qū)塊鏈技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，為農(nóng)村沼氣引導(dǎo)政策和補(bǔ)貼資金精準(zhǔn)落地創(chuàng)造了條件。首先通過智能流量計(jì)、射頻識(shí)別器、氣體成分探頭等設(shè)備，準(zhǔn)確采集項(xiàng)目的沼氣產(chǎn)量、濃度等必要信息，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)接入分布式計(jì)算平臺(tái)并進(jìn)行必要換算，基于區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)記賬的特性，利用區(qū)塊鏈技術(shù)全程記錄沼氣的產(chǎn)生、輸送和消耗等過程，可最大限度地保證數(shù)據(jù)不被篡改、不被偽造、真實(shí)可靠和全向透明。因此，政府部門和科研機(jī)構(gòu)可全程從區(qū)塊鏈上了解各地真實(shí)的農(nóng)村沼氣運(yùn)行情況，從而精準(zhǔn)施策和有的放矢地開展科學(xué)研究;相關(guān)補(bǔ)貼資金可真正根據(jù)“績效”發(fā)放到廣大沼氣從業(yè)者手中，起到正向激勵(lì)作用，避免出現(xiàn)“騙補(bǔ)”“騙保”等不良現(xiàn)象;沼氣從業(yè)者也可通過區(qū)塊鏈了解到本地區(qū)類似項(xiàng)目的運(yùn)行情況，從而得到借鑒與啟發(fā)。

5.3 能源及碳匯交易

沼氣是一種重要的清潔能源，由此衍生的沼氣供熱、沼氣發(fā)電等均可實(shí)現(xiàn)計(jì)量并進(jìn)行交易。同時(shí)，農(nóng)村沼氣的推廣有助于改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，部分替代煤炭、石油和天然氣等化石能源和減少CO2排放量，并以碳減排份額在碳匯市場進(jìn)行交易、獲取收益。碳匯交易泛指與降低碳排放相關(guān)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，四川省農(nóng)村沼氣碳匯項(xiàng)目走在國內(nèi)前列，2017年再次實(shí)現(xiàn)沼氣碳減排在國際碳匯市場上的成功交易，33萬農(nóng)戶獲得收益100多萬歐元[32，33]。借助于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式存儲(chǔ)，清潔能源及碳匯交易各方均可將有關(guān)信息在整個(gè)鏈上共享使用，該信息是對(duì)各方透明且不可篡改的，能夠有效保證買賣雙方的利益，并輔助其快速作出決策;同時(shí)，由于區(qū)塊鏈技術(shù)具有智能合約的功能，交易各方在鏈上即可達(dá)成共識(shí)和完成交易，相對(duì)傳統(tǒng)交易方式大大降低了經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。當(dāng)然，在實(shí)際操作中交易的達(dá)成可能還需要數(shù)字化貨幣、央行政策等方面支持，但是隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的不斷完善及與農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)的深度融合，清潔能源及碳匯交易將更加透明與扁平化，買賣雙方都將從中獲得便利[34，35]。

6 總結(jié)與展望

區(qū)塊鏈技術(shù)自問世以來的十余年里，從單純的虛擬貨幣領(lǐng)域迅速擴(kuò)展到“工農(nóng)商學(xué)”等社會(huì)生活的方方面面，深刻改變了眾多業(yè)態(tài)現(xiàn)狀，更需要我們結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀去主動(dòng)適應(yīng)、換位思考。長期以來，我國農(nóng)村沼氣就具有“小”“散”“雜”的特征，不但規(guī)模小，而且分布廣、模式多，節(jié)能減排效應(yīng)不明顯，管理和提升難度大，難以適應(yīng)社會(huì)主義新農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的要求。而以去中心化為核心特征的區(qū)塊鏈技術(shù)契合我國農(nóng)村沼氣現(xiàn)階段發(fā)展特點(diǎn)，具有切實(shí)可行性，不但可有效提高項(xiàng)目運(yùn)行和管理水平，而且可大大優(yōu)化項(xiàng)目管理和資金運(yùn)用，密切產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)關(guān)系，通過可計(jì)量的碳減排和碳匯交易獲取豐厚收益。

區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)中的成功應(yīng)用，加強(qiáng)“智慧化”“可考核”的分布式可再生能源建設(shè)，對(duì)破解農(nóng)村地區(qū)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中“環(huán)境惡化”和“能源短缺”難題，促進(jìn)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)和綠色能源領(lǐng)域的發(fā)展將大有裨益。在相關(guān)軟硬件技術(shù)的支持下，若能成功借鑒其他領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)一定可以為農(nóng)村沼氣事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)特有力量。

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