畢曉蓉 王惠 李志杰
摘 要:本文在文獻綜述的基礎(chǔ)上,從數(shù)字人民幣的特性分析入手,結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求和國網(wǎng)在推進數(shù)字人民幣試點方面的實踐,總結(jié)、歸納在能源互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用數(shù)字人民幣的典型場景,包括微電網(wǎng)、清潔能源消納、超級電池等場景,并分析數(shù)字人民幣在這些典型場景中的落地路徑。本文從數(shù)字人民幣與能源互聯(lián)網(wǎng)深嵌的角度入手,一方面,利用數(shù)字人民幣的獨特優(yōu)勢加快能源互聯(lián)網(wǎng)的形成;另一方面,利用能源轉(zhuǎn)型和建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的歷史機遇,拓展數(shù)字人民幣的應(yīng)用場景,加快其落地使用。
關(guān)鍵詞:數(shù)字人民幣;能源互聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用場景;微電網(wǎng);雙碳
本文索引:畢曉蓉,王惠,李志杰.<變量 1>[J].中國商論,2023(10):-069.
中圖分類號:F822 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:2096-0298(2023)05(b)--04
雙碳目標(biāo)要求能源行業(yè)尤其是電力行業(yè)求新、求變,其目的是持續(xù)提升清潔能源的消納水平。推動“抓住中間、放開兩頭”的電力體制改革、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)上述目標(biāo)最重要的兩個抓手,將為電力產(chǎn)業(yè)格局、電力產(chǎn)業(yè)鏈帶來深刻變化。我國數(shù)字形式的法定貨幣——數(shù)字人民幣,作為一種基礎(chǔ)設(shè)施為上述變革提供系統(tǒng)性的支撐。在碳中和目標(biāo)下,電力系統(tǒng)必須在滿足可靠性的基礎(chǔ)上深度脫碳,主要路徑是兩個替代——供給側(cè)的清潔能源替代、需求側(cè)的電能替代。一方面,催生了儲能這個新主體,其在電力系統(tǒng)中的重要性日益凸顯;另一方面,電力系統(tǒng)中,源、網(wǎng)、儲、荷各子系統(tǒng)之間的交互從原先的單向、鏈式交互轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向、網(wǎng)狀交互,電力系統(tǒng)日益多元、復(fù)雜,分布式、微型化是大勢所趨,這對源、網(wǎng)、儲、荷之間協(xié)調(diào)一致的要求極高,具有去中心化、自組織、社區(qū)化等特征的區(qū)塊鏈技術(shù)有潛力成為新型電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)平臺。數(shù)字人民幣為精準計量源、網(wǎng)、儲、荷這些場景中的碳足跡提供新的解決方案。未來,電力系統(tǒng)生成的每一度電都有可能和一定單位的數(shù)字人民幣相關(guān)聯(lián),每度電都可以打上一個數(shù)字化的標(biāo)簽,數(shù)字人民幣結(jié)合區(qū)塊鏈、能量轉(zhuǎn)換器件、電力通信技術(shù)實現(xiàn)從“源、網(wǎng)、儲、荷”全流程追蹤每一度電從生產(chǎn)、傳輸、存儲,到用戶側(cè)的整個過程,跟蹤每一度電實現(xiàn)的價值轉(zhuǎn)移,能夠更好地幫助電網(wǎng)企業(yè)了解電足跡。數(shù)字人民幣與電足跡的深度融合,有助于進行更靈活的電網(wǎng)調(diào)度,鍛造電網(wǎng)的“柔性”。
本文在前人研究的基礎(chǔ)上,從數(shù)字人民幣的特性分析入手,結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求和國網(wǎng)在推進數(shù)字人民幣試點方面的實踐,總結(jié)、歸納在能源互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)人民幣的典型場景,并分析數(shù)字人民幣在這些典型場景中的落地路徑。一方面,利用數(shù)字人民幣的獨特優(yōu)勢加快能源互聯(lián)網(wǎng)的形成;另一方面,利用能源轉(zhuǎn)型這個歷史機遇,拓展數(shù)字人民幣的應(yīng)用場景,加快其落地。
1 文獻綜述
關(guān)于數(shù)字人民幣的研究進展,可從三個方面加以概括:數(shù)字人民幣是什么?數(shù)字人民幣為什么?數(shù)字人民幣怎么做?
