碳排放快速认证及交易系统研究

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【摘要】为缓解整个碳排放的认证与交易系统带来的压力困境，本文对区块链技术融合碳排放交易进行研究，提出以联盟链技术为基础，初步探索建立碳排放的快速认证及交易系统，改善现有碳排放所带来的压力，以此为相关人员提供参考。

【关键词】碳排放交易；快速认证；区块链技术

1国内碳减排认证和交易现状

1.1概述

2011年10月，国家发改委正式确定北京、天津、上海、重庆、湖北、广东和深圳特区开展碳排放权交易试点；由每个试点省市发改委的组织下，以产权交易所和能源类央企为主牵头设立了交易所。我国主要是控制碳排放交易体系配额总量（含直接发放配额和储备配额）附加自愿减排（CCRE），根据各试点市场的交易规则，可在一定额度内抵消碳排放配额。

1.2配额分配

试点省市发改委按照基准法确定控排企业配额数量配额发放，以免费发放为主、竞拍为辅是碳市场的主要交易产品。基准法按行业基准排放强度核定碳配额，适用于生产流程及产品样式规模标准化的行业。历史法即按照控排单位的历史排放水平核定碳配额，适用于生产工艺产品特征复杂的行业，如表1所示。

1.3自愿减排量

中国核证自愿减排量（CCER）是由国家发改委备案的设定机构，采用发改委备案的方法学核证，并经发改委备案的低碳项目所节约的减排量[1]。根据各试点市场的交易规则，可在一定额度内抵消碳排放配额，如表2所示。

1.4现存碳减排认证和交易的问题

我国试点碳市场交易规模不断增长，就上海碳市场交易情况来看，自2013年11月26日—2019年12月31日，上海碳市场共运行1422个交易日，现货产品累计成交1.28亿t，累计交易额13.91亿元[2]。考虑到未来需要开放的全国碳交易市场，按照目前碳减排认证和交易的试点，还有些工作待改进：①参与碳交易的企业数量比较少，市场活跃度较低；②碳交易的产品单一，目前主要以配额分配和自愿减排量交易为主，部分试点交易所配以少量的远期交易产品；③碳排放配额分配方案中排放基准的计算方式的信息不透明，不同地区的排放基准也不同；④纳管企业上报碳减排量，在经过第三方进行认证，时间过程比较长，碳排放市场活跃起来后，碳排放认证的工作量将大大增加，人才需求也显得紧缺。

2初步构建区块链碳排放的计算及交易系统

区块链技术作为一种分布式共享数据库技术，能够构建公开、透明的交易环境，为交易数据提供溯源、防篡改的功能[3]，可实现碳权交易的精细化管理。

2.1某分布式能源站碳减排计算

此分布式能源站目前属于未纳管企业，核算方式模拟CCER自愿减排，开展碳减排的快速认证和交易。此分布式能源站使用天然气进行热电联供，供应工业园区内的企业蒸汽，电力部分全额上网。估算减排量ERy=BEy-PEy其中：ERy-在y年的减排量，tCO2e/yr；BEy-在y年的基准线排放，tCO2e/yr；PEy-在y年的项目排放/tCO2e/yr。基准线排放（tCO2e/yr）由2部分组成，根据企业原有供能方式为外购电力和外购蒸汽作为基准。根据当年上海市XXXX年碳排放配额分配方案》电力外购碳排放因子，本市电力排放因子为7.88吨二氧化碳/万千瓦时，即0.788kg/kWh。外购蒸汽需要通过过热蒸汽参数查表，找到对应每吨蒸汽的热值，正常工况在1.0MPa，过热温度在220℃左右，取2834kJ/kg，折算至2.834GJ/t，根据《上海市温室气体排放核算与报告指南（试行）（SH/MRV0012012）》，供热企业碳排放基准，按照燃煤锅炉0.1046t/GJ作为供热排放因子。能源站内总共有5台机组，考虑到机组是轮流不定时运行，计算能源站内的碳排放数据是按照一台机组来进行计算，一台机组配置余热锅炉，在满负荷运行工况下，能够产生2000kW电力和6.5t蒸汽，消耗天然气1020m3/h，自用电为发电功率的5%。因此整个项目的减排计算方式如下：现有碳排放CCER是按照年度计算的，考虑到碳排放未来交易的实时性，系统按照每1.5h进行碳减排量计算认证，计算方式如下：CO2电=2000×（1-0.05）×1.5×0.788=2245.8kg=2.2458tCO2热=6.5×2.835×1.5×0.1046=2.89tCO2气=1020×1.5×1.97=3014.1kg=3.0141tCO2减排量=CO2电+CO2热-CO2气=2.89+2.2458-3.0141=2.1217t单台机组理论满负荷运行1.5h的减排量为2.1217t。

