王程，崔維平，高洪達，賀鵬，劉睿，劉鍵燁，陳光，李心達

（國網能源研究院，北京102209）

0 引言

隨著5G網絡、數據中心、智慧物聯(lián)網等新型基礎設施施工建設的開展，一批大數據、人工智能、區(qū)塊鏈等示范工程加速落地實施。能源行業(yè)作為關乎國計民生的重點行業(yè)，正經歷著深刻的數字化變革，區(qū)塊鏈技術作為傳統(tǒng)能源業(yè)務與數字化技術結合的突破口之一［1-4］，因其技術特點能夠為能源數字經濟的發(fā)展提供技術支持而備受企業(yè)、專家學者關注［5-8］。

數字基礎設施建設的成效已經在貨幣金融、醫(yī)療衛(wèi)生、供應鏈溯源、版權保護、智慧城市、物聯(lián)網等領域取得一定成效［8-11］。區(qū)塊鏈技術作為數字基建技術重要組成部分，為相應數據分析、應用實施提供技術保障。

隨著傳統(tǒng)能源領域業(yè)務數字化的不斷深入，能源企業(yè)對數據存儲、分析、處理的需求不斷增強，原本依靠人工手動填寫、上傳的數據處理方式已經不能夠適應能源互聯(lián)網時代的發(fā)展需求［12-13］，尤其是隨著能源交易主體和模式日益多元化，能源數據體量、維度不斷增加［14-15］，參與交易的各方主體對數據的共享、共用、可信的需求不斷增強，區(qū)塊鏈技術正是由于其具有分布式存儲、可溯源、防止篡改、共享、共用等特點可為當前能源數字化業(yè)務難點與需求提供解決方案［16-18］，但目前區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的應用場景維度仍較為單一，落地應用較少，與其他技術相融合的研究與應用不多。本文創(chuàng)新性提出“區(qū)塊鏈+”的模式即應用區(qū)塊鏈技術提升能源數字經濟，與此相對應產生了“區(qū)塊鏈+大云物移智”“區(qū)塊鏈+數據”“區(qū)塊鏈+平臺”，并以此為基礎破局能源數字經濟。從生產要素、生產關系等層面分析區(qū)塊鏈與能源數字經濟之間關系，解釋區(qū)塊鏈在能源領域應用的重要性，同時從多維度出發(fā)設計3個能源企業(yè)區(qū)塊鏈應用創(chuàng)新型場景，剖析區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的數據發(fā)掘與價值發(fā)現(xiàn)，通過“區(qū)塊鏈+”理論在創(chuàng)新場景中的應用，證明其理論實踐可行性，為后續(xù)區(qū)塊鏈在能源數字經濟中的應用提供參考。

本文首先從生產資料所有制、新型生產關系和產品的分配形式3個方面解析區(qū)塊鏈構建能源數字經濟下新型生產關系；然后依托能源“區(qū)塊鏈+”設計3個創(chuàng)新應用場景；最后結合當前能源區(qū)塊鏈應用情況，指出區(qū)塊鏈在能源行業(yè)應用需解決問題與發(fā)展建議。

1“區(qū)塊鏈+”模型下的新型生產關系

區(qū)塊鏈本質上是一個去中心化的分布式存儲數據庫，它打破了中心化機構授信，通過數據協(xié)議、加密算法、點對點傳輸和共識機制等技術，構建一種去中心化、不可篡改、安全可驗證的數據庫。建立一種新的信任體系，具有隱私性、賬本共享、智能合約等特點。依托區(qū)塊鏈自身技術特點并結合能源行業(yè)業(yè)務自身特點重塑能源數字經濟新型生產關系。

1.1 區(qū)塊鏈顛覆生產資料所有制形式

農業(yè)經濟時代核心生產要素是土地，勞動者（農戶）在交完地租后剩余生產成果歸個人所有與支配；工業(yè)經濟時代核心生產要素是資本，資本所有者（資本家）以資本驅動勞動者（工人）參與生產，并以工資、股票、期權等多種形式分享收益。