中國人民銀行數(shù)字人民幣研發(fā)工作組從數(shù)字人民幣的法定地位、管理和運營模式等5個方面對數(shù)字人民幣的內(nèi)涵做了說明。姚前(2018、2019)從數(shù)字貨幣對現(xiàn)行貨幣體制的優(yōu)化、數(shù)字貨幣的經(jīng)濟效應(yīng)等方面論述了推進數(shù)字人民幣的必要性。在數(shù)字人民幣怎么做方面,2014年中國人民銀行就成立了關(guān)于數(shù)字人民幣的專項研究小組,對數(shù)字人民幣的發(fā)行和業(yè)務(wù)運行框架、相關(guān)技術(shù)、流通環(huán)境、法律問題及各國發(fā)行經(jīng)驗等進行了深入探討和研究?!吨袊鴶?shù)字人民幣的研發(fā)進展白皮書》從數(shù)字人民幣的設(shè)計原則、設(shè)計特征、運營體系的設(shè)計、錢包設(shè)計、合規(guī)責(zé)任與合規(guī)主體界定、技術(shù)路線選擇、監(jiān)管框架等方面系統(tǒng)闡述了數(shù)字人民幣的落地方案。在試點工作方面,近年來我國已在深圳、蘇州、北京、成都等地進行了多輪數(shù)字人民幣試點工作。
能源互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)研究主要從以下幾個方面展開。姚前和湯瑩瑋(2017)、郭永偉和程傲南(2015)闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景。郭莉等(2021)、鄧茂云等(2019)闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式和相關(guān)的商業(yè)模式。吳嫻萍等(2021)則探討能源互聯(lián)網(wǎng)落地的技術(shù)方案。李鵬等(2022)則聚焦終端能源互聯(lián)網(wǎng)平臺典型應(yīng)用場景及其商業(yè)模式,文章首先從物理層、信息層、應(yīng)用層設(shè)計能源互聯(lián)網(wǎng)平臺總體框架,并以應(yīng)用層為基礎(chǔ),從數(shù)據(jù)化服務(wù)、清潔能源供應(yīng)、未來新業(yè)態(tài)三個層面劃分能源互聯(lián)網(wǎng)平臺典型應(yīng)用場景。其次,在此基礎(chǔ)上,圍繞目標(biāo)用戶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)、合作主體以及盈利模式等維度對典型應(yīng)用場景進行商業(yè)模式設(shè)計,以期促進能源互聯(lián)網(wǎng)平臺市場化運行。
能源互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字人民幣都是國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略,都是關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施和平臺,兩者離不開數(shù)字經(jīng)濟及數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及快速滲透。目前,學(xué)術(shù)界關(guān)注、研究兩者如何結(jié)合的文獻較少,本文從數(shù)字人民幣的特征分析和能源互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用場景入手,研究兩者如何相融互生。
2 數(shù)字人民幣的特征
數(shù)字人民幣在能源互聯(lián)網(wǎng)中有哪些可能的應(yīng)用場景,首先要了解數(shù)字人民幣的特征。本文通過數(shù)字人民幣與紙幣及數(shù)字人民幣與比特幣的比較來說明數(shù)字人民幣的特征。
2.1 數(shù)字人民幣與紙幣的異同
數(shù)字人民幣與紙幣的相同之處如下:⑴在價值尺度、交易媒介、價值貯藏方面,數(shù)字人民幣和實物紙幣是一樣的。⑵和實物約幣一樣,對數(shù)字人民幣是不計付利息的。⑶人民銀行不向指定運營機構(gòu)收取兌換流通服務(wù)費用,指定運營機構(gòu)也不向個人客戶收取數(shù)字人民幣的兌出、兌回服務(wù)費。⑷數(shù)字人民幣發(fā)行、流通管理機制和實物紙幣是一致的。⑸數(shù)字人民幣和實物紙幣一樣,都是央行對公眾的負債。⑹數(shù)字人民幣和實物紙幣都具有“支付即結(jié)算”的特征。
