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物联网和区块链的融合发展

2021-01-23 09:31 次阅读

在技术领域,永远不缺新鲜的话题,物联网和区块链就是其中的佼佼者。不少人问我,把它们放在一起,是否能创造一些以前没有想过的场景,能够达到1+1》2的效果?我顺着能源行业里数字化和无碳化的两个趋势,试图回答这个问题。

如果我们抽象的看,物联网和区块链都是把物理世界转化成数字世界的手段之一。通过链接、数据存储、分析、共享、交易等手段,达到物体和物体之间的透明和安全的互动。

物联技术的核心是把设备或者附在设备上的传感器的信息,传达到其他的设备,或者通过网关传到一个大的网络上去。

不过,现实中的设备和传感器都是非常多样化的。除了通过不同的链接方式,例如各种协议的适配器来收取收据外,物联网技术要产生真正的价值,还需要提供几个分层次的高级功能,包括设备的生命周期管理(开通、关闭、更新固件)、数据存储和质量管理、涵盖机器学习(人工智能)在内的数据分析、支持应用开发等模块。

物联网平台大多是为企业或者行业运营者打造的中心化系统,主要的目标是从这些设备的数据中挖掘出价值。典型的数据应用有监控、性能提升、预防性维护等。

但是,如果要支持来自不同物联网管理的、互相不认识的大规模设备来进行对话、信息共享、交易,那么去中心化、民主化、公开透明的系统,或许是一个更好的选择。明显这就是区块链的优势了。

不过你或许会问,为什么不直接把物联网嫁接在区块链之上呢?这个是非常好的问题,也有人尝试过。有人问,为什么不用NoSQLDatabase来完全代替SQLDatabase?事实证明,强扭的瓜不甜。

绝大多数的设备/传感器,是没有存储安全身份的特殊芯片,有时候更是连TCP/IP的链接都没有,那么又怎能使它们链接到物联网上去呢?另外一个比较骨感的现实是设备生产商,一般很少会同意让自己的设备直接连到别人的网络中去,例如特斯拉必须让每辆电动车,先连接到自己的物联网平台上去,再通过平台的API,把数据给到第三方的系统。这一切证明,单单靠区块链,很难把物理世界数字化。

区块链最有价值的是数字身份证的安全管理,以及通过社区对交易/数据进行校验,并且使得数据可以追述、不可篡改。这些数据,很可能就是来自物联网平台,因为物联网平台管理了许多设备,并且可以作为这些设备的代表,在区块链上进行透明化的交易。你很容易想到,区块链的最好的应用,就是身份识别和交易所。

以下表格对比一下物联网和区块链各自的优势和劣势。它们重叠的部分其实很少,这就是它们能够产生协同效应的原因。

我们现在就要来个强强联合了。一方面,物联网平台,把对设备的理解做到极致,包括其数字孪生以及机理模型等等,往深度去做。另一方面,通过区块链,让互相感到陌生的设备们,在不需要一个中心化的机制的前提下,就能产生信任,并且能够交易和协同,往广度上做。

如果我们把中心化的物联网想象成区块链的一个节点,无数物联网通过去中心化的区块链链接起来成为一个超级大的社区,那么是不是万物就有一个民主自治的机制了呢?

在能源领域,数字化和无碳化是两个最大的趋势。

和能源相关的设备,基本上都是为物联而生,例如风机、太阳能逆变器、储能电池、充电桩、电动车、空调系统、电梯、照明、工厂的电器设备等等。它们以前都有像SCADA或者DCS这样的管理系统,一旦把它们链接起来,就能在节能、工作效率、设备健康度管理上大造文章。当然,物联网也能让这些设备在一定范围里协同起来,例如风光互补,或者电网调频调峰。

另一方面,动态的电价,本地化的电力交易市场,P2P交易的出现,使每个能源设备,从被动的管理模式,跃升到积极的市场交易者的角色中去。当然,电力市场设计和法规是这个转变中必须经过的路,但是怎样改变电网对分布式能源的管理方式,就是一个极大的考验。

对于分布式能源,电网真的是又爱又恨。爱的是它们是减少碳排放的有效手段之一;恨的是,因为分布式的体量太小,现有的管理方式放到分布式能源上面,不但不经济,而且经常是看不到管不着。因此,区块链是录入、校验和共享这些分布式能源数据的非常有效的手段。

