區塊鏈在能源領域中的應用

區塊鏈除了比特幣和以太坊,除了最契合的金融領域之外,還有其他的領域也逐步捲入進來,之前說software is eating the world,現在是blockchainis eating the world,雖然區塊鏈現在能量小,胃口也小,但未來它的胃口要遠超互聯網,會把人類社會的方方面面都捲入進來。

藍狐今天要提到的Power Ledger就是在能源領域應用區塊鏈的一個項目,它試圖通過區塊鏈技術改變能源的生產、分發和交易模式。最終來說,它要通過個人和社區創造能源、擁有能源並交易能源。這樣的能源體系比現有中心化的能源體系更靈活、更低成本、可以激勵更多人自行生產能源,減少碳排放。這是一個非常非常遠大的願景。

Power Ledger 要解決什麼問題?

區塊鏈技術可以讓能源的價格更便宜、更綠色、更可控。爲什麼?傳統的能源體系中,電力公司佔據主導,它控制電網,並通過電網把電輸送給個人和工業企業。電力公司可以決定發電量、決定哪裏發電,通過中心化的系統來保持電力系統的正常運行。

傳統的電網好處是通過中心化運營,消費者獲得了相對穩定的價格和安全。但隨着電力能源的分佈式發展,包括太陽能、電池等不斷髮展,普通用戶開始獲得了電力的部分控制權。

從2011-2016年間,澳大利亞住宅屋頂安裝的新發電量超過傳統電網。這是一個標誌性的發展,也是Power Ledger整個項目願景未來得以發展的最重要的社會基礎。這意味着能源的生產主體開始發生了實質性的改變。

因爲屋頂太陽能和分佈式能源儲存的激增,這些自給自足的電力更便宜、可靠和更綠色。這也意味着,未來傳統電網會面臨分佈式電網的競爭,如果不及時革新,可能導致電網過時被淘汰。Power Ledger很聰明,它的辦法是通過爲傳統電力網絡設計一個“去中心化”、“去信任化”的交易平臺。

分佈式能源的發展,意味着雙向能源流動成爲可能。目前雖然有數百萬生產能源的個體存在,但仍然沒有足夠的動力貢獻出來,因爲還沒有一個好的體系來實現價值交換。比如一戶人家這個月外出度假,家裏的太陽能每天可以產生多餘能源,但是這些能源怎麼進入整體電網,如何賣給其他需要的人,如何獲得公平的回報?這些目前都沒有明確的解決方案。Power Ledger試圖解決這個問題:通過構建一個分佈式的電力交易網絡,鼓勵更多人進行可再生能源的生產,把能源輸送進入網絡,並獲得公平的回報。

Power Ledger要做一個讓普通消費者也可以向其他人出售能源的網絡,並且交易可以實現無須任何第三方中介加入。

這個可以跟Airbnb或Uber相比較,用戶生產綠色能源的同時,產生了剩餘的能源,而這個能源可以通過Power Ledger的分佈式賬本技術實現共享而獲得經濟回報。

交易過程中,沒有任何第三方進行系統的調控,包括控制參與人的數據、價格的制定、費用支付的擔保等,完全通過區塊鏈來做協議調控,通過智能合約可以實現即時的結算。這是對於傳統電力網絡來說,有極大的優勢。

區塊鏈的數字信任讓價值交換成爲可能,而目前的能源網絡是建立在私營和公營的治理結構上,通過企業或政府來背書。

智能合約實現了讓資金、資產、股票或其他任何價值物品無中介化的流通和轉移,透明可信,不需要中介機構,省去了各類中間人,包括中介撮合者、銀行、律師等機構。智能合約技術類似於自動售貨機,只要你給錢,物品就會出來。智能合約也是一樣,只要你把資金或資產上區塊鏈,一旦滿足條件,資金或資產就可以轉移給對方。

一旦分佈式能源交易超過中心化的供應模式,分佈式能源的擁有人可以獲得收入,收入一是來自於能源的銷售,二是來於網絡服務,包括頻率和電壓控制、負載轉換、分配和下沉等。

PowerLedger 有哪些可能的應用

Power Ledger 生態系統可以支持多種能源交易應用。部分已在運行,大多數還在路上。通過區塊鏈的點對點交易體系,可以實現低成本低結算費用,購電用戶可以降低費用,剩餘能源擁有人可以售出多餘能源獲得經濟回報。

