能源互联网中数字人民币的典型应用场景研究

毕晓蓉 王惠 李志杰

摘 要：本文在文献综述的基础上，从数字人民币的特性分析入手，结合能源互联网发展的需求和国网在推进数字人民币试点方面的实践，总结、归纳在能源互联网中应用数字人民币的典型场景，包括微电网、清洁能源消纳、超级电池等场景，并分析数字人民币在这些典型场景中的落地路径。本文从数字人民币与能源互联网深嵌的角度入手，一方面，利用数字人民币的独特优势加快能源互联网的形成；另一方面，利用能源转型和建设能源互联网的历史机遇，拓展数字人民币的应用场景，加快其落地使用。

关键词：数字人民币；能源互联网；应用场景；微电网；双碳

本文索引：毕晓蓉，王惠，李志杰.<变量 1>[J].中国商论，2023（10）：-069.

中图分类号：F822 文献标识码：A 文章编号：2096-0298（2023）05（b）--04

双碳目标要求能源行业尤其是电力行业求新、求变，其目的是持续提升清洁能源的消纳水平。推动“抓住中间、放开两头”的电力体制改革、构建新型电力系统是实现上述目标最重要的两个抓手，将为电力产业格局、电力产业链带来深刻变化。我国数字形式的法定货币——数字人民币，作为一种基础设施为上述变革提供系统性的支撑。在碳中和目标下，电力系统必须在满足可靠性的基础上深度脱碳，主要路径是两个替代——供给侧的清洁能源替代、需求侧的电能替代。一方面，催生了储能这个新主体，其在电力系统中的重要性日益凸显；另一方面，電力系统中，源、网、储、荷各子系统之间的交互从原先的单向、链式交互转变为双向、网状交互，电力系统日益多元、复杂，分布式、微型化是大势所趋，这对源、网、储、荷之间协调一致的要求极高，具有去中心化、自组织、社区化等特征的区块链技术有潜力成为新型电力系统的基础技术平台。数字人民币为精准计量源、网、储、荷这些场景中的碳足迹提供新的解决方案。未来，电力系统生成的每一度电都有可能和一定单位的数字人民币相关联，每度电都可以打上一个数字化的标签，数字人民币结合区块链、能量转换器件、电力通信技术实现从“源、网、储、荷”全流程追踪每一度电从生产、传输、存储，到用户侧的整个过程，跟踪每一度电实现的价值转移，能够更好地帮助电网企业了解电足迹。数字人民币与电足迹的深度融合，有助于进行更灵活的电网调度，锻造电网的“柔性”。

本文在前人研究的基础上，从数字人民币的特性分析入手，结合能源互联网发展的需求和国网在推进数字人民币试点方面的实践，总结、归纳在能源互联网中应用数据人民币的典型场景，并分析数字人民币在这些典型场景中的落地路径。一方面，利用数字人民币的独特优势加快能源互联网的形成；另一方面，利用能源转型这个历史机遇，拓展数字人民币的应用场景，加快其落地。

1 文献综述

关于数字人民币的研究进展，可从三个方面加以概括：数字人民币是什么？数字人民币为什么？数字人民币怎么做？

中国人民银行数字人民币研发工作组从数字人民币的法定地位、管理和运营模式等5个方面对数字人民币的内涵做了说明。姚前（2018、2019）从数字货币对现行货币体制的优化、数字货币的经济效应等方面论述了推进数字人民币的必要性。在数字人民币怎么做方面，2014年中国人民银行就成立了关于数字人民币的专项研究小组，对数字人民币的发行和业务运行框架、相关技术、流通环境、法律问题及各国发行经验等进行了深入探讨和研究。《中国数字人民币的研发进展白皮书》从数字人民币的设计原则、设计特征、运营体系的设计、钱包设计、合规责任与合规主体界定、技术路线选择、监管框架等方面系统阐述了数字人民币的落地方案。在试点工作方面，近年来我国已在深圳、苏州、北京、成都等地进行了多轮数字人民币试点工作。