能源數字經濟時代，生產者、所有者、使用者（消費者）三者的邊界被進一步打通，區(qū)塊鏈技術正是加快這一進程的關鍵力量。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)使得生產關系進一步變革，傳統(tǒng)的“生產者-消費者”思維不再適用。區(qū)塊鏈使能源生產者、所有者、使用者3類主體銜接更加緊密，區(qū)塊鏈在分布式能源交易等場景的應用促使3個市場實體之間的邊界逐漸變得模糊，如圖1所示。特別是伴隨著互聯(lián)網、移動互聯(lián)網、物聯(lián)網的不斷發(fā)展，各能源主體只要參與到社會分工的網絡中，在價格信號引導下，能源的生產者與使用者之間就可以相互轉換，價值的傳遞將在區(qū)塊鏈構建的新型網絡平臺即時分享。

圖1 區(qū)塊鏈與生產者、所有者和使用者關系Fig.1 Relationship between producer，owner，user and blockchain

1.2 區(qū)塊鏈重塑各能源主體間關系

區(qū)塊鏈協(xié)助各主體構建了基于信任的新型生產關系，這是理解區(qū)塊鏈對數字經濟價值的關鍵。

其一，區(qū)塊鏈重建了各能源主體間的信任關系。區(qū)塊鏈具有不可篡改、可追溯、高透明等特性，通過建立一種全新的信任機制，使能源生產、傳輸、消費以低成本的方式建立相互信任關系，為交易維權等行為提供充分證據，最終重建各能源主體之間的信任關系。

其二，區(qū)塊鏈能夠在平等的基礎上實現(xiàn)能源行業(yè)多中心之間的生產協(xié)作和協(xié)同。區(qū)塊鏈能夠實現(xiàn)多個節(jié)點之間的相互協(xié)作，且各個節(jié)點之間是一種平等關系。這一特性使能源區(qū)塊鏈帶來的協(xié)作關系不同于農業(yè)經濟、工業(yè)經濟中的租賃、雇傭關系，而是一種真正平等、互信、共享的協(xié)作關系。在這種關系中，各能源企業(yè)和消費主體因為利益的存在而自發(fā)、自愿進行生產，相比于以往的生產組織形式，區(qū)塊鏈下的生產協(xié)作規(guī)模更大，協(xié)作成本有望降低。

1.3 區(qū)塊鏈變革產品分配形式

區(qū)塊鏈技術將使能源生產者可以直接把能源產品發(fā)布到網絡或特定的交易池，能源產品分配過程不再過度依賴于單個節(jié)點、中心化的企業(yè)或平臺。通過“智能合約”的方式，能源區(qū)塊鏈技術能夠實現(xiàn)對交易合約的自動化執(zhí)行，從而實現(xiàn)對能源產品的自動化分配。

1.4 “區(qū)塊鏈+”的不同模式

區(qū)塊鏈技術建立了一種多節(jié)點之間自發(fā)的信任機制，可以解決能源商業(yè)活動中多個主體間的交易信息記錄與共享，可信數據交換與業(yè)務傳遞等訴求，是驅動能源數字經濟發(fā)展的新引擎。區(qū)塊鏈與能源數字經濟的結合，將改變原有能源生產資料的所有制形式、重構“能源產業(yè)鏈管理模式”、優(yōu)化能源數字化產品分配形式，對下一步能源數字經濟的發(fā)展具有重要支撐、促進和放大作用。

1.4.1 區(qū)塊鏈+大云物移智

構成能源數字經濟的第1個維度是作為技術基礎的能源數字技術。相比于傳統(tǒng)的技術，能源數字技術具有很強的規(guī)模經濟、網絡經濟等獨有特征，在發(fā)展突破一定臨界點后，增長速度將會極為迅猛。能源數字技術主要包含大數據、云存儲、物聯(lián)網、人工智能、邊緣計算等技術，數據在數字經濟中起到了至關重要的作用，區(qū)塊鏈技術與其他數字技術相互融合，為數據的可信、可用、共用、共享提供全鏈條支撐。

