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高盛区块链79页完整报告:从理论到实践!【中文版】

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投资组合经理之摘要

现在硅谷和华尔街都为了区块链着迷,逐渐忘记了作为其技术源头的比特币。但对其潜在应用的讨论仍十分抽象和深奥。焦点在于使用分布式账本建立去中心化市场,并削弱现有中间商的控制权。

但区块链的潜力比这种单薄的说法来得更加细致也更加深远。从理论到实践,我们探索一系列特定的真实世界的应用场景,涵盖各类市场和产业,包括休旅业、能源、房地产和金融。我们阐明区块链的特性最适应现有的哪些商业问题,并量化其如何改变产业现状。我们突出展示那些将探索或赋能这一进程的私有和上市企业——并分析区块链可以创造哪些新的利润池,或是破坏哪些旧的利润池。

值得注意的是,在这些应用中,区块链不仅仅在于去中间商化。某些情况下,区块链会对现有市场和参与者造成破坏作用,而其他情况下,它有望能通过减少劳动密集型流程、消除重复劳动而减少成本。某些情况下,它可以触及之前未开发的资源供应而创造新的市场。相同的思路是,赋能一个本质上全新的、可以被多个组织采用的数据库技术,区块链可以构筑解决问题基础、或是能抓住那些现有体系无力实现的机会

(区块链和运行原理简介,见后续章节)

区块链简介

什么是区块链?

区块链的核心潜力在于分布式数据库的特性及其如何助益透明、安全和效率。过去,机构们使用中央数据储存库来支持交易流程和计算。对数据库的控制权在其拥有者手中,后者管理着对数据库的访问和更新权限,这限制了透明程度和可扩展性,也使得外部人士难以确保数据记录没有被操纵。由于技术限制,分布式数据库基本上是不可能实现的。但随着软件、通信和加密技术的进步,现在一个跨组织的分布式数据库变得可能了。

区块链最纯粹的应用形态——比特币用它来建立和追踪加密货币单位——是一个共享的电子交易账本,以一个抗干扰的、对所有人公开可见的链条形式,由全网参与者共同记录和验证。许可制或私有变种会在此之上增加一层特权,以决定谁可以参与到这个链条上——而我们预期大多数的商业应用都会使用某种形式的许可制模型。

(我们在最后章节收录了正在为现实世界中区块链的应用铺平道路的50个私有企业和10个上市企业。)

区块链有什么好处?

我们相信区块链透明、安全和效率的特性会使得它尤其适合那些被低效率拖累的企业转型、适合为基于分布式市场和技术的新商业模型赋能。区块链并非万能药,也不是破碎商业流程的替代品,但我们相信它特别适合应对如下问题:

(我们将在7个不同的应用案例中量化区块链的价值主张,找到可观的市场机会。我们在后续章节总结每种应用场景的潜力。)

从理论走向实践:7个案例分析

从理论走向实践:真实世界的应用场景与收益

当我们在真实世界的场景中考量这些应用时,金钱回报变得显而易见。我们就7个实际的商业问题进行案例分析,它们都将从区块链的完整价值主张中获得收益:共享经济中,构筑多方间的“信任”(P2P旅馆业);更好地管理美国国家电网的供应、需求和安全;验证一笔房产证明;清算和结算证券交易;与反洗钱和“知晓客户”管理规定的合规性。

(我们会阐明一个基于区块链的、去中心化的能源市场是什么样子——而它将于现有的公用事业模型有何区别——在【第24页】。)

区块链何时能成气候?

我们预计在接下来的2年中见到早期技术原型,2-5年后见到有限度的市场应用,而5-10年内会有更大范围的市场接受度。我们相信聚焦客户的共享经济和社交媒体企业会在更短的时间内开始实施基于区块链的身份与声誉管理系统。在资本市场上,我们预计在接下来2年内见到早期的原型产品,但范围有限、参与者数量也有限。更广泛的市场接受度可能需要10年时间,这是基于所需的监管和诸如美国现金证券市场这样的大规模市场上众多的参与者数量。

会出什么问题?