一些可能場景的應用包括:

1.P2P交易
通過P2P交易應用,零售商授權消費者進行相互之間電力交易或消費者自行交易,實現自動化,無中介去信任化的對賬、結算、實時收付款。用戶還可以根據自己需求,比如清潔能源的來源、鄰居等條件,選擇購買或把多餘能源出售,一切交易透明、低成本的結算等。

2. NEO零售商
這類型應用爲NEO零售商提供智能需求和供應管理,實時的結算和支付系統等。

3. 微電網/嵌入式網絡運營者/Strata
這類型應用可以進行電力計量、大數據獲取、快速微交易、細顆粒度的電網管理。

4.電力批發結算
這類型應用提供快速低成本透明的調度優化和管理,包括數據彙集、對賬以及批發能源市場的結算。

5.自主資產管理
它允許對可再生能源資產進行所有權共享,支持對資產所有權的交易。它能夠購買和售出自有電力,還可實現自動把收入分配到預定到錢包地址。

6.分佈式市場管理
這種類型的應用提供優化的計量數據、大數據彙總、進入和調度資產的權限、快速交易結算、網絡下載平衡、需求測迴應等。這樣資產擁有人可以隨時進行自己的網絡資產優化配置。

7.電動車
主要是實時計量數據,與OCPP協議(opencharge point protocol)接口,收集數據,實現用戶身份確認和快速交易結算。

8.電力港
可以通過平臺,比如EV,虛擬管道、路邊援助類型資產實現自動化,也可提供移動存儲放電設施,保持自給自足的能源消費供應。

9.碳排放交易
爲碳排放交易商提供智能合約,確保組織機構間的數字交易,用區塊鏈的賬本技術來確保交易可信、透明、可審計等,也方便向監管方提供相關碳交易的可信度證明資料。

10傳輸交易
在傳輸網絡管理中,平臺可以提供實時的計量數據、大數據彙總、訪問和調度資產權利、快速交易結算、網絡負載均衡、響應非穩定能源等。

未來還會有新的應用出來。

Power Ledger 生態體系

Power Ledger 平臺是一個生態系統,它可以讓多樣化的市場管理和定價機制與代幣體系之間實現互操作性。它提供一個透明的管理框架,允許全球能源市場與Power Ledger生態無縫連接,讓更多消費者獲益。這個生態系統具有包容性和擴展性,已有或未來的各種應用都可以接入,也考慮到監管,這讓它有高度的靈活性。它允許重新定義應用的託管方(如電力公司、零售商、財產管理人等)和消費者之間的關係。

Power Ledger採用雙重代幣體系,一個是POWR,一個是Sparkz,通過它的兩層區塊鏈設計進行運作。

POWR代幣是無摩擦成本的區塊鏈代幣,允許應用運營者參與獲取及使用平臺。相當於POWR是使用Power Ledger平臺的准入代幣。而Sparkz代幣用於託管POWR代幣,類似於智能債券,由應用運營者以相應的數量發行給自己的用戶。應用運營者是指在Power Ledger 平臺上運行應用的各種主體或商業機構,比如電動車充電服務運營商,甚至分佈式的自運行組織也可以稱爲應用運營者,也可稱之爲應用託管服務提供商。

生態系統中已有部分應用,包括FuseBox、Power Ledger P2P能源交易應用等,這些都是平臺中已有應用,公共機構可利用這些技術優勢降低成本。

第三方也可以開發應用,利用平臺的設計和服務,快速提供創造性的應用。第三方開發者關於POWR與Sparkz的兌換比率可以進行調整,這根據用戶的反饋和聲譽來定。

Sparkz是低層級代幣,僅僅限制在一個電力單元中,並根據各地市場進行調整。Sparkz與POWR也可以兌換,與生態系統功能做連接。Sparkz在當地市場電力價格和POWR代幣定價之間保持穩定的兌換率。
 


(本圖是代幣在整個電力供應和消費的流向)