區(qū)塊鏈+數字技術：重點是將區(qū)塊鏈與大數據、云計算、物聯(lián)網、人工智能、邊緣計算等新技術融合，解決能源數字經濟下生產力的發(fā)展問題。能源區(qū)塊鏈構建客戶與能源企業(yè)、企業(yè)與企業(yè)之間的共享互信關系，有利于實現(xiàn)數據共享的最大化，改變各利益相關方之間關系。人工智能與區(qū)塊鏈融合應用，能協(xié)助區(qū)塊鏈分析、驅動、改變業(yè)務各鏈條之間的邏輯，實現(xiàn)業(yè)務邏輯的智能化處理。區(qū)塊鏈能使人工智能信息傳遞更加精準，同時區(qū)塊鏈中存儲的數據也會成為人工智能分析數據的來源及人工智能服務的數據基礎與分析對象。

1.4.2 區(qū)塊鏈+數據

作為能源數字經濟時代關鍵生產要素，能源數據在性質上和資本、勞動力等傳統(tǒng)的生產要素存在著很多的不同。能源數據具有很強的規(guī)模效應和范圍效應。

區(qū)塊鏈+數據治理：重點是將能源區(qū)塊鏈融入數據應用、發(fā)掘各環(huán)節(jié)，解決能源數字經濟下數據的價值發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘與應用場景的擴充問題。區(qū)塊鏈可增強能源數據的公共品屬性，通過智能合約和對應的共識機制建立能源企業(yè)間、企業(yè)與客戶間數據互信關系，使數據共享，打破產業(yè)鏈數據共享使用壁壘，為數據價值發(fā)現(xiàn)與發(fā)掘提供基礎?；谀茉磪^(qū)塊鏈建立的公有鏈、專有鏈、聯(lián)盟鏈為能源數字化產品的商業(yè)化應用與推廣提供平臺，細分客戶群體，擴大其規(guī)模效應和范圍效應，提出相應數據產品的應用場景。

1.4.3 區(qū)塊鏈+平臺

在能源數字經濟條件下，平臺開始成為一種重要的經濟組織形式。這種組織形式的興起，一方面讓生產力獲得巨大的釋放，并且給人們的生活帶來巨大的便利，但另一方面也對人們的認知提出了很多新的挑戰(zhàn)。

能源數字化平臺不像傳統(tǒng)企業(yè)那樣直接生產或銷售商品，它們要做的更多的是匹配供需。需要指出的是，在不同平臺競爭的條件下，先發(fā)的平臺通常會具有更強的網絡外部性，從而對客戶產生更大的吸引，而后來進入的平臺則很難吸引到足夠的客戶。這樣，競爭的結果就很有可能產生客戶向先發(fā)平臺集中的情況。

區(qū)塊鏈+平臺：重點是用區(qū)塊鏈對平臺內外部資源進行非人工干預的最優(yōu)化配置，對內提升效率，對外增強市場競爭能力，解決平臺的內延與外擴問題，賦能分布式經濟。

能源區(qū)塊鏈通過分布式記賬、非對稱加密等技術優(yōu)化能源企業(yè)資源配置，改變原有資源分配方式。對內業(yè)務實現(xiàn)點對點對接，簡化業(yè)務流程，提升業(yè)務效率，對外增強能源數字產品競爭力。同時基于智能合約的能源區(qū)塊鏈金融產品可有效降低企業(yè)管理和運營成本，有助于簡化人工環(huán)節(jié)，使原有集中式業(yè)務辦理轉變?yōu)榉植际睫k理，促進分布式經濟發(fā)展。