和任何新技术一样,在真实世界中应用区块链会涉及很多挑战。我们将某些最为严峻的挑战如下列出:

区块链应用概览

区块链独特的性质使得它不仅有潜力优化现有市场,也有能力重构市场和创造新市场。如下,我们总结了5个例子,特别展示了精选的正在现实世界中探索和赋能区块链的私有和上市企业。

创造新市场

共享经济:住宿

至2020年,30-90亿美元的美国市场订房费用增量

区块链能做什么

简化身份和声誉管理。区块链可以安全地储存和整合用户的在线交易信息,并检查身份验证和支付认证的历史记录——使得各方建立信任更容易。这样的信息可以优化交易流程,增强历史记录质量。

精选赋能者:Airbnb, HomeAway, FlipKey, OneFineStay

受到威胁者:酒店业

“创造性破坏”重构市场

智能电网

新的、价值25-70亿美元的美国分布式能源市场

区块链能做什么

为去中心化能源市场赋能交易能力。区块链可以连接本地的能源生产者(比如有太阳能板的邻居)与该地区的消费者,使得分布式的实时能源交易市场成为可能。一个区块链驱动的市场也能增强电网安全性、刺激智能电网科技的应用。

精选赋能者:TransActive Grid, Grid Singularity

受到威胁者:公用事业公司

优化现有市场

房地产产权保险

美国每年20-40亿美元的成本节约

区块链能做什么

增加效率、减少风险。用区块链记录房产信息,产权保险业者可以更轻松地获得清算一项产权所需的信息。而账本的抗干扰性可以帮助减少新兴市场的房地产欺诈问题。

精选赋能者:BitFury, Factom/Epigraph

受到威胁者:产权保险人

现金证券(股权、再回购协议、杠杆贷款)

每年全球110-120亿美元的成本节约

区块链能做什么

缩短结算时间,节约对账成本。使用基于区块链的系统可以显著缩短交易的结算时间,甚至是从几天缩减到数小时。这也可以帮助减少全流程的资本需求、运营成本和托管费用。

精选赋能者:Digital Asset Holdings, R3CEV, Chain.com, Australian Securities Exchange, itBit, Axoni, Ripple

受到威胁者:托管银行和清算所

(如果其他资本市场,如外汇交易、场外衍生品交易和大宗商品交易市场应用区块链,则会有更多的成本得到节约。)

反洗钱合规性

每年全球30-50亿美元的成本节约

区块链能做什么

增加透明度和效率。用区块链储存账户和支付信息可以增强数据质量,减少被错误划归“可疑”交易的数量。

精选赋能者:SWIFT与其它

受到威胁者:特殊合规性软件商

精选私有与上市企业资料

我们在【第81页】提供更具体的、针对正在研发区块链应用的私有企业的讨论。我们也特别介绍了数个正在驱动区块链发展的上市企业,包括澳洲证交所(ASX)、IBM、埃森哲、Visa、Mastercard、纳斯达克、纽约梅隆银行、道富银行、北方信托和Overstock.com

什么是区块链?

区块链是一种本质上全新的数据库技术,极其适合应对一些特定的挑战。过去,机构们使用中央数据储存系统来支撑交易流程和计算。但出于一些技术和安全因素,机构之间极少共享数据库。区块链是一种共享的分布式数据库,记录各方交易,增强透明度、安全性和效率。

区块链可以按以下顺序解析:

区块链 是:

一种数据库 (数据库的备份由多个地点或节点保存)

记录交易 (两方或多方)

划归区块 (每个区块包含交易细节信息,如卖方、买方、价格、合约条款和其它信息)

全网 通过组合共同交易信息和特定两方或多方的独有签名加密 验证 。如果所有节点都写入同样的结果,交易就是有效的。

并加到之前交易的链条上 (只要区块得到验证)。如果区块是无效的,节点间的“共识”会纠正不相容节点的结果。

(区块链是一种共享的分布式数据库,记录各方交易,增强透明度、安全性和效率。)

图表1:图解区块链上单个区块如何建立和验证。

来源:高盛全球投资研究

图表2:区块链账本被复制到多个地点(此处为简便只展示6处),每个节点持有自己的备份,并依据新的交易数据单独更新。我们展示了3个连续的交易。前两个交易中,数据和签名信息被所有6个节点通过匹配的“哈希”值正确验证。但Location#5节点5 的Transaction#3交易3的哈希值与其他节点不匹配,将被其他节点通过“共识”纠正。

来源:高盛全球投资研究

相对于传统中央数据库,区块链有着以下优势:

图表3:区块链账本分布于多个地点,每个都通过数据连接互联。如下图解了一个包含特定数量可信方的“许可制”区块链:

来源:高盛全球投资研究

区块链:公共还是私有?