能源互联网的相关研究主要从以下几个方面展开。姚前和汤莹玮（2017）、郭永伟和程傲南（2015）阐述了能源互联网的产生背景。郭莉等（2021）、邓茂云等（2019）阐述了能源互联网的发展模式和相关的商业模式。吴娴萍等（2021）则探讨能源互联网落地的技术方案。李鹏等（2022）则聚焦终端能源互联网平台典型应用场景及其商业模式，文章首先从物理层、信息层、应用层设计能源互联网平台总体框架，并以应用层为基础，从数据化服务、清洁能源供应、未来新业态三个层面划分能源互联网平台典型应用场景。其次，在此基础上，围绕目标用户、关键业务、合作主体以及盈利模式等维度对典型应用场景进行商业模式设计，以期促进能源互联网平台市场化运行。

能源互联网与数字人民币都是国家的重要发展战略，都是关键的基础设施和平台，两者离不开数字经济及数字技术的发展及快速渗透。目前，学术界关注、研究两者如何结合的文献较少，本文从数字人民币的特征分析和能源互联网的典型应用场景入手，研究两者如何相融互生。

2 数字人民币的特征

数字人民币在能源互联网中有哪些可能的应用场景，首先要了解数字人民币的特征。本文通过数字人民币与纸币及数字人民币与比特币的比较来说明数字人民币的特征。

2.1 数字人民币与纸币的异同

数字人民币与纸币的相同之处如下：⑴在价值尺度、交易媒介、价值贮藏方面，数字人民币和实物纸币是一样的。⑵和实物约币一样，对数字人民币是不计付利息的。⑶人民银行不向指定运营机构收取兑换流通服务费用，指定运营机构也不向个人客户收取数字人民币的兑出、兑回服务费。⑷数字人民币发行、流通管理机制和实物纸币是一致的。⑸数字人民币和实物纸币一样，都是央行对公众的负债。⑹数字人民币和实物纸币都具有“支付即结算”的特征。

数字人民币与纸币的不同之处如下：⑴比纸币安全性更高，数字人民币使用了数字证书体系、数字签名、安全加密存储等技术，数字人民币钱包还支持挂失功能。⑵数字人民币的发行流程要比实物纸币简单，降低了发行兑换的成本。实物纸币的发行需要设计、印制、调运、存取、鉴别、清分、回笼、销毁及防伪反假等流程。⑶实物纸币的价值转移是实物化的，数字人民币的价值转移是数字化的。⑷实物纸币是完全匿名的，数字人民币是可控匿名的。⑸数字人民币兼具账户和价值的特征，实物纸币只有价值的特征，没有账户的概念。⑹实物纸币不具有可编程的特征，数字人民币可通过加载不影响货币功能的智能合约实现可编程性。

2.2 数字人民币与比特币的区别

数字人民币与比特币的不同之处如下：⑴数字人民币是小额匿名、大额实名的，比特币是匿名的。⑵数字人民币是中心化架构，比特币是分布式架构。⑶数字人民币是国家信用背书的数字货币，比特币不是国家法定数字货币。⑷比特币价格是会剧烈波动的，数字人民币价格不会剧烈波动。⑸数字人民币可离线交易，可有硬件形态，比特币不可以。

3 能源互联网中数字人民币的典型应用场景

能源互联网基于几个关键技术的驱动，包括风光发电技术、先进电力电子技术（SiC、GaN）、先进储能技术（压缩空气储能、冰蓄冷热、P2G、氢存储等）、新一代电力系统稳定分析和控制技术、新兴输配电技术、智能感知技术、微电网技术、云计算技术。

能源互联网时代，能源市场高度开放，市场竞争加剧，新型的商业模式不断涌现，电网企业对电网业务的垄断将被打破，电力更加商品化，电力交易中心公司、售电公司、电力装备企业、互联网公司、分布式电源、微电网经营者等新主体不断涌现。

