發布日期：2019-11-6 訪問次數：1580 來源：未知 作者：網站管理員

區塊鏈是一種沒有中央控制點的分散式對等網絡， 使用分散式集體運作，其特點為去中心化存儲、信息高度透明、不易篡改等。此區塊鏈去中心化、自我管理、促進市場與智能合約等特性， 與能源互連網應用不謀而合。透過能源區塊鏈建立社區間再生能源交易網，更能夠帶來促進用戶間的自主交易市場、減輕電費負擔、提升交易透明度與可信任度、降低系統風險、減少交易時間，以及促進再生能源的使用率與穩定性等多種效益。本文以美國紐約微電網公司LO3 Energy、澳洲新興公司 Power Ledger 與瑞典能源公司 Vattenfall 等能源區塊鏈的實際應用案例，說明區塊鏈技術如何應用于分散式能源交易，并促進終端用戶之間的余電分配與銷售。 

一、前言

區塊鏈(Blockchain)是一種沒有中央控制點的分散式對等網絡， 使用分散式集體運作的方法，實現一套不可篡改的，可信任的數據庫 技術方案，其特點為去中心化存儲、信息高度透明、不易篡改等[1]。 區塊鏈技術是一種最初用于比特幣的新興技術，其原理是一種去中心化的公開帳本，透過帳本傳遞各種信息并儲存。區塊鏈上的帳本  如同電子郵件一樣包含了寄件人、收件人與交易內容，數筆交易內容透過加密之后就形成了區塊，區塊與區塊之間的聯結則形成鏈，整體的區塊鏈如同帳本的聯網，也能在這共識網絡協定上做出許多應用，  因此也有人認為區塊鏈將會是下一世代的網絡[1]。

對于區塊鏈的發展與應用，特別在能源領域的應用，分別說明如下： 

（一）區塊鏈的發展與應用

區塊鏈是基于數學運算，并利用過往數十年各領域所累積的技術基礎結合產生的網絡技術，其核心以雜湊現金（Hashcash）、密碼學網絡支付系統（eCash）、橢圓曲線數位簽章算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm, ECDSA）等技術為基底，具有高度的防偽性與安全性[2]。

區塊鏈包含交易媒介、記帳單位、儲存價值、電子公證、智能合 約五大基本功能，前三項是貨幣基本功能。而區塊鏈上儲存的資料具 有高度公開與不易竄改等特性，能夠做為電子公證的歷史紀錄；智能合約則是寫在區塊鏈上的條件式程序碼，透過寫好的條件管控監測區塊鏈上的資料變化，當達到指定條件之后則可以引發事件，條件與事件可以囊括各種層面，象是條件可以設定每月繳交指定費用，連續兩個月未支付則觸發罰款事件等。

區塊鏈技術的發展分為三個階段，Blockchain1.0 為數位貨幣（Currency）應用，Blockchain2.0則加入了智能資產（Smart Assets）、智能合約（Smart Contracts）等貨幣以外的應用，Blockchain3.0則是更復雜的智能合約，可以應用在政府、文化、藝術與醫療等不同領域 上，而在 Blockchain2.0之后還可以分出一種Blockchain2.5，包括代幣（貨幣橋）應用、分布式帳本（Distributed Ledgers）、資料層區塊鏈（Data Layers Blockchain）、結合人工智能（Artificial Intelligent）與無交易所的國際匯款網絡。2.5與3.0的不同在于前者強調的是貨幣橋應用，象是用在金融領域聯盟區塊鏈或是1：1的美、日、歐元等法幣數字化等，后者則是強調智慧契約部分。雖然最初是用于比特幣上，但是比特幣做為虛擬貨幣，受到了各國法規的限制，然而區塊鏈可以透過認許制或其他技術來達到管控所需節點，并提供治理架構（Governance Structure）及商業邏輯（Business Logic）兩大關鍵特性，且區塊上儲存與傳遞的資料多元，并不僅在金融科技（Fintech），在各種行業上面都有應用技術相繼發展中。 

（二）區塊鏈于能源領域之應用

區塊鏈與最近數年興起的能源互連網在許多層面上都能夠相互呼應：兩者皆具有去中心化與自我管理的思想，區塊鏈本身不存在一個中央的管理數據庫，每個節點都具備了完整的數據、權利與義務，并且由每個節點之間相互管理整個區塊鏈運作；而能源互連網的概念是「消費者即生產者」，強調的是個體之間對等的能源交易，而管理則是由系統本身自行調節與運作。