我们预计私有的、或是“许可制”的区块链会占据商业应用领域的主流。比特币使用的分布式账本是一个公共账本,可以由任何希望交易的人进行读取和写入,这样的公共交易工具非常适合互不认识的陌生个体。事实上,比特币账本的公共特性也是分布式数据库最吸引人和最新奇的功能。但对于许多大容量商业交易(比如,对手方之间进行的证券交易或供应链上的商业伙伴之间共享信息),信任已然建立——而且很多情况下他们更需要交易的隐私性。私有或“许可制”的区块链和公共区块链的逻辑是一样的,至少任何希望访问区块链的人都必须先被验明身份是否在一份预先验证市场ID列表上。我们认为商业区块链应用的绝大多数——尤其是资本市场——都会使用私有或许可制区块链。

数字化区块链机会

智能电网

9%

这是中心化电站和终端消费者之间的电力传输损耗占比。区块链将通过一个去中心化的实时能源市场连接本地生产者和消费者,减少长程传输需求,也就削减了中心化供应模型的固有缺陷。(【第24页】)

浮动市场

16%

区块链会为美国现金证券市场减少的总成本占比。我们预计全球的资本市场都存在类似的成本削减机会。(【第45页】)

信任但要验证

30%

这是在美国房地产交易中,房产证明被认为“有缺陷”的比例,因此需要进行劳动密集的清算流程。区块链可以简化验证程序,减少相关的保险精算风险——也就会节省消费者保费约30%。(【第32页】)

产权保险人的运营成本:潜在节省达30亿美元

客房服务

5亿

这是我们预计到2020年P2P住宿业会为全球本行业增加的每房晚供应数。区块链可以通过提供安全的身份和声誉管理加速其增长。

假阳性

99.9%

这是进行人工复查后,“可疑”金融交易最终被认定为误报的比例。其主要成因是糟糕的数据质量——而一个抗干扰的分布式账本正好可以弥补。(【第73页】)

净节省

500亿美元

部分由区块链赋能后,再回购协议市场从中心化清算和净额结算中节省的资本开支。(【第56页】)

案例分析1:声誉管理助益共享经济

我们相信区块链可以通过身份和“声誉管理”系统推动加快共享经济的发展,使得用户可以通过验证他们的身份和历史记录来“证书化”自己。共享经济将之前未开发的私有资源——如Uber之于汽车和Airbnb之于房屋——开发了出来,已经开始展现对全行业的颠覆能量。但是,用户验证和声誉管理对于旅馆业是非常头痛的。一个安全、抗干扰的、基于区块链的系统可以让用户更轻松地证书化自己,为顾客和房主提供同样的便捷性和安全性,因而加速行业发展。在本案例分析中,我们进行概念性的敏感度分析,解释为什么有这样一个机会:到2020年,Airbnb的订房费用会有累计27亿到92亿美元的增长,而美国酒店业的潜在每间可销售房收入RevPAR会受到800-1200bps的负面冲击。

机会如何?

共享经济的基础是通过实时监控可用资源和应对需求实时调整而实现资产最大化利用。和汽车这类资产相比,旅馆业时效更长(通常多日或多周居留),也更个性化(取决于睡眠、居住质量和房主本人的维护工作),所以决策周期对房主和顾客都更为复杂。房主与顾客之间的信任水平越高,顾客租房(更快的采用率)意愿越大,房主愿意租出给特定顾客的意愿也越大(更好的资产利用)。通过安全地证书化房主和顾客的信息,确保声誉信息的准确性,区块链可以优化P2P旅馆业的客户体验,增强安全感和信任度。

最终,我们可能会迎来一个“社交区块链”数据库,聚合所有的社交证书和先前交易记录信息,高效地帮助用户在不同的商户平台之间展示他们的“社交与信任证书”。我们认为区块链可以帮助P2P旅馆业网站(Airbnb、HomeAway、FlipKey、OneFineStay等)加速他们的增长率,也相应地对酒店业产生重大影响。我们的旅馆业分析师Steven Kent如下举例,对Airbnb-酒店业影响做出分析(酒店业竞争对手的名单变长了:新的Airbnb分析增加了我们对供应的关注点,2015年10月1日)。

图表4:Airbnb增长强劲,使用区块链则更快。
Airbnb全球房晚数(百万)

图表5:P2P住宿渗透率增长势头良好
熟悉P2P住宿网站和去年使用过的回答者百分比。
调查人数2000.

来源:高盛全球投资研究

痛点何在?