数字人民币天生数字化、可编程、实时远程可控的特性可以使源电力交易市场、现货市场的交易功能比现在的二级市场更为强大，数字人民币软钱包自带的API和SDK模式可以增强电力交易市场、现货市场交易结算的定制能力、场景适配能力、资金流程控制能力、基于合约的灵活定价能力。

能源互联网中数字人民币的典型应用场景如下。

3.1 微电网场景

微电网可以分为并网型微电网和离网型微电网，微电网具有运行方式灵活、可再生能源利用率高、环境效益好等特点，同时，微电网作为可再生分布式电源的有效组织形式，在解决海岛及偏远地区用电的问题上发挥着重要作用。

目前，很多微电网建设的主体已经不是电网企业，而是当地的厂商或实体企业，未来有可能通过去中心化的区域能源交易冲击电网企业统一购售结算业务。微电网的典型案例有舟山摘箬山岛新能源微电网、瑞安市北龙岛光储柴互补微电网、福鼎台山岛风光柴储一体化微电网、珠海万山岛智能微电网。微电网既可以孤岛运行，又可以规范并网。

在微电网场景下，可能涉及的设备有海流发电机、光伏发电机、风电发电机、生物质发电机、柴油发电机、储能电池、功率变流器、公共电网母线等，可能涉及的主体有农户、工厂、公共事业、学校、医院等。交易模式方面，微电网内部可以是P2P的能源供给，也可能是形成公共电流，在本地进行分发，或将余电并入主电网。微电网充分调动了民间的投资，增加了社會电力供给的弹性。在微电网场景下，数字人民币具有天然优势，一方面，数字人民币支持多种硬件形态，有多种可选的芯片数字人民币方案，可以嵌入各种发电设备或电表中，结合配置电价的智能合约，实现微电网内电站、社区和单户的点对点能源市场化交易。另一方面，数字人民币支持离网交易模式。微电网很多可能处于偏远山区、沙漠、海岛等偏僻地方，采取电网自动发电模式（AGC）生成的电量可以就地送入储能系统储存，但是这些区域信号覆盖不好，如果有用户或机构有临时用电需求，就可以通过数字人民币的方式和微电网电源的硬件数字人民币钱包进行离线点对点支付按需交易。

3.2 清洁能源消纳场景

在清洁能源消纳场景中，存在参与主体众多、信息不对称、峰谷电价不同、记账维度差异等特点，现有交易结算方式难以满足数字化发展条件下多元主体自主协商的交易需求。数字人民币内嵌电子签名、智能合约等技术，结合国网公司区块链平台可实现清洁能源消纳凭证生成、签发、流转、交易的统一登记，解决清洁能源及其分布式交易过程中所有权归属、溯源、认定等问题。

更进一步地，数字人民币有为电网企业定做“能源币”的功能，数字人民币可通过软+硬钱包的模式嵌入风+光+生物质等清洁能源发电设备中，并由电网智芯公司的安全芯片中的数字人民币智能合约进行控制，购买这些清洁能源发电设备的企业和个人只要生产出清洁能源并用于自用或余电并网，就可以获得清洁能源“能源币”的奖励，可鼓励更多主体部署新能源发电，提高新能源发电比重。

3.3 超级电池场景

储能原来是电源侧自用，是安装在电源侧的系统，但从2019年6月开始，储能移到了电网侧，由电网统一调度，被称作共享储能。储能建成后可将风电、光伏、储能与大电网深度融合，形成风光储多能互补调控系统，实现源网储荷协同调控，有助于提高电网系统调峰、调频能力，促进可再生能源消纳，增加电网运行的灵活性，推动以新能源为主体的新型电力系统建设。

储能是一种全新商业模式。光伏电站的发电高峰时段，有部分弃光量利用储能电站存储，在光伏发电低谷时，储能电站向系统释放电能，这部分存储-释放电量的收益由储能电站和光伏电站分摊。这种方式可以实现三方共赢：光伏电站增发电量，电网提高了新能源的消纳，储能电站获得盈利模式。储能系统类似于电网的“超级电池”。