數(shù)字人民幣與紙幣的不同之處如下:⑴比紙幣安全性更高,數(shù)字人民幣使用了數(shù)字證書體系、數(shù)字簽名、安全加密存儲等技術(shù),數(shù)字人民幣錢包還支持掛失功能。⑵數(shù)字人民幣的發(fā)行流程要比實物紙幣簡單,降低了發(fā)行兌換的成本。實物紙幣的發(fā)行需要設(shè)計、印制、調(diào)運、存取、鑒別、清分、回籠、銷毀及防偽反假等流程。⑶實物紙幣的價值轉(zhuǎn)移是實物化的,數(shù)字人民幣的價值轉(zhuǎn)移是數(shù)字化的。⑷實物紙幣是完全匿名的,數(shù)字人民幣是可控匿名的。⑸數(shù)字人民幣兼具賬戶和價值的特征,實物紙幣只有價值的特征,沒有賬戶的概念。⑹實物紙幣不具有可編程的特征,數(shù)字人民幣可通過加載不影響貨幣功能的智能合約實現(xiàn)可編程性。
2.2 數(shù)字人民幣與比特幣的區(qū)別
數(shù)字人民幣與比特幣的不同之處如下:⑴數(shù)字人民幣是小額匿名、大額實名的,比特幣是匿名的。⑵數(shù)字人民幣是中心化架構(gòu),比特幣是分布式架構(gòu)。⑶數(shù)字人民幣是國家信用背書的數(shù)字貨幣,比特幣不是國家法定數(shù)字貨幣。⑷比特幣價格是會劇烈波動的,數(shù)字人民幣價格不會劇烈波動。⑸數(shù)字人民幣可離線交易,可有硬件形態(tài),比特幣不可以。
3 能源互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)字人民幣的典型應(yīng)用場景
能源互聯(lián)網(wǎng)基于幾個關(guān)鍵技術(shù)的驅(qū)動,包括風(fēng)光發(fā)電技術(shù)、先進電力電子技術(shù)(SiC、GaN)、先進儲能技術(shù)(壓縮空氣儲能、冰蓄冷熱、P2G、氫存儲等)、新一代電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和控制技術(shù)、新興輸配電技術(shù)、智能感知技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)。
能源互聯(lián)網(wǎng)時代,能源市場高度開放,市場競爭加劇,新型的商業(yè)模式不斷涌現(xiàn),電網(wǎng)企業(yè)對電網(wǎng)業(yè)務(wù)的壟斷將被打破,電力更加商品化,電力交易中心公司、售電公司、電力裝備企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司、分布式電源、微電網(wǎng)經(jīng)營者等新主體不斷涌現(xiàn)。
數(shù)字人民幣天生數(shù)字化、可編程、實時遠程可控的特性可以使源電力交易市場、現(xiàn)貨市場的交易功能比現(xiàn)在的二級市場更為強大,數(shù)字人民幣軟錢包自帶的API和SDK模式可以增強電力交易市場、現(xiàn)貨市場交易結(jié)算的定制能力、場景適配能力、資金流程控制能力、基于合約的靈活定價能力。
能源互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)字人民幣的典型應(yīng)用場景如下。
3.1 微電網(wǎng)場景
微電網(wǎng)可以分為并網(wǎng)型微電網(wǎng)和離網(wǎng)型微電網(wǎng),微電網(wǎng)具有運行方式靈活、可再生能源利用率高、環(huán)境效益好等特點,同時,微電網(wǎng)作為可再生分布式電源的有效組織形式,在解決海島及偏遠地區(qū)用電的問題上發(fā)揮著重要作用。
目前,很多微電網(wǎng)建設(shè)的主體已經(jīng)不是電網(wǎng)企業(yè),而是當(dāng)?shù)氐膹S商或?qū)嶓w企業(yè),未來有可能通過去中心化的區(qū)域能源交易沖擊電網(wǎng)企業(yè)統(tǒng)一購售結(jié)算業(yè)務(wù)。微電網(wǎng)的典型案例有舟山摘箬山島新能源微電網(wǎng)、瑞安市北龍島光儲柴互補微電網(wǎng)、福鼎臺山島風(fēng)光柴儲一體化微電網(wǎng)、珠海萬山島智能微電網(wǎng)。微電網(wǎng)既可以孤島運行,又可以規(guī)范并網(wǎng)。