尽管P2P旅馆业已经处在急剧上升的轨道上——就市场知名度和接受度而言——我们认为区块链可以增强交易流程的安全性、质量和效率。声誉管理和安全顾虑仍是P2P旅馆业市场接受度面临的重要挑战,也正是我们认为区块链可以着力之处。

图表6:熟悉P2P住宿网站的人中,年轻人更可能去使用它们。
去年使用过P2P住宿网站的回答者百分比,平均为54%,15年4季度。

图表7:熟悉P2P住宿的人中,高收入人群不太可能使用它们。
去年使用过P2P住宿网站的回答者百分比,平均为54%,15年4季度。

图表8:男性较女性更有可能使用P2P住宿。
去年使用过P2P住宿网站的回答者百分比,平均为54%,15年4季度。

图表9:如果人们体验过P2P住宿,再转回传统酒店的可能性减半。
问题:考虑到诸如价格、地点和质量等问题,你更青睐P2P住宿还是传统酒店?(深色体验过P2P住宿,浅色体验过)

来源:2000名美国消费者调查——高盛全球投资研究。注意:样本限于去年至少旅行过一天的熟悉P2P住宿的人群。“体验过P2P住宿”是指过去5年内至少体验过一次。

目前生意是怎么做的?

P2P旅馆网站(Airbnb、HomeAway、FlipKey、OneFineStay等)都是让人们登记、寻找和租用公寓和房屋整体的在线市场。举例而言,Airbnb提供191个国家超过200万条房屋信息,已经接待过6000万顾客。这个平台已经在优化旅馆租赁一站式流程方面非常成功了。其他服务方面,P2P旅馆网站验证房屋信息,建有短讯交流系统让顾客和房主沟通,并管理一个平台用来收支款项。

  1. 预订:登录之后,顾客可以根据所选城市浏览不同的旅馆。网站包含房屋可用性信息,包括价格、社区细节,查看之前顾客的评价。预订过程中,顾客和房主会短讯交流,而这会极大地延长预订流程。
  2. 交易流程:顾客预订之后,他们必须预付整个行程的费用。Airbnb的政策是在顾客入住后24小时内支付款项给房主。
  3. 评价:Airbnb目前的架构下,房主和顾客可以留下500词的评价,这些评价记录对所有用户可见。

为房主和顾客确保质量和安全:P2P旅馆网站的用户目前依赖3种工具评估交易对手方的质量和确保个人安全:(1)人工或自动的ID信息验证;(2)用户资料和评价;(3)预订前的短讯交流。使用全部这些工具可以达到较高的质量和安全标准,但我们认为本网站可以从更高层次的、与其他社交平台的整合,以及跨平台追溯既往交易历史中获益。我们认为区块链最终会成为社交和商业交互的登记信息库,使得用户可以在不同的市场上展示自己的信用证书。

区块链如何派上用场?以Airbnb为例

我们认为区块链可以增强平台用户质量,因而使得全网更加安全,增加需求和供应。区块链可以在P2P住宿流程中的每一个步骤都发挥作用,从预订到支付、再到评价。以Airbnb举例,我们的分析认为即便是增长率的小变动也会对可销售房间数和费用造成重大影响。

图表10:区块链为P2P住宿流程的每一个步骤都进行优化

目前体验 区块链增强后
预订 • 人工输入政府签发的ID信息
• 顾客依赖图片和与房主短讯交流
• 房主依赖顾客既往评价记录和短讯交流
• 政府签发的ID安全储存并验证
• 顾客和房主依赖完全得到验证的评价
支付 • 人工输入信用卡信息
• 入住后24小时放款给房主
• 安全储存ID关联的支付证书
• 按“智能合约”条款放款
评价 • 顾客和房主互留评价
• 评价的作者难以追溯
• 负面评价可删除
• “水军”评价存可能
• 依靠电子签名写评价
• 评价验证需要既往交易记录
• 评价可追溯,不会消失

来源:高盛全球投资研究

图表11:区块链使得用户可以安全地将身份和支付证书相关联,并附上电子声誉信息(自得到验证的评价者),这可以帮助校正用户的可信度。

2016年4月,Airbnb收购了一家区块链技术公司ChangeCoin. 在2016年3月与伦敦金融城早报的访谈中,Airbnb的CTO Nathan Blecharczyk表 示Airbnb正在考虑使用区块链技术来管理声誉信息,他说:“就Airbnb而言,你的声誉就是一切,而且我认为这只会越来越重要,”“我们会检索所有的指标来判断一个人是否声誉良好,也会有一些更加新颖的指标加入到我们的检索引擎中。”鉴于精准判断P2P旅馆业对传统酒店业的冲击是有困难的,我们的敏感度分析展示的例子是P2P旅馆业获得普通的市场接受度之后(以Airbnb为例),对酒店业会产生怎样的影响。