消費者或者產消一體的用戶可以購買或供應能源,可以用Sparkz結算,也可以通過當地應用運營者把Sparkz兌換成現金。

這樣設計的好處是PowerLedger生態系統對現有電力體系的破壞是可控的,由應用運營者(電力公司等)確保快速採用技術,同時在這個過程中減少損失。這是一個相對摺中的解決方案。至少讓現有的機構參與到未來的分佈式能源體系中來。

還有單純的P2P能源交易體系則不同了,這個體系中完全沒有中介方存在,只有消費者和生產者之間直接P2P交易,這個需要很多時間逐步發展起來,但也具有大的顛覆性。

Power Ledger技術架構

Power Ledger認爲可持續是它的核心價值觀,所以它希望儘可能減少能源消耗,放棄POW算法,採用公鏈和聯盟鏈混合的模式,採用POS的共識算法。


(PowerLedger的技術架構)

1.以太坊區塊鏈—公開層

公開層使用以太坊區塊鏈,可以跟其他代幣進行交換。公開層和第三方交易所是獨立運營,不受PowerLedger 生態系統控制。用戶可以選擇在交易所交易代幣,或在將來的Power Ledger FuseBoxP2P應用中使用。公開層還提供與聯盟及應用層的POWR代幣的接口以及交易機制。

2.Power Ledger—核心層

核心層是開源智能合約層,提供去信任化和開源執行,包括了POWR代幣生態的關鍵組件。

爲應用運營者提供POWR/Sparkz 交易及智能債券合約
爲POWR代幣受益方提供增長池託管服務
用戶POWR獎勵和綠色能源忠誠計劃獎勵管理
可持續能源資產啓動和參與活動
在管制放鬆的地區爲參與者提供POWR/SParkz交易
使用智能合約收集外部區塊鏈協議信息的Oracle,區塊鏈協議要求外部操作及與聯盟鏈溝通

3.生態鏈服務—聯盟區塊鏈

Power Ledger目前依然在使用原來Ecochain,它是私有的PoS機制的聯盟鏈,Ecochain曾經在高負荷環境下進行測試,在區塊鏈功能和兼容性上積累了一些經驗。它在西澳大利亞及新西蘭進行部署。

Power Ledger開始向免費的以太坊聯盟鏈轉移,同時保留原有的Ecochain系統。
這個轉型一是EcoChain服務區塊鏈層依然可以作爲區塊鏈技術的基準,同時也保留2016年開始激活的結算層,也確保它向未來以太坊開發和Casper POS實施開放。Ecochain Services Blockchain Layer功能包括:

1) Sparz代幣創建和管理
2) 發幣支付處理器集成
3) 智能電錶讀數及交易相關數據的存儲和確認
4) 自主資產管理及綠色能源忠誠獎勵管理

4.狀態通道

狀態通道提供了在鏈下執行區塊鏈交易的方法,它會通過多重簽名或智能合約鎖定區塊鏈狀態。爲更新狀態,所有參與者人必須相互同意。最後狀態關閉,把結果提交到區塊鏈上。

考慮到能源的高頻交易,未來會更多使用狀態通道來解決交易問題。

5.Power Ledger 應用層

生態系統應用層是Fusebox。這也是藍狐對Power Ledger感覺很讚的地方。因爲它具有了包容性的設計。它爲了實現最終目標,設計了一條平衡的道路,特別類似於中國創業者的思路和做法。一般硅谷的玩法是設立一個通用標準,然後讓大衆去適用它。好處是,一旦普及開來,可以實現大規模的快速擴張,但是不好地方是太高冷,可能在沒有普及開來之前就先掛掉。當然不管是激進的方式還是平衡漸進的方式都有它的優點,這裏不做好壞的判斷。

Power Ledger漸進性做法值得大家注意。它設計的架構既適用於高度監管市場也適用於低度監管的市場。

生態系統最高級的應用已由Power Ledger研發,它是一個多功能的P2P交易應用。它既允許消費者和產消一體用戶直接進行交易,也允許跟市場中介,比如市場運營者、零售商或電網傳輸運營者一起進行交易。應用運營者已經開始向消費者提供試用版本。




(FuseBox的應用案例)

