下一个万亿市场：Web3如何革新分布式能源网络？

能源市场正处在中央发电厂向虚拟电力厂过渡的阶段，Web3 将改变虚拟电力厂的游戏规则。

撰文：Domica Santoso、EO HAO，FutureMoney Group

翻译：Jingao Wang

分散能源资源（DERs）的必要性

DERs 是什么？

DERs 是较小规模（最多 10 MW）的能源发电和储存装置，位于更靠近用电地区的位置。DERs 可能与当地电网连接或不连接。

DERs 的一些例子包括屋顶太阳能（光伏）装置、风力涡轮机、电池、智能电动汽车充电器、智能电表和燃料电池[1]。

为什么 DERs 优于中央电厂？

DERs 和中央电厂并不必须互相排斥。更常见的情况是，DERs 被用作中央电厂的次要电源。

利用 DERs 的关键好处包括：

1. 提高输电效率。将发电 / 储能设备放置在更靠近消费区域的位置，可以减少输电损耗，并减少需要进一步开发现有输电基础设施的需求。
2. 提高消费者福利。DERs 使消费者能够多元化地依赖中央电网，同时降低电费，还可以将发电的能源卖回电网。
3. 提高能源安全性。在分布式较小规模的单元中，能源储存系统更具经济可行性，具有可靠的（储存的）能源来源可以应对意外的电力需求。

支持转向 DERs 的宏观因素

有几个宏观因素正在推动 DER 的采用。

社会因素

2021 年电力需求的突然增加（约 6%）使全球电力网处于紧张状态[2]。这是现有基础设施的最终压力测试，证明它们不是满足短期需求的最佳解决方案。

技术因素

大数据和云平台的发展提高了数据聚合和需求预测的可行性和效果。

可再生能源单位的效率提高（例如太阳能电池板效率提高）和成本降低（例如降低的光伏装置成本）使它们成为可行的主要和次要选项。

经济因素

该领域的市场规模巨大且不断增长，仅在美国就需要约 2.5 万亿美元来建设高效有弹性的电网（截至 2025 年）[3]。

政治因素

全球法规对可再生能源和净零气候目标的使用越来越多。

拜登政府的基础设施法案拨出了 650 亿美元用于提高电网弹性和扩大清洁能源的使用[4]。

虚拟电力厂（VPP）如何改变能源市场的运作方式

什么是 VPP

VPP 是一种软件，将分布式能源资源（DER）、中央电网、外部数据来源和消费者连接起来，从现有的能源基础设施实现卓越的电力管理。

VPP 也可以被称为 DER 管理系统（DERMS）。

通过将上述参与者聚合成有用的开放网络，VPP 可以为现有电力网络（例如帮助稳定电网和触发需求响应）和电力市场（例如收集相关实时数据以获得信息优势）提供价值。

一些关于 VPP 运营业务的关键特征包括：

• 分散的 DER 组合形成强大的网络效应。多样化的 DER 组合将使数据收集质量更高，能源灵活性更大，因为不同来源的各种好处会相互叠加。
• 依赖于实时数据。实时数据聚合是 VPP 默认具有的强大优势，因为连接设备相对现代（与现有发电厂相比）。
• 借助市场中逆向选择和能源灵活性作为最强的收入流。VPP 通过向市场交易 / 销售其实时数据和灵活能源来产生价值（和收入），而不是通过硬件销售；它们可以类比为电力市场（可再生能源）的「市场制造商」。

VPP 解决了哪些问题

能源市场是一个沉睡的行业，充满了几十年历史的孤立大型发电厂。这种过时的基础设施以及其集中的故障点构成了网络故障和缺乏灵活性的巨大风险。

VPP 缓解的主要问题包括：

• 缺乏数据控制以提高运营和交易效率。数据是新的石油，这不是一个过重的说法。这是一个净正价值的集合，例如电力市场的逆向选择和更好的需求预测 / 外包。
• 可再生能源解决方案的不可分配性。中央化农场可能并不总是可再生能源的最优 / 可行选项（例如城市地区的太阳能农场与住宅屋顶区域）。此外，存储解决方案（例如电池）在分布式小型单元中更经济可行。
• 能源生产和管理的刚性。大型中心发电厂使得生产中等量的能源来满足短期突发需求变得不可行。
• DER 孤立的本质。现有的 DER 通常对于中心发电厂是不可见的（即仅对消费者方可见），这是巨大的浪费潜力。连接到系统（VPP）的成本低，带来巨大的好处（如能源灵活性和数据提供）。