2 能源區(qū)塊鏈數字經濟典型場景

2.1 數據管理

能源數據管理涵蓋對能源企業(yè)數據的質量管理、數據應用、數據標準制度、數據安全規(guī)范等多個方面的內容。區(qū)塊鏈作為數據管理的基礎設施，通過其共享、可信、不可篡改等技術特點將全面提升能源數據管理效率，助力企業(yè)發(fā)展。

以能源計量為例，基于區(qū)塊鏈的能源計量數據智能平臺（如圖2所示），通過區(qū)塊鏈分布式物聯(lián)代理裝置，按照智能合約要求實現(xiàn)能源數據與數據使用方的自動化供需智能匹配，從而打破數據的部門壁壘。通過相關數據上鏈，降低了數據被篡改的可能性，增加了數據安全性。

區(qū)塊鏈能源計量以區(qū)塊鏈技術為基礎，實現(xiàn)多元終端設備的可信接入以及多主體之間能源數據資源的優(yōu)化配置，對內提升企業(yè)運行效率，對外增加其競爭力。

以“區(qū)塊鏈+平臺”為關鍵技術，在構建數據共享的全新技術方案基礎上，加速數據在不同主體之間流通和價值釋放。通過數據服務供應方與需求方的精準配對，增強數據分析、處理效率，為公司數據類業(yè)務創(chuàng)新發(fā)展應用提供數據共享、共用基礎，盤活公司數據資源，激發(fā)各單位、各部門業(yè)務數據共用共享的積極性，提供滿足客戶和各種不同類型的終端設備的快速可信接入，實現(xiàn)數據資產的優(yōu)化配置。

圖2 基于區(qū)塊鏈的能源計量數據智能平臺設計Fig.2 Intelligent platform design for energy metering based on blockchain

2.2 電子憑證

傳統(tǒng)憑證主要包含合同、收據、發(fā)票等，憑證的簽訂具有業(yè)務量大、業(yè)務頻次高、流轉時間長，紙張成本與人工成本高、紙質難以保存等弊端，區(qū)塊鏈融合多種數字技術的電子憑證通過智能化的憑證服務，將加快憑證的流轉速度，節(jié)省紙質資源，提高辦事效率，實現(xiàn)全流程完善的證據鏈。

運用區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)電子合同的固定、上鏈、存證、真?zhèn)悟炞C、取證、司法服務等全生命周期管理，項目建設內容包含實名認證服務、行為意愿確認服務、合同簽署服務、合同真?zhèn)悟炞C、司法支持服務5大內容?；诠：瘮怠⒎植际劫~本、智能圖像識別、云存儲等數字化技術，對電子合同進行全生命周期管理，對用戶注冊、實名認證、數字證書發(fā)放、存證真?zhèn)伪孀R等關鍵業(yè)務提供服務，形成完整的區(qū)塊鏈電子合同服務鏈條。結合了人工智能、云存儲等關鍵技術的電子合同將極大地增強企業(yè)間、企業(yè)與個人間互信關系，實現(xiàn)電子合同從實名認證到內容確認再到合同存儲的自動化鏈接，增強了電子合同的智能化水平。

基于“區(qū)塊鏈+技術”的能源企業(yè)電子合同如圖3所示，通過對上鏈數據合同的自動化管理，使鏈上信息對合同簽訂者完全公開透明，將之前單向串行單點合同簽訂方式改變?yōu)椴⑿卸帱c的方式，增強了數據的共用性，提高了企業(yè)辦公效率。

圖3 基于區(qū)塊鏈的電子合同F(xiàn)ig.3 Digital contract based on blockchain

2.3 電力金融

基于電力數據的區(qū)塊鏈金融業(yè)務，根據客戶需求和公司需求充分發(fā)掘電力數據價值，變革傳統(tǒng)電力行業(yè)的金融模式，拓展公司電力金融新業(yè)務，打造匯聚電網企業(yè)、金融機構、用電客戶、地方政府等多主體的互利共贏體。