FuseBox設計一是要適應當地市場結構和監管需要,二是未來政策發生變化時,也能有擴展性的能力。目前,所有的能源交易通過Sparkz代幣來完成,Sparkz代幣跟當地法幣進行掛鉤。這讓各種定價場景和方案都適用,適用於任何國家的。下面是應用的一些功能特點:

電力定價體系
用戶通過POWR代幣進行跨地區跨市場流通,比如說用戶從澳大利亞移居到美國,原來的電力是可以通過POWR置換遷移出去。

儀表讀數
儀表讀數細節記錄的間隔從1分鐘到30分鐘時間不等,取決於應用運營服務商的要求,可以實時或24小時內顯示給參與者。從2016年到2017年早期的測試看,一般來說,大概花費15-30分鐘之間。

交易引擎
Power Ledger 已經開發了它的獨特交易匹配算法,可以在消費者和產消一體用戶之間進行直接的電力交易。市場雙方的訂單都是以同樣的增量填補並不斷循環,直到市場清倉。這使得新的消費者可以就近獲得本地區的可再生能源,提升傳輸效率,減少碳排放。交易運行週期是可配置、可選擇的,這可根據應用服務提供商的要求來走,他們目前的範圍是從5分鐘到24小時。

交易組
Power Ledger的交易組在各種應用運營者的交易配置中有最優先和最大的靈活性。個人讀數可以組成一組,優先在市場上進行組內交易。平臺參與者在特別組內的交易可以由應用運營者或Power Ledger進行配置,組內有優先交易權,直到所有訂單消耗完。

零售商可以最終把所有剩餘訂單進行成交以承擔風險管理者角色。交易組可以通過預先配置的網絡條件監控來自主決定。這爲動態分佈式市場提供了基礎框架。

混合鏈
目前的讀數直接記錄在EcoChain 區塊鏈服務接口,它通過一套Power Ledger API收集智能電錶的讀數。所有的能源交易通過接口可以立即結算,併爲參與者提供一個安全和可信的審計記錄。現存的EcoChain 被設計成運行多個私有區塊鏈(分配給所覆蓋地區),同時也可進入公有鏈。

地理位置優先
由於產消一體用戶(既生產電又消費電)會向電網輸出電力,電力會自然流入最近的消費點。PowerLedger的交易引擎2.0在做基於地理位置的設計,它會考慮網絡負載的平衡,給分佈式能源部署提供激勵,提高分佈式網絡的效率。Power Ledger區塊鏈 P2P交易和結算引擎爲FuseBox應用提供主幹。

消費者選擇
Power Ledger消費者可以選擇從哪裏購買能源。比如,一個清潔能源支持者,甚至可以支付溢價購買本地產的太陽能,這有利於低碳排放。

自主資產和資產發放時間
Power Ledger 目前的自主資產管理模塊允許進行共享所有權和可再生資產的交易。自主資產管理模塊可以實現購買和售賣它自有的電力並把收入自動分配到指定的錢包地址。這樣,社區可以集體投資可再生能源基礎設施,利於實現零排放的未來。

POWR代幣經濟體系

Power Ledger是無須中介的能源交易平臺,平臺通過交易代幣Sparkz,支持能源應用套件生態系統。

POWR則是Power Ledger生態系統燃料,應用運營者創建Sparkz代幣,用於交換POWR。用戶通過法幣購買和兌換Sparkz。

POWR代幣作爲 PowerLedger 生態體系的燃料,有利於降低成本、提高回報。它在生態系統中:
通過智能債券技術提供治理和消費者保護
獲得使用平臺的准入權
爲參與者提供忠誠度回報
與可再生能源慈善機構和組織建立聯繫

1.雙代幣生態系統

爲了生態系統的全球化,並創造不同市場之間的兼容性,Power Ledger設計了雙代幣體系:POWR和Sparkz。

Sparkz可以進行定價、發行、兌換成當地法幣。購買一定的POWR代幣允許本地的應用運營者獲得進入生態系統的權利,從而把所購買的POWR代幣轉換成Sparkz,讓當地用戶能夠使用服務。POWR代幣要求產生對應的Sparkz代幣。Sparkz是本地市場代幣,由當地的交易市場來定價。