在微電網(wǎng)場景下,可能涉及的設(shè)備有海流發(fā)電機、光伏發(fā)電機、風(fēng)電發(fā)電機、生物質(zhì)發(fā)電機、柴油發(fā)電機、儲能電池、功率變流器、公共電網(wǎng)母線等,可能涉及的主體有農(nóng)戶、工廠、公共事業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院等。交易模式方面,微電網(wǎng)內(nèi)部可以是P2P的能源供給,也可能是形成公共電流,在本地進行分發(fā),或?qū)⒂嚯姴⑷胫麟娋W(wǎng)。微電網(wǎng)充分調(diào)動了民間的投資,增加了社會電力供給的彈性。在微電網(wǎng)場景下,數(shù)字人民幣具有天然優(yōu)勢,一方面,數(shù)字人民幣支持多種硬件形態(tài),有多種可選的芯片數(shù)字人民幣方案,可以嵌入各種發(fā)電設(shè)備或電表中,結(jié)合配置電價的智能合約,實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)電站、社區(qū)和單戶的點對點能源市場化交易。另一方面,數(shù)字人民幣支持離網(wǎng)交易模式。微電網(wǎng)很多可能處于偏遠山區(qū)、沙漠、海島等偏僻地方,采取電網(wǎng)自動發(fā)電模式(AGC)生成的電量可以就地送入儲能系統(tǒng)儲存,但是這些區(qū)域信號覆蓋不好,如果有用戶或機構(gòu)有臨時用電需求,就可以通過數(shù)字人民幣的方式和微電網(wǎng)電源的硬件數(shù)字人民幣錢包進行離線點對點支付按需交易。
3.2 清潔能源消納場景
在清潔能源消納場景中,存在參與主體眾多、信息不對稱、峰谷電價不同、記賬維度差異等特點,現(xiàn)有交易結(jié)算方式難以滿足數(shù)字化發(fā)展條件下多元主體自主協(xié)商的交易需求。數(shù)字人民幣內(nèi)嵌電子簽名、智能合約等技術(shù),結(jié)合國網(wǎng)公司區(qū)塊鏈平臺可實現(xiàn)清潔能源消納憑證生成、簽發(fā)、流轉(zhuǎn)、交易的統(tǒng)一登記,解決清潔能源及其分布式交易過程中所有權(quán)歸屬、溯源、認定等問題。
更進一步地,數(shù)字人民幣有為電網(wǎng)企業(yè)定做“能源幣”的功能,數(shù)字人民幣可通過軟+硬錢包的模式嵌入風(fēng)+光+生物質(zhì)等清潔能源發(fā)電設(shè)備中,并由電網(wǎng)智芯公司的安全芯片中的數(shù)字人民幣智能合約進行控制,購買這些清潔能源發(fā)電設(shè)備的企業(yè)和個人只要生產(chǎn)出清潔能源并用于自用或余電并網(wǎng),就可以獲得清潔能源“能源幣”的獎勵,可鼓勵更多主體部署新能源發(fā)電,提高新能源發(fā)電比重。
3.3 超級電池場景
儲能原來是電源側(cè)自用,是安裝在電源側(cè)的系統(tǒng),但從2019年6月開始,儲能移到了電網(wǎng)側(cè),由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度,被稱作共享儲能。儲能建成后可將風(fēng)電、光伏、儲能與大電網(wǎng)深度融合,形成風(fēng)光儲多能互補調(diào)控系統(tǒng),實現(xiàn)源網(wǎng)儲荷協(xié)同調(diào)控,有助于提高電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻能力,促進可再生能源消納,增加電網(wǎng)運行的靈活性,推動以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
儲能是一種全新商業(yè)模式。光伏電站的發(fā)電高峰時段,有部分棄光量利用儲能電站存儲,在光伏發(fā)電低谷時,儲能電站向系統(tǒng)釋放電能,這部分存儲-釋放電量的收益由儲能電站和光伏電站分攤。這種方式可以實現(xiàn)三方共贏:光伏電站增發(fā)電量,電網(wǎng)提高了新能源的消納,儲能電站獲得盈利模式。儲能系統(tǒng)類似于電網(wǎng)的“超級電池”。
儲能系統(tǒng)作為電網(wǎng)的“超級電池”,已有跨行業(yè)的巨頭進入。國內(nèi)移動運營商利用成千上萬的基站電池,構(gòu)建了可以服務(wù)社區(qū)的儲能系統(tǒng)。Google X實驗室打造了Malta儲能技術(shù),Google母公司Alphabet計劃建造一個電池廠為數(shù)據(jù)中心為社區(qū)提供電力,并為社區(qū)提供儲能電力的計量裝置。蘋果公司在加州基于特斯拉的Megapack ESS電池,投資興建240MWh的電池儲能。國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團有限公司也和新能源電池巨頭寧德時代成立了國網(wǎng)時代福建儲能公司,強強聯(lián)合,加強對全社會提供儲能系統(tǒng)解決方案的輸出。