为什么现在更加相关

综上所述，DER 的采用将变得明显。除此之外，技术进步（例如 PV 单元的效率提高，PV 单元的成本降低）使得从可再生能源中生成的电力价格与传统能源的价格相比具有高度竞争力。

图 1：新型电厂的电力价格[5]

支持分布式能源资源采用的理由已经被建立起来了。然而，需要注意的是，由于其天生的孤立性，分布式能源资源无法获得最大化的利益。物联网和大数据解决方案的出现使得这些设备能够进行大规模的低成本聚合，从而将它们转化为虚拟电厂。

反思与未来展望

未来展望

分布式能源领域的远大愿景是让每座建筑都成为自己的发电厂，并参与到一个共同供电的网络中。

实现这一愿景后，中央发电厂将变得多余。当然，要实现这一目标还需要几代人的努力。但是，我们可以梦想，不是吗？

能源市场的演变

以前，中央发电厂是社会能源的唯一提供者。它们从规模经济中受益匪浅，但是它们过于僵硬，不能满足需求激增的要求。

现在我们正处于一个过渡阶段。互联网的出现、大规模数据聚合和可再生能源系统（即 DERs）与传统系统相比提高了效率。然而，可再生能源系统的孤立性只允许数据采集用于交易目的（在某种程度上是为了需求预测）。我们想表明的是，虽然现有系统比集中式系统更好，但我们目前获得的好处仅仅是对中央发电厂的弱点的剥削。

再次强调愿景，VPPs 是连接 DER、中央电网（暂时）、外部数据源和消费者的网络。VPPs 可以提高运营效率，同时促进可再生能源的采用。VPPs 的主要缺点是它们需要耗费大量的资源（时间和资本）。 

图 2：能源行业的演变

我们现有状态中存在的问题

我们目前状态的另一个令人担忧的事实是，大多数现有的「VPP」参与者都是提供标准化安装的硬件开发者。换句话说，他们是制造商而不是云解决方案。

他们从 DER 中获取数据并使其具有价值。

然而，他们并不是真正的 VPP。他们的主要收入来源来自硬件（和开发者）费用，而不是提供灵活能源和细粒度数据的新价值。

Web3 如何改变 VPP 的游戏规则

VPP 的主要挑战

VPP 很棒。但是要达到可盈利的规模是困难且昂贵的。

以下是建立 VPP 时的主要挑战： 

图三：网络效应的价值成本比较[6]

• 不舒适的定位。相比于集中式的对应物，DERs 在规模经济上处于劣势，每增加一个节点到 VPP 网络都会产生线性成本。然而，按照 Metcalfe 定律，由一个额外的节点带来的价值是指数级别的。要达到指数级价值>线性成本的点需要大量的时间、资源和管理。
• 高采用率。VPP 保持盈利的解决方案是实行高采用率，这是可以理解的，因为现有的 VPP 作为商业机构运作，而不是网络。但是，这是不符合直觉的，因为它削弱了 VPP 扩大规模和提高其潜在谈判能力的能力。
• 无法获取低成本节点。管理数万个节点（利益相关者）的困难以及其不吸引人的单元经济学使它们无法进入零售 / 生产者领域（因为它们被认为是「低成本」节点）。

总之，现有的 VPP 解决方案无法挖掘一个巨大的市场。在管理利益相关者和单元经济学方面的规模障碍使得 VPP 难以在能源行业中真正改变游戏规则。以美国建立高效的基于可再生能源的电网市场为例，其估值高达 2.5 万亿美元[4]。

Web3 基础设施如何进入方程式

将 Web3 基础设施（尤其是代币激励）加入到混合中解决了上述挑战。

通过奖励利益相关者代币（代表灵活能源网络的「份额」/ 上行），单元经济学再次变得有吸引力。

对于 VPPs，构建节点的初始成本可以通过代币激励来补贴。代币用于引导网络增长或解决「冷启动」问题，直到网络效应的价值克服了规模经济的不足之处。

对于设备所有者（机构和零售商），早期的「供应商」通过获得更大的网络上行来获得激励，而后来的「供应商」则从一个大型灵活能源网络的集体谈判能力中获益，而不会承担巨大的风险。