同時區塊鏈與能源互連網都能夠促進電力市場交易的自由化，區塊鏈原本就是做為比特幣的交易平臺，能夠提供一個自由且平等、即時化的市場機制，而能源互連網則是強調建立能源的交易市場；而能 源互連網是由一連串的智能電力設備組成，需要透過智能合約來確保交易的執行，而區塊鏈可以寫入智能合約的特性恰好符合能源互連網的需求。

區塊鏈提供的去中心化交易平臺，最常見的應用是社區間再生能源交易電網，將區塊鏈與住戶的太陽能板、電網及儲能設備連結，讓住戶能夠直接與其他住戶交易，販售多余或是購買所需的太陽能電力，同時提高太陽能的利用率。

區塊鏈分散式帳本的原理也促進了分散式能源系統的應用，如用在電動車相關的交易之中，透過使用電子錢包的區塊鏈平臺可以將電動車與個人或企業的充電站相互連結，使司機可以處理與潔凈能源汽車相關的所有操作，包括共享充電站、支付通行費和充電電動汽車等。至于區塊鏈透明公開的特性則可以應用在碳交易上，在碳交易市場中如何一一追蹤各個業者的碳排放這筆龐大的信息，并還要確保這些信息正確且無法竄改是一項重大的考驗，而區塊鏈正好符合這樣的需求。它可以確保它所記錄的每一筆碳排放與碳交易都可以追溯其來源，甚至可以根據碳交易的路徑來計算碳排放于電網中的流動；而區 塊鏈數據具有的高度不可竄改性與公開透明的特質，確保了各家業者資料的正確性，同時也讓買家可以實時查詢各家業者的發電或碳排資訊，保證了碳排放權的公平公正。

此外，在區塊鏈中可以寫入智能合約的特性也能應用在許多地 方，如在碳交易中達到碳排放認證與計量的自動化，同時自動確認業 者與買方之間的交易是否合乎碳排放權的配額，若不符合則依據智能合約進行罰款。 

二、區塊鏈于分散式能源交易之應用案例

以下列舉美國紐約微電網公司 LO3 Energy、澳洲新興公司 Power Ledger與瑞典能源公司Vattenfall 等能源區塊鏈的實際應用案例，說明區塊鏈技術于分散式能源交易上的應用。 

（一）美國微電網公司 LO3 Energy 的交互電網(TransActive Grid)平臺

位于美國紐約的微電網公司LO3 Energy 以能源區塊鏈技術為底創立了交互電網TransActive Grid)平臺，該公司與西門子公司合作， 打算于布魯克林進行微電網控制器與平臺的連結試驗，并展示區塊鏈數據如何平衡微電網的供需電力。

TransActive Grid 由兩個能源賣家與十三個潛在能源買家組成微電網，交易是透過乙太坊（Ethereum）的智能合約技術達成，而電力流的追蹤則透過了智慧電表紀錄。2016年4月11日，經由TransActive Grid平臺，布魯克林微電網進行了全世界首次的再生能源對等交易，自那天以來有130棟建筑向LO3 Energy 登記希望參與這個計劃。

對布魯克林而言，私人銷售與交易電力是違法的，LO3 Energy 公司的解決辦法是透過 Ethereum 的智能合約處理，由智慧電表收集相關的數據，能源生產商仍舊是將電力賣回給當地電力公司，消費者則 是透過Ethereum 在公開市場上購買這些電力。

（二）澳洲 Power Ledger 公司的生態鏈(Ecochain)平臺

在世界的另一端，LO3 Energy 公司于澳洲拜倫灣（Byron Bay）開設了辦事處，計劃在澳洲設立交互電網，同時當地的新興公司Power Ledger 也建立了名為生態鏈(Ecochain)的能源區塊鏈技術[7]。 Power Ledger在2016年的8月下旬起于伯斯西南 220 公里處的一村莊針對20戶家庭，分成10戶賣家與10戶買家進行了為期八周的第一個Ecochain 機制試驗，該處的電力零售價格約 26 澳分/kWh，而該實驗的目標是實現 15 澳分/kWh的交易價格。

該公司又于2016年12月1日宣布推出第二次的試驗，這次的實驗目的是要創建一個利用區塊鏈技術的住宅電力交易市場，這項實驗 計劃由科廷大學(Curtin University)領導，于靠近伯斯處選擇了包含80戶家庭的四棟建筑參與實驗，這次選擇的建筑本身包括了太陽光電與電池存儲，交易將在建筑內部與當地的微電網進行。