我们认为区块链会在如下方面助益P2P旅馆业:

预订

支付

评价

机会量化

图表12:2020年,Airbnb可能坐上旅馆业的头把交椅。
2015年12月,前10的酒店公司

图表13:Airbnb继续扩张
Airbnb可售出房晚占全部全美房晚的百分比

我们的敏感度分析指出,区块链可以加速Airbnb的增长,在基准场景基础上,全球预订费用增长可能从2015年的13%到2020年的46%. Steve Kent在2015年10月1日的报告中指出,我们的分析表明Airbnb可以在2020年达到5.06亿房晚。我们认为,区块链带给Airbnb的许多潜在收益关乎用户对信任和安全感的认知——用户信心的增长可以带来更快的市场接受度增长:

  1. 在决定是否要租赁公寓或房屋中一间房间时,安全是顾客的首要考虑因素。结合房主的社交图表信息(尤其是涉及与顾客的共同点时),顾客信心会得到增长,带来更高转化率。
  2. 评价质量和数量在许多在线市场都是早已固定的商业催化剂,而许多潜在顾客都对大多数现有网站的欺诈性用户评价有所耳闻。通过增强评价质量(包括通过检查交易数据和已知ID来消除错误评价),并将这些改进之处告知用户,我们预计顾客和房主都会对评价增强信心。
  3. 预订速度和便捷性对于P2P旅馆网站呈现竞争性动态,尤其是相对于能够即时预订传统酒店的在线旅游网站(OTA)而言。我们认为,可以假设,通过缩短问询和确认之间的时间间隔(自动化ID证书验证),P2P旅馆业相对于现有系统的转化率会得到提升。

因此我们提供基于一系列加速场景中增长率所受影响的敏感度分析——要承认,可能存在多种情况。总的来说,我们认为可以假设上述了3个因素可以加速供应和利用率的增长。依据我们对Airbnb的现有增长预期(年65%),我们选择了多个增长场景(200-600bps或是比现有增长率假设快3%-10%),解构潜在影响。尽管我们认识到得到精确的影响评估非常困难,但这些数字应该是处在合理范围内的。这是因为我们的调查数据(图表6-9)显示顾客对P2P住宿的偏好从2%(对于没有使用过P2P住宿的顾客)提升到体验后的36%,这表明提高新老顾客的便捷性、降低他们已知的风险,将会对增长率有正面贡献。举例而言,如果比较200bps更快的年增长率场景和2020年6.25亿房晚的基准场景(也就是在基准场景基础上加快了23%),2015年到2020年的增量房晚大约是290,000房晚,而对美国传统酒店业的每间可销售房收入(RevPAR)的负面影响总共是800bps. 如果是用600bps的场景来比较,总共的负面RevPAR影响会达到1200bps.

图表14:全美房晚供应增长率(Airbnb和美国酒店业)——可归于Airbnb的对比酒店的

图表15:在600bp的场景中,相较于基准场景,区块链会令美国酒店业受到的RevPAR影响翻一番。
Airbnb增长率和对美国酒店业的影响——区块链场景(200bps、400bps、600bps)

图表16:在区块链600bps增强场景下,我们预计Airbnb的全球预订费用会有46%的增长。
Airbnb全球和全美预订费用(百万美元)——2015-2020

谁会被颠覆?

更快的P2P住宿市场接受度可能会加剧酒店业供应与定价的动态关系。正如Steven Kent在2015年10月1日报告中(酒店业竞争对手的名单变长了:新的Airbnb分析增加了我们对供应的关注点)指出的,我们认为P2P旅馆网站,如Airbnb、HomeAway和FlipKey会削弱传统酒店的定价权,对休旅酒店和专注提供低附加值产品的经济型酒店有着更大的冲击。相反,高端奢侈酒店不会受到来自P2P网站太大的冲击,他们的顾客群体更加忠诚,对每次消费的高质量体验的连贯性有更多要求(而P2P住宿可能永远也做不到这一点)。

我们相信区块链可以对P2P住宿的市场接受度产生有着深远意义的影响,受以下几点驱动:

