ESIF中用于模拟真实家庭的硬件经证实，是区块链技术实现P2P电力交易关键。资料来源：美国国家可再生能源实验室

美国能源网曾表示，希望每家每户将屋顶太阳能电池板生产的电力中，未使用部分卖给社区其他人，确保每个人均能使用到电力，保证用电可靠性、灵活性及安全性，这是他们长久以来的希冀。该观点理论上讲十分具有可行性，但电网如何才能做到规模化管理如此复杂的能源交易呢?

针对这一现有机遇，一些基于区块链技术的新兴解决方案应运而生。美国国家可再生能源实验室(NREL)研究人员正在进行利用区块链，实验室能源系统集成设施(ESIF)中可转换能源使用情况的评估工作。如果情况乐观，该解决方案可能会改变当下由电力系统运行的世界。

NREL住宅建筑研究小组机械工程师、区块链试点项目首席研究员戴恩·克里斯坦森(Dane Christensen)表示，“运行分布式电网决策革命意义重大，好比上世纪80年代有人阐述互联网的经济机遇一般。人们会嘲笑你。这一幕现在发生在区块链应用程序上——另一场技术革命工具强势来袭，而这可能是革命性意义的代表之一。”

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区块链在能源行业中的应用前景

对于不了解区块链的人们而言，区块链是一个分布式数字记录，记录多方同意并执行的项目。区块链的主要价值在于，其提供数据状态的数字证明。即使项目各方彼此不了解或不信任，但可以根据数字结果达成一致意见。尽管区块链技术通常与比特币等加密货币相关，但实际上它可以用于任何涉及实时数字所有权的交易。这些技术基于已设立的密码学和共识机制，以确保交易保持安全。一个应用区块链技术解决现实世界挑战的行业兴起。

能源领域运用到区块链的地方机会多多。国会研究服务处(Congressional Research Service)2019年便注意到，分布式能源(DERs)生产商向大楼用户们出售如屋顶太阳能电力的兴趣见涨。国会公共政策研究部门预测，如果该方法实用经济，那么区块链技术将改变电力用户和生产者之间的互动方式。

现在，电力公司使用一种被称为能源管理系统(EMS)和高级配电管理系统(ADMS)的复杂软件平台管理电网上的电力需求、供应和可靠性输送。然而，要在数千个家庭之间实现EMS和ADMS的关联操作十分艰难，那么对这些家庭中使用的数百万个联网设备关联操作的难度更加可想而知。

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NREL研究人员对P2P区块链进行相关评估

NREL研究人员进行相关实验，以了解两个家庭通过区块链连接起来会发生何种情况。结果发现，其中一个家庭可以向另一个家庭出售多余的太阳能。而这其中涉及到两项区块链交易：一是所产电力数据的安全传输，二是电力出售价格。

该研究核心是一个由美国国家电力公司开发的名为“预见”的软件解决方案。该软件根据房主的电力情况——如室内温度，或其电力预算——来控制家里所连接电器。实验中，从邻居那里购买可再生能源较公共事业公司费用更便宜时，软件便会通知第二家进行购电操作，随后使用数字货币完成交易。演示中展示了经自动匹配的两个家庭之间的发电及电力需求能力。

该项目首席研究员迪伦·卡特勒(Dylan Cutler)称：“关于使用区块链褒贬大家各持己见，但并没有明文规定。该项目是电力领域必要的第一步，无论对我个人还是实验室都是如此。”

研究结果为今后的研究指明了方向。卡特勒指出，值得注意的是，能源市场中使用区块链需要审查电网的可靠性、灵活性和网络安全问题。卡特勒最初的研究未能考虑到的是，一个公用事业公司在P2P能源交易中会扮演怎样的角色。他表示未来的研究必须将这一点列入考虑范围之内。

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社区式电力合作

基于前期工作，NREL公司又分别研究了业主和公用事业公司的各自所获利益。利用基于区块链的市场技术，并随着家庭和企业持续采用屋顶太阳能发电、电池储蓄、电动汽车和智能电器等的兴起，研究者将研究中心落实在电网的运行。

克里斯坦森和NREL项目的联合首席调查员Sivasathya Pradha Balamurugan表示，使用区块链能够加强协调电力公司和客户，实现互惠互利。对于客户无法使用的太阳能、风能等可再生资源产生的电力，可以将其转移到电网上，但这中操作转移电力有限。馈电线将变电站电压传输给变压器，该种电线并不是为电力双向流动而设计的。

克里斯坦森声称：“馈电线将很快出现并应用在美国市场及千家万户。美国之前的电线情况是，如果额外插一辆电动汽车，变压器可能遭到损坏或触动安全开关，原因在于我们已达到配电网容量极限。”他还认为：“公共事业公司在不升级电网设备的同时对如何管理电力服务表现出极大兴趣。协调用户用电量，是降低成本、更好地利用分布式发电、从而提高电网可靠性的一种方法。”

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其他国家实验室也加入到NREL合作中

NREL还与其他国家实验室开展了一项为期两年的项目，以加速能源部门对区块链的使用。一项名为“区块链：for optimization Security and Energy Management (BLOSEM)的新合作计划旨在开发区块链架构和基础设施，使公共事业公司安全有效探索区块链技术。

NREL在BLOSEM中最初的作用是壮大了实验室先前成就，计划通过额外的模拟实验增加区块链使用率。美国国家能源技术实验室是该项目的领导机构，艾姆斯实验室、SLAC国家加速器实验室和太平洋西北国家实验室是研究团队的一部分成员。电网现代化实验室联盟正在资助BLOSEM。

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区块链技术引领人类通往能源未来

NREL能源系统集成实验室副主任Juan Torres预测，区块链技术要想巩固其在能源领域的地位，可能还需要5-10年的时间。目前还未实行邻居间互相购买电力机制。