储能系统作为电网的“超级电池”，已有跨行业的巨头进入。国内移动运营商利用成千上万的基站电池，构建了可以服务社区的储能系统。Google X实验室打造了Malta储能技术，Google母公司Alphabet计划建造一个电池厂为数据中心为社区提供电力，并为社区提供储能电力的计量装置。苹果公司在加州基于特斯拉的Megapack ESS电池，投资兴建240MWh的电池储能。国网综合能源服务集团有限公司也和新能源电池巨头宁德时代成立了国网时代福建储能公司，强强联合，加强对全社会提供储能系统解决方案的输出。

数字人民币可结合国网区块链科技公司的“国网链”区块链平台，为进入共享储能的每一度清洁电力打上“电子标签”，让清洁能源更方便地在电力辅助服务市场面向有清洁电力需求的企业进行交易。数字人民币作为一种数字货币，还能很方便地在光伏电站、储能电站、电网、电力辅助服务市场之间用于合约式数字交易、资金分割、资金追踪和资金流向标记。储能系统十分关键，是综合能源服务的纽带，将清洁能源、企业、传统电网有机整合起来，但是需要一个数字化的资金流，增强储能生态的血脉流动。电网侧储能的建设和核心地位的增强，一方面，有赖于电网的主体地位及链接“负荷端”的优势地位；另一方面，需要数字人民币这种数字经济时代的法定数字货币，充分链接各方，实现创新型的、自动化的资金交易分割模式，坐实扎牢储能的商业模式。

4 结语

国网体系的数字人民币应用试点目前正在苏州电力公司有条不紊地展开。目前苏州电力的营销系统上可以用数字人民币缴纳电费，电网柜面、银行柜台、手机APP都能用数字人民币来缴纳电费，苏州电力本部所有柜台都支持数字人民币，营业厅有数字人民币缴费终端机。此外，苏州电力公司在试点中已突破数字人民币的B2B支付。在供应链方面，数币支付通路已经打通，第一步先简化财务端流程，第二步通过区块链和智能合约，把财务流程串联改并行，项目验收完后不要进行重复确认，通过区块链并行记录下信息，触发智能合约，进行支付。

从技术实现层面来看，目前国网是全国最早的，将数字人民币和智能合约结合起来嵌入到智能电表中。原先国网收费有两种，前收费和后收费。现在建行和国网合作的智能电表是离线收费，不依赖于通信网络。电表有两个数字人民币硬钱包，国网公司的对公钱包和个人钱包，个人数字人民币钱包没钱就断电，可以往个人数字人民币钱包充钱，钱包是自己的，钱可以取出来。智能合约在智能电表中，智能合约通过边缘计算每天把个人钱包的钱转到国网的数字人民币对公钱包。数字人民币未来会和物联网结合，由物来通过智能合约的方式去做支付，主动支付，解决万物互联的物物支付问题。

随着分布式光伏、风电及其他多种能源接入电网和岸电、充电桩、再电气设备多种能源消耗方式的兴起。可交易能源被视为有望促進系统供需平衡的机制而得到各国学者的广泛关注。分布式主体可直接交易互动，形成去中心化的扁平交易体系，能够通过实时电价引导交易，实现成员收益和系统整体利益的激励相容。为此，国网需要了解这些电力接入端、运输端、用户端的多元、多主体及类型多样的交易撮合情况。数字人民币的支付、结算和流向跟踪技术，能够帮助电力市场从集中式的交易市场向微型化、分布式的交易市场进化。随着数字中国的加快推进，新技术对我国传统产业的渗透不断加快，迫切要求国网广泛深入地应用先进信息网络技术，探索对数字人民币在“智能收费”“智能支付”“智慧金融”等场景中的应用，不断提高电网的资源配置能力、智能互动能力，以数字化推动能源互联网建设。

参考文献

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