图表17:全球订房收入2020年在600bps场景中会接近1020亿美元,基准场景则只有约560亿美元。
Airbnb全球和全美订房收入(百万美元)——2015-2020

图表18:RevPAR压缩——美国酒店业

面临的挑战

隐私顾虑:我们认为,这个案例中,区块链应用的最大障碍之一就是对失去消费者隐私的认知。实际上,区块链系统会聚合用户ID、支付信息、声誉、过往交易记录和评价。我们需要指出,许多电子商务平台早就习以为常地这么做了(亚马逊、Expeida、航空公司网站),而且方式非常不安全(简单的密码控制)。但我们认为消费者对于一个分布式数据库储存他们的敏感个人信息和财务信息是有顾虑的。最终,我们相信,随着时间的推移,区块链技术解决方案背后的高强度安全性会最小化这些障碍。

案例分析2:用区块链构筑分布式智能电网

在接下来的数十年中,我们预计国家电网会从现有的中心化公共事业模型向着融合更多去中心化资源、实时报价系统和更紧密匹配需求和供应的方向进化。这个进化的核心是通过智能电表、智能装备、可再生能源和能源储存的结合实现电网的现代化,我们预计这个过程中会产生数千万甚至上亿个去中心化节点,这些节点不仅能够收发数据,也能执行P2P交易。我们认为区块链技术将在促进沟通、交易和数百万个交易对手方之间的安全性方面发挥重要作用。在我们看来,区块链会带来一个去中心化的能源市场,不仅极大地推动分布式能源方面的投资活动,也会将25-70亿美元的电力收入再分配给新的市场参与者(也就是说不再是给公用事业公司)。

机会如何?

公用事业公司垄断了美国的电力市场。传统的公用事业模型在美国每年产生超过3600亿美元的电力收入——这个基于地区性公用事业垄断者的模型在过去的一个世纪主宰了能源市场。结构上,大型电站的规模经济将投资导向中心化的资源(如煤炭/天然气加工厂),远离人口中心,电力经过无数英里的输配电基础设施到达终端消费者。事实上,尽管由于能源效率提高和近些年的经济问题,总体的需求量每年减少约1%,美国的公用事业公司仍继续大量烧钱,而且现在将大量资本支出导向输配电基础设施。结果就是,即便主要输入性商品,也就是天然气的价格面临通货紧缩压力,电价仍然节节攀升。我们认为电网现代化——由智能电表/装备、可再生能源和储存技术驱动——已经开始撼动传统的公用事业模型,尤其是因为消费者已经开始寻求通过自产能源和/或基于储存解决方案的能源套利来直接参与能源购买决策。区块链可以促进这些电网新资源的发展,最终创造一个更加去中心化的电网,其中,电力用户也是电力生产者,他们在电力市场上互相直接进行交易。

图表19:美国电力市场庞大,且继续扩张
1990年-2014年的美国年度电力销售额(十亿美元)

图表20:我们预计输配电方面的资本支出会更加超出电力生产支出
预计2015-2040年的美国公用事业资本支出综合(十亿美元)
(深色为生产支出,浅色为输配电支出)

来源:EIA(美国电子工业联合会)、EEI、高盛全球投资研究

图表21:趋势开始转向分布式电力生产
中心化生产能力VS分布式生产能力,百分比
2014年-2023年(预计),深色和浅色分别为分布式和中心式产能增量

图表22:在居民和非居民用电市场,屋顶太阳能都在增加渗透率
预计2015年-2030年美国屋顶太阳能渗透率
深色为居民用电,浅色为非居民用电,虚线为预计渗透率

来源:EIA、高盛全球投资研究

痛点何在?

线路损耗。绵延无数英里的电力线路效率并不高,因为电压变化而导致电力损耗。我们预计8%-9%的电力从未抵达终端消费者——这导致潜在收入损失数十亿美元。

可靠性。根据一份国会研究服务处的报告,每年断电带来的损失约250-750亿美元。电网上中心化的基础设施回导致大量人口同时断电,且根据EIA的数据这一现象开始变得愈加频繁。

负载平衡。电网运营者使用多个方式来平衡短期的供需波动,包括需求响应计划。许多情况下,这些计划都是可选项,需要消费者通过响应经济激励(如更低费率)来扮演重要角色。

图表23:线路损耗过去均值为10%,近年为8%-9%
全美总电力产量的线路损耗百分比

图表24:过去十余年来,电网愈加老化,断电事故愈加频繁。
2000年-2015年的电气扰动事件

来源:EIA、高盛全球投资研究、能源部

目前生意是怎么做的?