每个分布式能源设备都具有在区块链上的数字身份。它们通过物联网对区块链的链接通道,把发电容量、实时发电、用户喜好等数据同步到区块链。这样,通过物联网对于设备在区块链上的数字身份代理,每个设备就达到了和其他设备协同或者交易的目的。

让我们看看典型的案列。

为了鼓励绿色能源的开发和使用,绿证成为了一种政府激励手段,其交易市场在全球各大洲都广泛存在。但是,绿证的发电设备身份,发电量验证、发行和交易流程和管理方法等一直是高度手动且昂贵的。这使得绿证市场不透明,成本高昂,并且大多数较小的参与者无法进入。此外,很大程度上依赖手动的市场无法支持任何更高级别的功能,例如与能源消费紧密吻合的绿证购买,或者根据碳排放地域选择性购买相应的绿色能源的绿证。

我们希望使绿证交易像在电子商务中一样简单。风能和太阳能资产等可再生能源大多数由资产所有者选择的物联网平台管理。在基于区块链的绿证交易市场中,每种资产都将通过物联网平台与区块链之间的通道获取数字身份,并通过该数字身份链接到该资产的发电量记录以及其所有权记录。这些数字身份、所有权记录和发电量记录都保存在区块链上,供所有市场参与者使用和追溯。

在这基础上,智能合约可以提供自动化的附加功能,例如将发电量转换到绿证数量/碳补贴,或者基于能源消费情况自动进行绿证购买。通过数字化身份,记录,所有权和合同,功能强大且成本低廉的区块链使可再生能源采购更加透明和方便。

更具历史意义的是,个人、公司和社区终于可以通过投资大规模可再生能源和分布式能源的组合,以与电网定价相比具有竞争力的价格切换到本地独立生产的电力,例如分布式太阳能,储能,电动车,热电联产,以及恒温器等智能设备。

在这个方案里,物联网平台代表每种资产向区块链提供资产属性和发电量读数,区块链平台提供了追述绿色能源出处的软件模块,包括绿证交易市尝证书发行、跟踪和报告系统等。

在未来十年中,电力最终用户将在分布式能源上累计花费8300亿美元,在电动汽车上花费7万亿美元。到2030年,大约三分之一的全球装机容量将位于用户侧。伴随着这一巨大的投资转移,我们预计设备互连将海啸般出现。到2030年,估计有35亿个由物联网管理的分布式能源设备与现有电网集成。

如果将这些能源资产组合在一起,将会构成低碳(无碳)、灵活、有弹性的能源系统。但是因为这些分布式的资产和客户信息分散在多个孤立的系统中,它们对于电网而言通常是不可见的。因此,许多分布式资产在很大程度上与核心系统规划和运营功能保持隔离,造成了分布式能源长期未被充分利用,没能有效地实现其潜在价值。

基于物联网和区块链构建的FlexibilityHub解决方案则释放了需求侧的深度灵活性,使电网运营商能够以其高度可信赖、低成本、可扩展的方式来挖掘客户拥有的分布式能源的巨大技术潜力。任何设备都可以基于与其他设备通过各种权限的交互来创建和验证数字身份,而不需要依赖一个单一的中央实体。之后,每个设备都可以通过区块链进行身份验证后,向“验证者”提供约定的文档或数据作为凭证,从而提交其附加属性或者声明。验证属性或者声明后,设备的数字身份将变得更加丰富和可信。设备的所有者还可以使用代理机制来委派包括物联网平台在内的其他实体代表他们进行交易。

互联网、生活服务线上化、增强现实、人工智能等技术曾经被吹捧上天,然后回落到地上站稳脚跟,真正为人类提供价值创造,解决实质问题。物联网和区块链已经经历过这个被追捧的时刻,返璞归真,现在会继续将物理世界转换为数字世界,并且通过市场的魔法来协奏各种物理设备。

如果我们正确的利用物联网和区块链的优势,我相信在诸多的领域和场景下,其结合的价值将是巨大的。能源领域正在经历数字化和无碳化,追踪可再生能源的起源和灵活利用分布式能源绝对是它们用武之地。对于之前的回答,我的回答是,1+1》2!
责任编辑:YYX

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