2.POWR代幣是准入權代幣

POWR准許應用運營者和用戶獲得使用P2P交易及其他Power Ledger 應用的權利。

比如,一個本地應用運營者需要購買足夠的POWR代幣來產生對應的Sparkz,這樣它的用戶就有了一定數量的Sparkz進行能源交易。也就是說,作爲應用運營者必須持有一定量的POWR代幣產生對應的Sparkz代幣用於消費交易。如果是非管制市場,參與者可以直接進行交易,參與者可以購買POWR直接兌換爲Sparkz進行交易。

POWR可以看作是生態體系的全球代幣,所有參與者都可以用POWR獲得獲得試用准入權。一旦平臺把所有POWR消耗完畢,它們將不能再進行交易,直到購買更多的POWR。

3.POWR功能與智能債券

POWR代幣不僅提供網絡准入權,也提供智能債券功能。增長池中的POWR代幣會用來獎勵應用運營者,它們會因爲對生態體系作出發展貢獻而得到激勵。

應用運營者,比如能源零售商和網絡公共設施被要求提供POWR作爲兌換Sparkz的基礎。Sparkz用作它們和本地消費者電力交易的代幣。POWR代幣在以太坊智能債券合約中託管,以產生對應的Sparkz。隨着用戶基數增長,則需要越來越多的Sparkz代幣,那麼POWR需求量也隨之增長。用於Sparkz託管的POWR代幣越多,就越有需求產生更多的POWR。智能債券合約主要可以確保消費者利益,一旦應用運營者破產,消費者手中Sparkz資產還能得到保證。

4.POWR還是一種激勵性的代幣:鼓勵正向循環

所有供銷一體的用戶產生和消費可再生能源都會被獎勵POWR,這裏得益於一個綠色能源忠誠獎勵計劃。忠誠獎勵計劃是通過平臺P2P交易中收取一定的費用作爲資金,資金用於購買POWR代幣,然後把它分配給對再生能源有貢獻的生產消費者。

總的來說POWR的代幣的目標是確保對開發者、應用運營者、參與者都能得到正向激勵,對能源的平民化和未來Power Ledger 生態發展貢獻進行激勵回報。隨着生態系統的完善,對於POWR代幣的需求就會上升。

對於去中心化和全球的平臺來說,POWR代幣未來有利於綠色能源計劃。用戶可以把自己的小額交易捐獻給慈善機構,推動可持續綠色能源的發展。

通過P2P交易,清潔能源和支持清潔能源計劃,吸引更多用戶進入平臺,創造出一個更可持續的良性循環。

5.POWR與交易所

POWR是符合ERC20標準的代幣,可以在交易所交易。交易所可以加強POWR代幣的去中心化和透明性,也給代幣持有人退出和進入的渠道。

POWR在促進清潔能源交易過程中提高了效率。有POWR代幣的參與人可以跟當地受監管的應用運營服務商進行交易。如果監管放鬆,用戶之間可以通過平臺進行P2P的直接交易,而無須通過應用運營商。

在全球各地逐步展開服務後,消費者和供消一體用戶將得到全球範圍的服務。如果一個人在澳大利亞居住,後來搬到美國居住,那麼,該用戶無須關閉和改變自己的賬戶,允許用戶在全球範圍內使用和交易POWR。

已有成績

從2016年5月開始正式成立,爲了解決如下幾個問題:
1)試圖尋找到一個方式,可以讓人口密集地區的個人也能從分佈式能源經濟中獲益;
2)重塑電力網絡,爲DER連接提供激勵
3)爲減少數十億美元資產的貶值風險

Power Ledger於2016年8月在布塞爾頓開發了澳大利亞首個P2P能源交易網絡,緊接着,在奧克蘭與新西蘭最大的能源公司合作開發了世界上首個基於區塊鏈的P2P能源交易平臺。

Power Ledger把加密性質的區塊鏈與法幣基礎的金融交易成功區分開,滿足了監管機構需求,可以支持p2p能源交換。Power Ledger開發和部署了商業能源管理系統,可以對當地產生的可持續能源在多個住戶間進行透明分配,提供一個部署到多個住戶共同擁有的能源分配體系。

另外,還與開發商合作,通過使用Power Ledger能源交易平臺,支持DER在社區的高滲透率,可以利用需求的自然多樣性,減少DDR資源使用,同時實現100%可再生能源使用。