对于投资者（纯代币持有者），他们可以投资于一个灵活的能源网络的流动所有权。

Helium 案例

在 DePIN（分散式实物基础设施网络）领域，已经有一个先驱证明了供给方的可扩展性。他们建造了全球最大的 LoRaWAN 网络，拥有近 100 万个节点。尽管由于缺乏需求，对该网络的可持续性存在疑问。

现在，代币激励的 VPP 处于一个黄金时期。借鉴了 Helium 的过去经验，基础社区教育已经完成，引入代币激励的 VPP 不会遇到太大的阻力。此外，监管和社会支持 VPP 优于 IoT 网络。除此之外，真正的需求也存在。

Web3 如何实现更优越的 VPP 模型

VPP 和代币如何相辅相成

 图 4：VPP 和代币如何协同工作

使用 DePIN 的供应方和需求方参与者的思维模型，我们可以将 VPP 网络的关键参与者抽象为图 4 所示。

供应方参与者包括生产站点、存储系统、数据源和消费设备（例如，需求响应的智能电表）。

需求方或网络用例包括电网稳定、直接向消费者提供能源、需求响应解决方案以及利用数据在能源市场上获得逆向选择。

代币作为激励 / 奖励发放给供应方参与者，以鼓励他们为网络做出贡献。在需求方，代币用于支付网络提供的服务 / 价值。

理想情况下，会向供应方发放逐渐递减的基准代币，以推动增长和激励他们的活动。通过适当的代币设计，网络服务 / 价值的需求增加将转化为更高的代币价格。

新进入这个领域的人经常会问：「为什么不直接用现金支付供应方参与者呢？」用现金替代代币仍然可行，对吧？

使用代币而不是现金的一些主要优点包括（可以广泛适用于 DePIN 领域）：

• 项目方融资更容易。无论如何，用代币而不是现金奖励参与者的成本都会更便宜。代币可以看作是未来的负债，而提供现金则是实现的负债。拥有一项负债，一旦网络经过增长阶段就会成熟，这对项目和投资者来说是毫无疑问的。
• 调整所有利益相关者的激励和所有权心态。为每个参与者提供代币，代表网络未来的增长潜力，将更好地调整参与者的利益。想象一下，如果房主每个月得到 100 美元，只能看到网络未来价值达数十亿美元。如果他们提供代币，他们将尽力确保网络成功，因为这意味着资本收益。他们成为投资者而不是承包商。
• 利用加密货币进行跨境小额支付。将每个网络参与者连接起来的成本和复杂性会消耗奖励，特别是当它涉及汇款时（在我们的情况下不是最相关的）。
• 5.2. 代币经济的飞轮效应

图 5：代币经济的飞轮效应

正如前面提到的，VPP 网络的网络价值随着其节点数的增加呈指数级增长（根据梅特卡夫定律）。更多的供应端参与者（节点）将允许更高的能源生产灵活性，并增加聚合数据的细化程度。

代币驱动的 VPP 类似于供应驱动的企业，它们通过激励连接来扩大 / 招募供应，然后寻求市场需求。一旦网络的规模带来了价值，就开始进行货币化。

需求方参与者会为网络带来的价值进行补偿。实际的收入被带入到网络中，有效地使代币捕获网络的价值。

循环开始。产生更多的收入使得用户更有兴趣参与供应端，进而再次增加网络的价值。

预见到的风险和缓解策略

投资和建设该领域都伴随着其自身的风险。

监管和商业

能源行业在地理上受到限制，特别是可再生能源领域。自然而然，该领域的策略也将受到地方的影响（例如，税收补贴、监管结构、能源来源的分配等）。这限制了一个项目的可寻址市场或可扩展性。不管有何种限制，支持一个国家 / 地区的能源仍然是一个巨大的市场。

为了最好地适应这样的本地化风险，应该分阶段进行区域扩张。

该领域的新生性

该领域的新生性增加了交叉困难度并使轨迹变得模糊。例如，区分 VPP 和智能电表网络并不是非黑即白的。各种现有项目将自己宣传为 VPP，而实际上只是数据网络。

在 VPP 是最终目标的情况下，应特别关注团队的进展和策略，以持续评估方向。

代币经济设计

在 DePIN 和加密货币领域中，代币经济设计本身就是一门艺术。处理物理基础设施只会增加难度（例如，计算物理资产的平均回报期、根据节点数量降低基线排放、如何平衡实际收入和激励等）。更糟糕的是，代币设计不当的风险会导致项目经济出现下行螺旋。

