ESIF中用于模擬真實家庭的硬件經證實，是區塊鏈技術實現P2P電力交易關鍵。資料來源：美國國家可再生能源實驗室

美國能源網曾表示，希望每家每戶將屋頂太陽能電池板生產的電力中，未使用部分賣給社區其他人，確保每個人均能使用到電力，保證用電可靠性、靈活性及安全性，這是他們長久以來的希冀。該觀點理論上講十分具有可行性，但電網如何才能做到規模化管理如此復雜的能源交易呢?

針對這一現有機遇，一些基于區塊鏈技術的新興解決方案應運而生。美國國家可再生能源實驗室(NREL)研究人員正在進行利用區塊鏈，實驗室能源系統集成設施(ESIF)中可轉換能源使用情況的評估工作。如果情況樂觀，該解決方案可能會改變當下由電力系統運行的世界。

NREL住宅建筑研究小組機械工程師、區塊鏈試點項目首席研究員戴恩·克里斯坦森(Dane Christensen)表示，“運行分布式電網決策革命意義重大，好比上世紀80年代有人闡述互聯網的經濟機遇一般。人們會嘲笑你。這一幕現在發生在區塊鏈應用程序上——另一場技術革命工具強勢來襲，而這可能是革命性意義的代表之一。”

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區塊鏈在能源行業中的應用前景

對于不了解區塊鏈的人們而言，區塊鏈是一個分布式數字記錄，記錄多方同意并執行的項目。區塊鏈的主要價值在于，其提供數據狀態的數字證明。即使項目各方彼此不了解或不信任，但可以根據數字結果達成一致意見。盡管區塊鏈技術通常與比特幣等加密貨幣相關，但實際上它可以用于任何涉及實時數字所有權的交易。這些技術基于已設立的密碼學和共識機制，以確保交易保持安全。一個應用區塊鏈技術解決現實世界挑戰的行業興起。

能源領域運用到區塊鏈的地方機會多多。國會研究服務處(Congressional Research Service)2019年便注意到，分布式能源(DERs)生產商向大樓用戶們出售如屋頂太陽能電力的興趣見漲。國會公共政策研究部門預測，如果該方法實用經濟，那么區塊鏈技術將改變電力用戶和生產者之間的互動方式。

現在，電力公司使用一種被稱為能源管理系統(EMS)和高級配電管理系統(ADMS)的復雜軟件平臺管理電網上的電力需求、供應和可靠性輸送。然而，要在數千個家庭之間實現EMS和ADMS的關聯操作十分艱難，那么對這些家庭中使用的數百萬個聯網設備關聯操作的難度更加可想而知。

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NREL研究人員對P2P區塊鏈進行相關評估

NREL研究人員進行相關實驗，以了解兩個家庭通過區塊鏈連接起來會發生何種情況。結果發現，其中一個家庭可以向另一個家庭出售多余的太陽能。而這其中涉及到兩項區塊鏈交易：一是所產電力數據的安全傳輸，二是電力出售價格。

該研究核心是一個由美國國家電力公司開發的名為“預見”的軟件解決方案。該軟件根據房主的電力情況——如室內溫度，或其電力預算——來控制家里所連接電器。實驗中，從鄰居那里購買可再生能源較公共事業公司費用更便宜時，軟件便會通知第二家進行購電操作，隨后使用數字貨幣完成交易。演示中展示了經自動匹配的兩個家庭之間的發電及電力需求能力。

該項目首席研究員迪倫·卡特勒(Dylan Cutler)稱：“關于使用區塊鏈褒貶大家各持己見，但并沒有明文規定。該項目是電力領域必要的第一步，無論對我個人還是實驗室都是如此。”

研究結果為今后的研究指明了方向。卡特勒指出，值得注意的是，能源市場中使用區塊鏈需要審查電網的可靠性、靈活性和網絡安全問題。卡特勒最初的研究未能考慮到的是，一個公用事業公司在P2P能源交易中會扮演怎樣的角色。他表示未來的研究必須將這一點列入考慮范圍之內。

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社區式電力合作

基于前期工作，NREL公司又分別研究了業主和公用事業公司的各自所獲利益。利用基于區塊鏈的市場技術，并隨著家庭和企業持續采用屋頂太陽能發電、電池儲蓄、電動汽車和智能電器等的興起，研究者將研究中心落實在電網的運行。

克里斯坦森和NREL項目的聯合首席調查員Sivasathya Pradha Balamurugan表示，使用區塊鏈能夠加強協調電力公司和客戶，實現互惠互利。對于客戶無法使用的太陽能、風能等可再生資源產生的電力，可以將其轉移到電網上，但這中操作轉移電力有限。饋電線將變電站電壓傳輸給變壓器，該種電線并不是為電力雙向流動而設計的。

克里斯坦森聲稱：“饋電線將很快出現并應用在美國市場及千家萬戶。美國之前的電線情況是，如果額外插一輛電動汽車，變壓器可能遭到損壞或觸動安全開關，原因在于我們已達到配電網容量極限。”他還認為：“公共事業公司在不升級電網設備的同時對如何管理電力服務表現出極大興趣。協調用戶用電量，是降低成本、更好地利用分布式發電、從而提高電網可靠性的一種方法。”

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其他國家實驗室也加入到NREL合作中

NREL還與其他國家實驗室開展了一項為期兩年的項目，以加速能源部門對區塊鏈的使用。一項名為“區塊鏈：for optimization Security and Energy Management (BLOSEM)的新合作計劃旨在開發區塊鏈架構和基礎設施，使公共事業公司安全有效探索區塊鏈技術。

NREL在BLOSEM中最初的作用是壯大了實驗室先前成就，計劃通過額外的模擬實驗增加區塊鏈使用率。美國國家能源技術實驗室是該項目的領導機構，艾姆斯實驗室、SLAC國家加速器實驗室和太平洋西北國家實驗室是研究團隊的一部分成員。電網現代化實驗室聯盟正在資助BLOSEM。

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區塊鏈技術引領人類通往能源未來

NREL能源系統集成實驗室副主任Juan Torres預測，區塊鏈技術要想鞏固其在能源領域的地位，可能還需要5-10年的時間。目前還未實行鄰居間互相購買電力機制。