电网将中心化生产与分布式消费配对。自19世纪末交流电变压器出现以来,电网都被中心化的电力生产机制和长程输电基础设施主宰。美国电网和电力市场的一些主要特征包括:

分布式资源,特别是屋顶太阳能,可以按净计量电价将多余电力有效地售回给电网。因为对于不是公用事业单位的电力生产者——主要是屋顶太阳能用户——售回电网的报酬形式是净计量电价。这个被超过40个州使用的计费机制会依照获批的可再生能源生产系统提供给电网的电力计算用户的回报。在净计量电价体系下,回报计算依照的是普通电价,而用户的因此可以少缴纳一些传统电费;但是,他们不会得到直接的收入。净计量电价体系在屋顶太阳能获得进展的许多州(如夏威夷、亚利桑那和内华达)遭遇了严重的公用事业单位的阻挠。我们相信降低净计量电价体系中电力费率计算标准的压力会随着时间推移不断增加。

图表25:现有电网 电网:电力如何分配和监管

大电力系统包括电站的电力生产和输电。美国国家电力安全委员会NERC负责制定可靠性标准,联邦能源管理委员会FERC负责执行。

地区性电力分配体系由地区性公用事业公司组成,直接向本地社区提供电力。州一级政府和本地政府监管他们。

  1. 生产。公用事业公司和电力生产者通过电站生产电力,并输送给控制电压的变电站。
  2. 传输。高压输电线路经过长程传输抵达社区。
  3. 分配。来自高压输电线路的电力被变电站减压,分配公司负责将这些电力直接提供给家庭和企业。

来源:美国传统基金会。注意:FERC规定不适用于德克萨斯。

区块链如何派上用场?

商业影响:区块链可以建立一个去中心化的能源市场。在最具颠覆性的场景中,我们认为结合区块链和通信技术可以促进数百万的参与者之间更安全的交易和支付,为一个去中心化能源市场赋能。简单地说,区块链天然的分布式特征可以让分布式的能源用户无缝地将电力卖给附近的消费者,实现真正的本地化能源生产和消费。这是有可能实现的。在纽约的布鲁克林,一家名为TransActive Grid的创业企业已经建立了这样一个基于区块链技术的P2P能源销售网络,安装了屋顶太阳能的家庭可以向同一条街上没有安装屋顶太阳能的邻居出售他们生产的电力。

现实一点说,这种可能存在于小型和本地化的微型电网上——居民用或是工业用——因为未来数十年的大多数能源生产仍然会是中心化的。我们也要指出,要让区块链对传统公用事业商业模型产生重大颠覆,需要先有大量的监管政策变动。另一方面,电网外的机会可能潜力更大。比如,一家名为Grid Singularity的创业企业正在发展中国家使用区块链技术探索“现收现付制”太阳能,那里的电网基础设施相对简单,监管障碍也更少。

图表26:纽约布鲁克林区一个基于区块链的微型电网,居民可以自产电力并卖给邻居。

来源:TransActive Grid

结构性影响:区块链技术会驱动更多分布式电网基础设施。能够作为本地生产者在能源市场上进行交易这一点会吸引更多资源投入赋能分布式电网的技术。这包括智能电网装备、物联网装备和电动汽车。电网越是分布式的,就越是能更可靠、高效地匹配能源供需——包括但不限于发送实时报价信息和减少昂贵的输配电基础设施开支。

政策影响:区块链技术会终结净计量电价机制。我们认为正是净计量电价这样的政策促进了分布式太阳能的市场接受度,美国越来越多的州里,这样的政策促成人们转向太阳能而非继续为电网付费。但是净计量电价机制的长远预期尚不明确,因为公用事业公司越来越反对。我们认为分布式的能源生产者会接受向电网售回电力的替代方案——也就是说售回给一个本地化的市场,区块链可以为一个去中心化的市场充当分布式安全交易的中流砥柱。

图表27:区块链驱动的分布式智能电网可以允许分布式能源生产者和消费者进行交互。

来源:高盛全球投资研究

结合区块链技术与物联网技术,将使得分布式能源交易的协商机制成为可能。在网状网络(或是其他更传统一些的通信结构中)使用分布式的有线或无线数据连接,分布式能源生产者可以自动广播盈余电量及其持续时间的相关信息。大体上,消费者可以根据他们的能源需求进行自动响应。使用区块链账本,生产者和消费者的代理机器可以协商价格,达成能源销售交易。公共区块链如何赋能互不相识的用户进行安全的交易呢——我们认为智能电网可以提供一个良好的范例。我们甚至可以想象本地或是地区性的多个“智能电网区块链”。