數(shù)字人民幣可結(jié)合國網(wǎng)區(qū)塊鏈科技公司的“國網(wǎng)鏈”區(qū)塊鏈平臺,為進入共享儲能的每一度清潔電力打上“電子標(biāo)簽”,讓清潔能源更方便地在電力輔助服務(wù)市場面向有清潔電力需求的企業(yè)進行交易。數(shù)字人民幣作為一種數(shù)字貨幣,還能很方便地在光伏電站、儲能電站、電網(wǎng)、電力輔助服務(wù)市場之間用于合約式數(shù)字交易、資金分割、資金追蹤和資金流向標(biāo)記。儲能系統(tǒng)十分關(guān)鍵,是綜合能源服務(wù)的紐帶,將清潔能源、企業(yè)、傳統(tǒng)電網(wǎng)有機整合起來,但是需要一個數(shù)字化的資金流,增強儲能生態(tài)的血脈流動。電網(wǎng)側(cè)儲能的建設(shè)和核心地位的增強,一方面,有賴于電網(wǎng)的主體地位及鏈接“負荷端”的優(yōu)勢地位;另一方面,需要數(shù)字人民幣這種數(shù)字經(jīng)濟時代的法定數(shù)字貨幣,充分鏈接各方,實現(xiàn)創(chuàng)新型的、自動化的資金交易分割模式,坐實扎牢儲能的商業(yè)模式。
4 結(jié)語
國網(wǎng)體系的數(shù)字人民幣應(yīng)用試點目前正在蘇州電力公司有條不紊地展開。目前蘇州電力的營銷系統(tǒng)上可以用數(shù)字人民幣繳納電費,電網(wǎng)柜面、銀行柜臺、手機APP都能用數(shù)字人民幣來繳納電費,蘇州電力本部所有柜臺都支持數(shù)字人民幣,營業(yè)廳有數(shù)字人民幣繳費終端機。此外,蘇州電力公司在試點中已突破數(shù)字人民幣的B2B支付。在供應(yīng)鏈方面,數(shù)幣支付通路已經(jīng)打通,第一步先簡化財務(wù)端流程,第二步通過區(qū)塊鏈和智能合約,把財務(wù)流程串聯(lián)改并行,項目驗收完后不要進行重復(fù)確認,通過區(qū)塊鏈并行記錄下信息,觸發(fā)智能合約,進行支付。
從技術(shù)實現(xiàn)層面來看,目前國網(wǎng)是全國最早的,將數(shù)字人民幣和智能合約結(jié)合起來嵌入到智能電表中。原先國網(wǎng)收費有兩種,前收費和后收費?,F(xiàn)在建行和國網(wǎng)合作的智能電表是離線收費,不依賴于通信網(wǎng)絡(luò)。電表有兩個數(shù)字人民幣硬錢包,國網(wǎng)公司的對公錢包和個人錢包,個人數(shù)字人民幣錢包沒錢就斷電,可以往個人數(shù)字人民幣錢包充錢,錢包是自己的,錢可以取出來。智能合約在智能電表中,智能合約通過邊緣計算每天把個人錢包的錢轉(zhuǎn)到國網(wǎng)的數(shù)字人民幣對公錢包。數(shù)字人民幣未來會和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,由物來通過智能合約的方式去做支付,主動支付,解決萬物互聯(lián)的物物支付問題。
隨著分布式光伏、風(fēng)電及其他多種能源接入電網(wǎng)和岸電、充電樁、再電氣設(shè)備多種能源消耗方式的興起。可交易能源被視為有望促進系統(tǒng)供需平衡的機制而得到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。分布式主體可直接交易互動,形成去中心化的扁平交易體系,能夠通過實時電價引導(dǎo)交易,實現(xiàn)成員收益和系統(tǒng)整體利益的激勵相容。為此,國網(wǎng)需要了解這些電力接入端、運輸端、用戶端的多元、多主體及類型多樣的交易撮合情況。數(shù)字人民幣的支付、結(jié)算和流向跟蹤技術(shù),能夠幫助電力市場從集中式的交易市場向微型化、分布式的交易市場進化。隨著數(shù)字中國的加快推進,新技術(shù)對我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的滲透不斷加快,迫切要求國網(wǎng)廣泛深入地應(yīng)用先進信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),探索對數(shù)字人民幣在“智能收費”“智能支付”“智慧金融”等場景中的應(yīng)用,不斷提高電網(wǎng)的資源配置能力、智能互動能力,以數(shù)字化推動能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
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