Power Ledger 公司建立的Ecochain 機制一樣是透過智能合約來處理交易，值得一提的是他們的加密協定是1分鐘結算一次，比比特幣區塊鏈速度快上十倍，其識別各用戶生產的太陽能所有權，然后管 理消費者向這些生產者或所有者購買電力的交易協定，這些動作是經 由區塊鏈上寫好的程序自動演算運行，所以不會增加額外的商業成本。

于此同時，Power Ledger 公司與紐西蘭奧克蘭都會區的 Vector 公司合作針對超過 500 處地點進行測試，包括家庭、學校及社會團體，Vector 公司對于屋頂型太陽能支援監測與管理應用技術，同時他們也和特斯拉公司合作將特斯拉的家用 Powerwall 和企業用Powerpack 鋰電池儲能系統帶到澳洲與紐西蘭。 

（三）瑞典能源公司瀑布電力（Vattenfall）的電力同行（Powerpeers）   

在歐洲，對于能源區塊鏈的嘗試與發展可說是相當的蓬勃發展中，如芬蘭能源公司 Fortum 打算利用區塊鏈技術讓用戶于互聯網上控制電力、維也納的 Grid Singularity 公司打算用區塊鏈來驗證能源交易，德國電力公司 RWE 則是正在研究區塊鏈用于電動車充電方面[8]。

此外，瑞典的能源公司瀑布電力（Vattenfall）在荷蘭建立了名為電力同行（Powerpeers）的新創公司，要在當地建立數字化、交互式的能源區塊鏈平臺，Powerpeers 除了讓社區的住戶可以分享或交易他們多余的太陽能電力之外，這個平臺同時也連結了荷蘭數間的太陽能、風力與水力發電商，這讓用戶們可以自由的選擇他們的電力供給來源，組成自己的能源社區。

也就是說，Powerpeers 的區塊鏈平臺并不只是讓住戶之間進行電力的交易，他還能夠強化使用者之間的交流，透過 Powerpeers，用戶可以輕松的邀請其他人來使用自己生產的電力，用戶可以自由的選擇要購買哪些人的電力，同時他自己也可以成為一個生產者。 

三、區塊鏈對能源產業之影響與未來展望

以下分別說明區塊鏈對能源產業之效益、影響與未來展望。

（一）區塊鏈應用對能源產業之益處

分析前述三件案例之后，可以看出使用了能源區塊鏈之后能夠帶來以下效益：

1. 住戶之間直接交易，有助于減少用戶電費

透過使用 TransActive Grid，住戶之間可以更加便利的交換再生能源，原先想要綠電必需另外向潔凈能源公司購買，現在則可以直接向鄰居購買他們的太陽能板產生的多余電力。而澳洲的 Ecochain 機制則是更進一步的透過這樣的方式來減少用戶支付的電費，目前當地的電力供應商 Synergy以7 澳分/kWh的價格收購多余的太陽光電，但是用戶想要更多的電仍舊要花26澳分/kWh購買，經由這套系統可以讓太陽光電的生產者在涵蓋電網成本之后，選擇一個介于上述兩者之間的價格賣給其他需要的用戶。

對于有能力投資太陽光電的用戶來說，這套系統提供了 比起以往模式更加具有經濟價值的反饋；而對于沒有能力投 資的用戶來說，也能以批發價格獲取干凈的再生能源電力，這是一種雙贏的結果。

2. 信息公開透明可追蹤，高防偽性確保交易公正與能源安全

使用區塊鏈還有一個好處，那就是參與者與交易過程都 是透明公開的，使用者可以隨時追蹤交易的過程與檢視數據 是否正確無誤，確保交易公正。如 Powerpeers 便鼓勵平臺上的用戶去互相連接，讓用戶能夠看到交易的對象是誰，交易了多少能量，主要的目的是 讓用戶更明白自身所使用的電力來自何方，或是前往何處，使交易更加的清晰。

而TransActive Grid 還能夠解決了一個公用電網上安全的疑慮，根據美國能源部門的數據顯示，美國能源部（DOE）網絡在2010年到2014年之間遭受到了 1,131 次的網絡攻擊， 其中有159次黑客成功破壞了DOE 網絡，這樣的網絡攻擊也并不只有針對美國，2015年12月烏克蘭電網遭到黑客入侵， 造成八萬人停電三小時；2016 年1 月份的時候以色列亦曾被黑客利用垃圾郵件簡單的入侵了網絡。

因此，透過使用TransActive Grid，可以簡單的加密交易過程與能源的交換，而區塊鏈本身具有防偽防竄改的特性， 雖然不能直接的解決黑客入侵的問題，但不會在現有的系統 上增加新的漏洞出來。