机会量化

我们预计区块链技术会打开一个新的去中心化的分布式能源交易市场,达到25-70亿美元。

总量。到2030年,我们预计全美的屋顶太阳能渗透率会接近5%,比现在提高大约1个百分点。这意味着那时候至少会有60GW的总的分布式电力产能。

综合输入与输出。我们认为这些电力的绝大部分会在其生产地附近的居民区或商业区被消费。SolarCity预计平均每个居民单位消费其生产的60%-80%的太阳能(余下部分按净计量电价售回给电网了),我们认为直接参与能源销售会带来更多的装机量——也就带来更多可输出电力。出于分析的目的,我们假设50%电力会本地消费,50%会在市场上销售。

定价。目前零售电价大约是0.1美元每千瓦时(包括居民用电和商用电)。我们假设价格按近年来的趋势,按2%-3%的速率逐年递增。还需要指出的是,在净计量电价机制下,大多数州仍然要求公用事业公司将售回给电网的盈余电量按零售电价计算。基于此,我们认为分布式电力生产者如果要能够出售电力给其他用户,市场上会存在3种不同的潜在定价场景:

  1. 按规避掉的成本定价:因为地理位置原因,分布式电力资源不需要输配电设施投资。所以建立分布式电力资源与中心化电站相比,规避掉的成本大约就等于生产成本,我们预计这个数字大约是零售电价的三分之一(但这取决于不同的公用事业公司)。请注意,在正在进行的关于净计量电价的讨论中,关于太阳能用户送回电网的盈余电量应该按哪个费率得到补偿这一问题,大多数公用事业公司正是在争取这一标准(零售电价的三分之一)。假设所有的分布式电力生产者以规避掉的成本价格出售电力,我们预计机会额度为25亿美元。
  2. 按零售价的9折定价:假设净计量电价标准确实接近了规避掉的成本,分布式电力生产者就会因为这样的低价而缺乏向电网售回电力的经济激励。这将导致他们,要么自己使用更多,要么,如果有机会的话,向公用事业公司以外(也就是其他用户)的客户出售电力。我们假设其他电力用户会因为折扣而从公用事业单位以外的人那里购买电力,且在分析中的高档部分假设一个10%的折扣。假设所有分布式电力生产者都按电网价给出10%的折扣,我们预计机会额度为69亿美元。
  3. 按中间点定价:假设所有分布式电力生产者按照规避掉的成本和电网价9折之间的一个数字定价,我们预计机会额度为51亿美元。

图表28:我们预计会为分布式电力生产者带来一个价值约25-70亿美元收入的去中心化电力市场。

去中心化电力市场收入敏感度

假定价设
目前的平均零售电价 0.1美元每千瓦时
平均每年增长率 2.5%
预期2030年的平均零售电价 0.14美元每千瓦时
按价格百分比预期的产量 33%
预期规避掉的成本 0.05美元每千瓦时
生产假设
分布式太阳能渗透率 5%
预期2030年的装机容量 60GW
产能因子 20%
总分布式电力产量 105,120GWh
生产者消耗的电力百分比 50%
低档 中档 高档
(定价依据) 按规避掉的成本 按中间点 按10%折扣
预计每千瓦时价格 0.05 0.1 0.13
总潜在收入(亿美元) 25 51 69

来源:高盛全球投资研究

谁会被颠覆?

在我们看来,区块链可能对公用事业行业带来颠覆性影响,且我们认为分布式电力资源的生产者(如屋顶太阳能)和智能装备、智能电表等会有更大的发展潜力。电力生产和消费越是向着去中心化交易而不涉及公用事业公司(除提供输电线缆外)的方向发展,传统公用事业公司越是会发现自己的潜在收入持续降低。虽然这种趋势是长期的、且需要重大的监管政策变动,但我们指出,向着分布式电网发展的趋势已经开始:屋顶太阳能现在占有全美电网总量的约1%. 我们认为,一旦意识到他们将来可以从中获得收入,越来越多的消费者最终会选择自己生产电力。

面临的挑战

作者:程序师
用程序师的眼光看世界

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