2.2硬件搭建

分布式能源站区块链系统现时使用Solo单节点架构，部署了两台主机。中心主机为HPZ440服务器，模拟交易所服务器。而客户端主机为HP桌面计算机。整个系统的架构为：能源站，OrgA；交易所HPZ440，OrgB；CCER购买方，OrgC。每一个Org均设有CA证书认证伺服点，为所有的交易进行背书，确认相关企业严格执行智行合约和系统架构允许的行为。

2.3智能合约

本智能合约以GO语言编写，目前提供7个功能供客户端使用。例如查询ID：一号机组减少CO2量的最新记录1.Args[0]=SerialID=一号机组减少CO2量2.Args[1]=TimeStamp=2019-3-1-1：24：47-2019-3-1-2：24：473.Args[2]=Average=N/A4.Args[3]=GreenEnergyCertValue=23845.Args[4]=GreenEnergyCertPrice=10006.Args[5]=IDforRef=497.Args[6]=Certowner=Edward8.Args[7]=Status=Bought上述记录说明第49个一号机组减少CO2量为2384，时间段2019-3-1-1：24：47–2019-3-1-2：24：47，用户Edward以1000元购入此CCER核证。

2.4客户端APP

能源站客户端以nodejs语言编写，主要功能是读取能源站内传感器信息，平滑数据处理，导入方法学计算并发送数据进入区块链内。本客户端需要1个js档案和1个html档案合并使用。Js档案为系统核心，html为可视化接口。

2.5交易平台终端

使用者先在终端打开v1_queryServer.js，执行查询系统本地服务器，其后用户可打开档案，如能源站系统、区块链网络和交易平台系统都上线便可看见，终端界面左方为系统状态信息，用户可在此处了解系统的连接状态，下一张CCER核证的生成时间以及CCER核证的数量状态。而在界面右方可看见已生成的CCER核证信息，用户可看见现在平台上可购买／已售出的CCER核证内容。如使用者需要购买CCER核证，可于右上方Username空格内填上用户名，在购买价格上填上金额，最后点击购买CCER核证便可完成操作。

3系统扩展及优化方向

3.1增加配额分配模式

根据配额分配模式，发改委需要每年输入每个企业对应的分配额度，每个企业确认后，将分配额度加入智能合约中。系统直接采集企业底层的电力和热力数据，其他行业采集对应参数，将数据记录在合约中，并实时计算出所产生的CO2排放量，实时分配额度随着产生的CO2排放量递减。

3.2增加第三方审核准入

因为整个区块链系统是以联盟链的架构布局，原有碳排放交易管理办法中，分配额度是进入纳管企业才有分配名额。同样CCER认证在原有体系中，也需要经过更多的审批流程来确认。虽然联盟链能够加快数据信任、碳排放本书数据的核准确认速度，但准入联盟链内还需要第三方的审核和企业申请进入。

4结语

通过本次构建区块链碳排放的计算及交易系统，初步降低了监管部门的成本、工作量、劳动力。各企业公司在本系统中对碳排放配额的认证与交易过程得到了清晰的见证。

参考文献

[1]何建坤.积极推进中国特色全国碳排放权交易市场建设[N].中国环境报，2019-09-27（3）.

[2]宋金泰.天津：打造我国首家综合性环境能源交易平台[J].中国科技投资，2012（8）：19-22.

[3]赵曰浩，彭克，徐丙垠，等.能源区块链应用工程现状与展望[J].电力系统自动，2019（7）：14-22.

[4]张宁，，康重庆，等.能源互联网中的区块链技术：研究框架与典型应用初探[J].中国电机工程学报，2016（15）：4011-4023.

[5]吉斌，刘妍，朱丽叶，等.基于联盟区块链的电力碳权交易机制设计[J].华电技术，2020（8）：32-39.

作者：王昊 施伟杰 黄伟 单位：上海同祺新能源技术有限公司 上海纳步数据科技有限公司