3. 使用區塊鏈數據庫，不需透過中介商，加速電力交易市場自由化

原本的正常市場交易中需要透過中介商來對兩個數據庫 對帳，這可能會耗費兩到三天的時程；然而使用能源區塊鏈 平臺交易，區塊鏈數據庫會識別電力生產與使用的地點，并 使用這些訊息做直接交易。目前當地的能源價格是根據當日的能源生產成本而定， 所以當地用戶可以將電力儲存到蓄電池之中，等到高價的時候賣出，這也是電力交易實時化的一種成果。

4. 電力市場自由化，間接提升再生能源利用率與穩定性

Powerpeers 用戶的電力來源并不僅限于一個，這有助于減少用戶突發性缺電的情形，舉例來說，當一個沒有太陽、太 陽能板效率低下的日子，用戶可以透過 Powerpeers 平臺，從附近的風力發電公司購買到不足的電力。

（二）區塊鏈對能源產業之影響

目前澳洲西澳大利亞州與維多利亞州的網絡營運商都接受了區 塊鏈技術的試用，事實上，Ecochain 的實驗背后便有當地的能源業者Synergy 的支持。電池存儲預計會在幾年內具備市場競爭力，并將會與電網電力進 行競爭，當更多如 Ecochain 與 TransActive Grid 這樣的機制興起并具備實際的市場價值之后，既有的集中式能源企業勢必需要做出營運模 式的因應與改變。

由于在這些機制中用戶相互交易的完成，仍舊需要依賴電網輸配電力，它具備了分散式能源系統的特征與優勢，卻并沒有完全破壞原先集中式能源企業的利益，長遠來看這套系統將消費者留下成為電網用戶，如何鼓勵消費者相互交易支付使用費將是保持電網價值的重點。

對于零售商而言，需要與消費者建立關系來促進交易，例如在一個建筑能源結構中，一部份是消費者擁有的太陽能發電與電池系統， 另一部份則是零售商提供的其他電源系統[13]。

至于歐洲方面，也已經有能源公司開始投資能源區塊鏈的產業， 如德國電力公司RWE正在研究區塊鏈用于電動車充電方面，瑞典的能源公司 Vattenfall 建立了 Powerpeers，事實上有越來越多的新創公司開始針對能源區塊鏈領域進行開發，除了歐洲、美國與澳洲之外， 中國與南非也都有能源區塊鏈的新創公司陸續發展中。 

（三）區塊鏈于能源產業應用的未來展望

使用能源區塊鏈也能夠提高太陽能的利用率，象是對于一個想要 使用再生能源卻沒有空間安裝屋頂型太陽能板的場所，這套機制提供 了一套在別處安裝太陽能板，并更加便利、更低成本的將電力轉移到 需要處的可能性。

能源區塊鏈技術的發展與物聯網概念的興起，分散式能源系統正成為一種趨勢，而分散式再生能源系統的好處，便是在于它們可以讓目前無法參與者能夠參與獲利。對于一些沒有資本與能力興建大型集 中式能源系統與設施的新興國家的政府來說，建造快速且成本相對低 廉的分散式再生能源系統，無疑是一種最可行的替代能源模式。 

四、結論與建議

能源產業正在經歷一場重大的轉變，分散式能源系統與能源物聯 網的概念在全世界都掀起了一股新的浪潮，而能源區塊鏈這一嶄新的 技術更是全面推動了這股浪潮，在歐洲、美國、澳洲、南非甚至是中國大陸都出現許多的新創公司，利用能源區塊鏈推出新的服務與產品。透過使用能源區塊鏈建立的社區間再生能源交易電網，更能夠帶來促進用戶之間的自主交易市場、減輕電費負擔、提升交易透明度與可信任度、降低系統風險、減少交易耗費時間，以及促進再生能源的 使用率與穩定性等多種效益。從上述案例來看，我國在這方面的研究可說是并未落后國際太多，只是相對于國際大量的研究報告和論文，以及新創公司相繼出爐，我國仍未有針對能源區塊鏈的研究與應用、相關論文的產出，在能源區塊鏈領域上，可以說是還有相當的一段路要走。

至于我國目前能源政策目標為 2025 年提升再生能源占比到20%，在裝設地面型太陽能板的土地有限的情況下，若是能在強化屋頂型太陽能裝設的同時，能夠跟上國際分散式再生能源系統與能源區塊鏈的浪潮，亦能減低對既有電業與電網的沖擊，可以說是一條嶄新且雙贏的道路。

 

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