通過區(qū)塊鏈數據層、網絡層、共識層、合約層、應用層的構建，完成基于區(qū)塊鏈的電力商業(yè)保險業(yè)務的部署與應用。區(qū)塊鏈商業(yè)保險通過對數據層中的數據區(qū)塊、鏈式結構、時間戳、哈希算法等功能，實現(xiàn)區(qū)塊鏈保險業(yè)務中居民個人信息、保險保額、賠償方式等關鍵信息的安全加密，解決電力保險相應數據造假與篡改的問題；這些加密的上鏈數據通過網絡層進行雙向驗證為鏈上數據的共用共享提供基礎，同時基于共識層的區(qū)塊鏈保險則可以確保每一筆與保險相關的交易在所有記帳節(jié)點上的一致性和正確性；區(qū)塊鏈的合約層則通過智能合約自動將保險合同分發(fā)至參與保險各業(yè)務需求方手中。商業(yè)保險最后通過應用層的應用程序（App）實現(xiàn)保險業(yè)務的應用與推廣。

以區(qū)塊鏈保險業(yè)務為例，區(qū)塊鏈停電險（如圖4所示，圖中PBFT為實用拜占庭容錯算法，BFT為傳統(tǒng)拜占庭容錯算法）應用客戶用電屬性及終端停電信號精準計算保費與理賠款，運用區(qū)塊鏈技術搭建互信高效的應用平臺，創(chuàng)新實現(xiàn)了停電客戶損失的有效避險，通過區(qū)塊鏈停電險的設計，實現(xiàn)了電力數據價值變現(xiàn)，開拓了一種產業(yè)金融相結合的新型商業(yè)模式，為供電公司及保險公司雙方打造盈利增長點，對構建互信、互利、共贏的電力金融生態(tài)圈具備樣板意義。

圖4 基于區(qū)塊鏈的停電商業(yè)險技術架構Fig.4 Technical framework of commercial insurance based on blackout

打造區(qū)塊鏈電力險業(yè)務，將保險合同設置為代碼形式，免去理賠申請與現(xiàn)場查勘環(huán)節(jié)，解決了保險理賠程序繁瑣、運營成本高的問題，實現(xiàn)快速實時理賠。運用智能合約技術實現(xiàn)電力故障停電險的自動賠付，通過商業(yè)模式創(chuàng)新，推動其落地實施。計算節(jié)點的構成上，對于供電公司、保險公司、綜合能源公司等配置服務器或者使用云節(jié)點即可；對于用電用戶，平臺為用戶提供Web和手機平臺的節(jié)點應用，鏈上數據本地存儲、許可共享，同時參與共識計算。

基于“區(qū)塊鏈+數據治理”設計的區(qū)塊鏈電力險業(yè)務，充分發(fā)掘電力數據潛力，實現(xiàn)能源電力數據應用場景的擴展。區(qū)塊鏈電力險平臺創(chuàng)新保險行業(yè)傳統(tǒng)賠付模式，拓展公司電力金融新業(yè)務，促進電力客戶、電網企業(yè)、金融機構、監(jiān)管機構、地方政府等多方互利共贏，為公司帶來新的市場業(yè)務盈利增長點。

3 能源區(qū)塊鏈的發(fā)展前景和挑戰(zhàn)分析

雖然區(qū)塊鏈技術在能源領域已實現(xiàn)了初步的應用，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，包括區(qū)塊鏈技術自身的局限性及區(qū)塊鏈與能源領域結合所帶來的問題。針對這些挑戰(zhàn)，并結合國內外能源區(qū)塊鏈項目的實際應用情況，本文從以下幾個方面給出了區(qū)塊鏈在應用過程中需注意的問題及發(fā)展建議。

3.1 需注意的問題

存儲空間壓力過大：區(qū)塊鏈在能源領域的應用將有效提升能源行業(yè)的生產效率，但隨著能源數據、區(qū)塊鏈使用人數的不斷增加，區(qū)塊鏈節(jié)點的數量會呈直線形上升，相應數據的生成、交易、存儲都需要更多的存儲空間，相對以前服務器只用改變1個或是幾個服務器信息，現(xiàn)在需要更多次的信息存儲與修改，與之相對應的存儲空間、存儲時間、能源消耗都提高了多倍?，F(xiàn)階段能源企業(yè)數據分析、處理、存儲業(yè)務量不斷增加，使區(qū)塊鏈分布式存儲數據、處理數據壓力顯著增加，上鏈節(jié)點數據存儲空間需求呈線性增長。