PowerLedger 開發路線圖

PowerLedger 目標在於改進全球化的電力網絡生態。一是消費者獲得更便宜的電價,使用清潔能源;二是幫助行業機構獲得應用運營服務,在趨勢面前不被淘汰。

Power Ledger 2017年 Q3完成代幣發行,Q4的重點工作是開發應用和進行綠色能源忠誠獎勵計劃,應用主要包括Microgrid,Embedded Network Operator,Strata andElectric Vehicle Trading Application。

2018年Q1的重點是推動更多本地的應用運營者加入到Power Ledger中來,會有一些獎勵計劃。二是在技術層面的遷移,完成遷移到無費用的以太坊聯盟網絡上。

2018年Q3的重點是Power Ledger 和應用運營者開始進行資產初始分配,POWR代幣持有人可以優先成爲可再生資產的共同擁有人和受益者。同時Q3開始推進市場和合作者關係,由於新應用會開發出來,會繼續尋找潛在的應用運營者,也可以直接在Power Ledger上部署。Q4重點是進行自主資產管理及新零售和碳交易應用等的版本測試。

2019年的計劃是繼續進行Power Ledger和應用運營者的資產初始分配事件,推動代幣價值提升,另外,也開始遷移到PoS公共區塊鏈平臺。同時也開發其他的應用,比如批發市場結算、分佈式市場管理等。

Power Ledger團隊

董事會有6人,執行團隊10人。Jemma Green是創始人和董事會主席,主要負責戰略合作、風險管理及領導PowerLedger的發展。她有超過15年金融和風險管理諮詢經驗,有投行工作經驗,並有在劍橋大學深造經歷。她在屋頂太陽能光伏和電池存儲領域有深入研究,在與區塊鏈結合上有自己的看法。她同時也是澳大利亞Climate-KIC的主席。

David Martin主管日常運營和PowerLedger 技術的商用化,他有20年電力產業經驗,在國營電力公司擔任過管理職位。他對低碳電力能源發展感興趣。他在對於受監管的分佈式電力體系的機會和挑戰方面都有比較深入認識。

John Bulich 是技術負責人,主要負責Power Ledger 概念和體系的應用設計及研發,負責整個技術研發團隊。他是PowerLedger Assets的聯合創始人,該項目成功開發和部署了基於區塊鏈的產品,包括證據級攝影、視頻、文件管理及醫療記錄管理等。

Bill Tai是PowerLedger的顧問,有豐富的硅谷從業經歷,哈佛MBA,也是iAsiaWorksCEO和董事會主席,有七個上市公司董事經驗。

總的來所,從團隊看,從業經歷比較豐富,有落地的經驗,雖然跟硅谷技術大牛相比有所不同,但這也跟它要從事電力行業的區塊鏈落地相關。

結語

Power Ledger的項目團隊有傳統電力能源領域工作經驗,團隊對現實也有比較清楚的認識,它並沒有直接去用區塊鏈去顛覆傳統的電力網絡,而是採用了漸進性的方式,可以爲傳統電網提供半去中心化交易的平臺,也爲個人交易者提供P2P交易平臺,同時基於全球範圍的能源交易考慮,它還設計了雙代幣體系,利於當地的能源運營商來組織本地的P2P能源交易。從它的設計中,可以看到它的包容性,可以看到它架構的擴展性,說明團隊在這個方面有過不少探索和深入的考量。

不管未來誰能成功,但去中心化能源的交易體系,基於區塊鏈的分佈式能源創造、分發和交易平臺一定會逐步發展起來,但是不是Power Ledger還不知道,希望未來有越來越多真正懂得這個行業,對清潔能源、共享能源感興趣的人士做出更多類似的項目,這也是區塊鏈對人類社會的一種造福。

區塊鏈的投資不僅僅是通過代幣來賺錢,毫無疑問,賺錢是很多早期區塊鏈投資人的最大動力,但是,我們不單純是投機,不單純是賺錢,通過支持這樣的項目,可以給人類的發展,更美好的生活帶來更多的可能性。這也是區塊鏈投資最具有魅力最吸引人的地方。

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