一种基于区块链的碳排放权履约系统的制作方法

1.本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于区块链的碳排放权履约系统。


背景技术：

2.碳排放权是指在满足碳排放总量控制的前提下，企业在生产经营过程中直接或间接向大气排放二氧化碳的权利。履约是基于审核机构对控排企业进行审核，将其实际二氧化碳排放量与所获得的配额进行比较，配额有剩余者可以出售配额获利或者留到下一年使用，超排企业则必须在市场上买配额或抵消，已达到控排企业实际碳排放和所获得的配额相符。碳排放权的来源包括主管机构给企业分配的初始碳排放权和从碳排放权市场交易获得的碳排放权。碳排放权的交易主要是通过市场化的手段，使企业能够完全履行自己的碳排放义务，借助市场的调节作用，对初始碳排放权分配形成补充。对控排企业的碳排放权进行分配后，还需要对控排企业的履约情况实现检查和监督，才能使温室气体的排放收到控制。但目前缺乏便于核查和监督的碳排放权履约系统。
3.如中国专利cn108764622a，公开日2018年11月6日，一种基于碳排放权交易的履约方法及系统，其中方法包括：管理者终端制定控排企业对应的碳资产履约规则和可抵消碳资产的抵消规则，根据碳资产履约规则和可抵消碳资产的抵消规则向控排企业终端下发履约通知书；管理者终端接收控排企业终端提交的履约申请，以供管理者对履约申请进行审核；管理者终端获取审核结果，当审核结果为通过时，根据碳资产履约标的对应的累计履约量和可抵消碳资产对应的累计抵消量之和确定控排企业的总履约量，当总履约量等于企业应履约量时，确定控排企业的履约状态为完成。其技术方案有利于碳交易主管部门对控排企业的碳排放履约进行管理，并能够方便控排企业顺利完成履约。但其技术方案存在中心化风险，安全性和透明度存在不足。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前缺乏便于追溯和监督碳排放履约方案的技术问题。提出了一种基于区块链的碳排放权履约系统，能够借助区块链透明、可追溯和不可篡改的特性，实现碳排放权履约的执行和监督。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于区块链的碳排放权履约系统，包括分配子系统、计量子系统、交易子系统和核销子系统，所述分配子系统为企业分配初始碳排放权，所述分配子系统在区块链上建立专用的通证，所述专用的通证代表碳排放权权益，所述分配子系统将相应数量的通证转入企业在区块链上的虚拟账户，所述计量子系统登记企业的耗能设备，建立耗能设备的碳排放模型，企业周期性上报耗能设备的运行情况，所述计量子系统根据碳排放模型获得企业的认定碳排放量，周期性将企业年度累积碳排放量上传到区块链存储，所述交易子系统接收企业之间的碳排放权交易信息，将交易对应数量的通证从出售企业的虚拟账户转入购买企业的虚拟账户，所述核销子系统在区块链上开设有核销账户，年度核销时，企业将与认定碳排放量相符的通证转入核销账
户完成履约，主管机构核验企业的履约情况，并将核验结果上传区块链存储。
6.作为优选，所述交易子系统预设有出售智能合约的模板，所述出售智能合约包括出售企业虚拟账户、通证数量、出售单价和交易表，所述智能合约具有合约虚拟账户，欲出售通证的企业读取出售智能合约模板，填写出售企业虚拟账户、通证数量和出售单价后，在区块链上发布出售智能合约，向合约虚拟账户转入相应的通证数量，欲购买通证的企业，将交易请求填入交易表，所述交易请求包括购买量和购买企业的虚拟账户，向合约账户转入与购买量相符的数字资产，所述智能合约检查到交易表被填入信息后，检查合约虚拟账户剩余通证是否足够交易表填写的购买量，若不足，则在交易表中标记交易请求交易失败，将收到的数字资产退回购买企业的虚拟账户，若足够，则检查转入合约虚拟账户的数字资产是否与出售单价及购买量相符，若相符，则将对应数量的通证转入购买企业的虚拟账户中，将数字资产转入出售企业的虚拟账户，在交易表中标记交易请求交易成功，若不相符，则在交易表中标记交易请求交易失败，将收到的数字资产退回购买企业的虚拟账户。