區(qū)塊鏈在應用推廣的過程中存在用戶隱私泄露的風險，相應數據安全與隱私保護問題需要重視。由于區(qū)塊鏈分布式存儲的設計結構，使得所有信息都會上鏈存儲，一旦數據上鏈便無法刪除和篡改，這些數據存儲在分布式的賬本中，其賬本數據對上鏈用戶透明，一旦出現(xiàn)用戶泄露數據情況，則無法挽回和補救。在區(qū)塊鏈大規(guī)模相關應用之前，既要提升員工對數據保護意識，又要加快相應數據安全立法。

3.2 發(fā)展建議

注重區(qū)塊鏈項目的商業(yè)模式分析。目前區(qū)塊鏈項目盈利性相對較弱，商業(yè)模式不明晰，不完善。區(qū)塊鏈項目商業(yè)模式核心在于其盈利性分析，項目需結合能源領域特點在其設計階段就對不同客戶需求、產品服務設計、盈利模式與邊界等商業(yè)模式核心問題進行研究，重點是以內外部動力分析為基礎，對能源數字產品服務功能形態(tài)、定價策略和營銷渠道等方面進行針對性設計，從而確定相應的盈利模式，并通過商業(yè)模式的落地應用，不斷完善迭代，增強能源區(qū)塊鏈項目自身的可持續(xù)發(fā)展能力。

注重區(qū)塊鏈技術與其他數字技術的融合。能源區(qū)塊鏈技術的應用需要結合大數據、云計算、邊緣計算、人工智能等數字化技術的發(fā)展與應用。如區(qū)塊鏈可以與云計算結合，將自動合約內嵌入云計算PasS層，通過云平臺創(chuàng)建自己的聯(lián)盟鏈或者私有鏈使平臺在鏈內自動執(zhí)行分配規(guī)則。同時可從與云計算的SaaS層協(xié)作，使基于區(qū)塊鏈的數字化產品如產品的防偽、保險的支付可以通過云計算的SaaS傳遞給消費者。區(qū)塊鏈與云計算的相互融合可有效提升其應用智能化水平。

注重國內外能源區(qū)塊鏈相關政策與法規(guī)。目前國內外能源領域區(qū)塊鏈相關政策法規(guī)正在不斷完善，相關標準和規(guī)范尚未完全建立，能源企業(yè)需要在政府能源政策發(fā)展框架下，梳理分析國內外能源區(qū)塊鏈相關政策與法規(guī)，研究區(qū)塊鏈發(fā)展趨勢，并結合自身業(yè)務實際應用情況，制定符合國家政策的能源區(qū)塊鏈發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)企業(yè)能源區(qū)塊鏈的發(fā)展助力國家能源發(fā)展與安全。

4 結束語

本文從“區(qū)塊鏈+”構建新型生產關系著手，分別從區(qū)塊鏈+技術、區(qū)塊鏈+數據、區(qū)塊鏈+平臺3個維度著手分析區(qū)塊鏈技術在能源行業(yè)應用突破口。設計了基于區(qū)塊鏈的能源計量、電子合同與停電商業(yè)險3個應用場景，通過對應用場景的分析得出應用了區(qū)塊鏈技術能夠有效提升能源行業(yè)數據共用、共享水平，對內提升管理效率，對外提升營收水平的結論?；趨^(qū)塊鏈技術設計的應用場景將極大地提升參與雙發(fā)的互信程度，增強應用場景落地的可行性，但用戶隱私、存儲空間等問題仍然是區(qū)塊鏈發(fā)展過程中亟須解決的問題。