为了解决代币设计的问题，首先必须设定一个适当的目标。代币设计（以及项目）的目标应尽可能专注于需求捕捉，而非网络增长。

行业中的关键参与者

撰写本文时，行业中有两个关键参与者，即 React Network 和 Arkreen Network。

它们的最终目标非常相似，可以抽象为未来价值网络（例如 VPP）所构建的基础设施 / 数据层。

它们的市场营销策略差异很大。React Network 首先以消费（例如 EV 充电器、智能电表）和存储（例如电池）为目标，而 Arkreen Network 则专注于光伏发电节点。此外，Arkreen Network 还正在构建一个直接使用网络的用例，即基于区块链的可再生能源证书（REC）市场。

同样，每个需求方费用分配模型（以及代币经济设计）也各不相同。React Network 表示，从需求方获得的任何代币都将返回国库，遵循 Placeholder 的回购和制造模式。而 Arkreen Network 的模式则更加明确，分配给供应方（80%）、DAO 国库（10%）和燃烧（10%）。需要注意的是，代币设计通常可以通过共识来改变，其成功仅能随着项目的成熟而得到衡量。

图 6：React Network 和 Arkreen Network 的分析

结论

为什么您应该关注 DER、VPP 及其与 Web3 基础设施的协同作用？

简而言之，以下是我们（以及您）看好该领域的原因：

• DER 是不可避免的新时代。所有宏观因素都支持这种转变。技术进步降低了转换成本，并提高了 DER 系统相对于中央化 incumbents 的优势。
• VPP 是这种（第一个）时代的理想商业模式。VPP 以网络效应为其护城河。VPP 是可扩展的，运作高额合同，尽管面临本地化和高客户集中风险，但通常具有比其客户更高的议价能力。
• 利用 Web3 基础设施（尤其是代币激励）解决了 VPP 扩展过程中的许多痛点。通过将 Web3 与 VPP 集成，可以实现利益协调、更容易的融资计划和引导网络增长。

最重要的问题

考虑到该领域中没有项目达到可观的规模，以下是尚未得到回答的关键问题：

• 项目 / 网络如何与监管机构和当地商业伙伴合作？
• 我们如何为供应和需求方参与者提供优越的产品体验？
• 我们如何设计和实施可靠且可持续的代币模型？

以下是幻灯片（英文版）的 Google Drive 链接：

Web3-Enabled Decentralized Energy Networks.pdf

以下是长篇文章（英文版）的 Google Drive 链接：

A Primer to Web3-Enabled Decentralized Energy Networks.pdf

谢谢您的阅读。我们很乐意听取创始人、投资者和思想领袖在这个充满前景的领域的意见。

FutureMoney Group 简介

我们是 FutureMoney Group（FMG），一家投资于加密货币和 Web3 初创公司的风险资本基金。自 2017 年以来，我们一直是该领域的积极参与者，资产管理规模超过 5000 万美元。

我们的核心投资理论围绕公共区块链的主流应用展开（即我们看好区块链的应用前景）。这些应用可以是游戏化的现实世界体验，也可以是由 Web3 启用的崭新现实世界体验。

DePIN 如何符合我们的投资理论

我们一直对 DePIN 领域非常感兴趣，尤其是 Web3 启用的分散式能源网络空间。

DePIN 是一个广泛涉及现实世界并针对非加密货币用户的加密货币领域。虽然并不是最受欢迎的方向，但我们坚信 DePIN 将成为加密货币普及的前沿。

DePIN 通过实现技术改进和商业模式改进（即改善单元经济）赢得了传统系统的优势。虽然后者更有价值，但两者在向非加密货币人士、机构和最重要的监管机构展示区块链和代币经济的优势方面同样重要。

参考文献

[1] https://www.aemc.gov.au/energy-system/electricity/electricity-system/distributed-energy-resources

[2] https://www.iea.org/news/surging-electricity-demand-is-putting-power-systems-under-strain-around-the-world

[3] https://www.mckinsey.com/industries/electric-power-and-natural-gas/our-insights/net-zero-by-2035-a-pathway-to-rapidly-decarbonize-the-us-power-system

[4] https://www.pwc.com/us/en/services/consulting/cybersecurity-risk-regulatory/library/infrastructure-investment-jobs-act/modernizing/energy-utilities-infrastructure-bill.html

[5] https://ourworldindata.org/cheap-renewables-growth

[6] https://medium.com/evergreen-business-weekly/the-power-of-network-effects-why-they-make-such-valuable-companies-and-how-to-harness-them-5d3fbc3659f8