7.作为优选，所述出售智能合约的合约虚拟账户名下的通证全部出售时，执行检查程序，检查合约虚拟账户中是否还存在数字资产，若存在则将数字资产退回来源账户，而后执行销毁程序。
8.作为优选，所述交易子系统预设有联合购买智能合约的模板，所述联合购买智能合约包括需求表和截止时刻，所述需求表记录若干个购买需求，所述购买需求包括购买账户地址、单价和期望购买数量，所述联合购买智能合约具有买入虚拟账户，任一企业在区块链上发布联合购买智能合约；到达截止时刻前，欲购买通证的企业将自己的若干个购买需求填入需求表，并转入相应的预付数字资产到买入虚拟账户，到达截止时刻时，所述联合购买智能合约搜寻区块链上存在的出售智能合约，按出售单价升序排列出售智能合约；所述联合购买智能合约将需求表中每个企业的购买需求按单价降序排列，购买需求中的最高单价作为划线单价的初值；生成划线单价：统计等于划线单价全部购买需求的期望购买数量的和，作为总购买量，统计等于或小于划线单价的出售智能合约的碳排放权量，作为总出售量；若总购买量小于总出售量，则将划线单价设置为购买需求排序中的下一个单价，重新执行生成划线单价步骤，直到划线单价下总购买量大于或等于总出售量；划线单价退回上一个单价，联合购买智能合约读取需求表中单价与划线单价相等的购买需求，按照购买需求提交的时间顺序匹配出售智能合约；使用预付数字资产购买匹配的出售智能合约的通证，将对应通证转入购买需求记载的购买账户地址；匹配需求表中的下一个单价与划线单价相等的购买需求，直到需求表中的单价与划线单价相等的购买需求均被匹配，或出售智能合约排序中的单价均已超过划线单价；将企业支付的预付数字资产的剩余部分退还。
9.作为优选，所述联合购买智能合约到达截止时刻前，接受定向出售合约，所述定向出售合约限定仅接收买入虚拟账户转入的数字资产，到达截止时刻后，未被购买的定向出售合约将通证转回对应企业的虚拟账户，并执行销毁。
10.作为优选，企业将购买需求填入需求表时，使用买入虚拟账户的公钥加密，截止时刻到达前，所述联合购买智能合约不解密所述购买需求。
11.作为优选，若企业等于划线单价的购买需求未匹配到出售智能合约，则所述联合购买智能合约读取企业高于划线单价一档的单价对应的购买需求；在出售智能合约排序中为购买需求匹配出售智能合约；使用预付款数字资产购买匹配的出售智能合约，将对应通
证转入购买需求记载的购买账户地址。
12.本发明的实质性效果是：将碳排放权关联区块链上的专用通证，企业向预设的核销账户转入相符的通证即证明企业已履约，主管机构或公众通过查询区块链即可获得每个企业获得和交易碳排放权的全部记录；避免了碳排放权发放和交易过程中出现的造假和作弊行为，有效的保证碳减排的实施；通过联合购买智能合约能够抑制碳排放权的短期波动，保护碳排放权交易各方的经济利益，有助于抑制市场投机和炒作行为。
附图说明
13.图1为实施例一碳排放权履约系统示意图。
14.图2为实施例一出售智能合约执行步骤示意图。
15.图3为实施例二联合购买智能合约执行步骤示意图。
16.其中：10、分配子系统，11、初始碳排放权，20、计量子系统，21、耗能设备，22、认定碳排放量，30、交易子系统，31、交易信息，40、核销子系统，41、核销账户，50、企业，60、区块链。
具体实施方式
17.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
18.实施例一：一种基于区块链60的碳排放权履约系统，请参阅附图1，包括分配子系统10、计量子系统20、交易子系统30和核销子系统40，分配子系统10为企业50分配初始碳排放权11，分配子系统10在区块链60上建立专用的通证，专用的通证代表碳排放权权益，分配子系统10将相应数量的通证转入企业50在区块链60上的虚拟账户，计量子系统20登记企业50的耗能设备21，建立耗能设备21的碳排放模型，企业50周期性上报耗能设备21的运行情况，计量子系统20根据碳排放模型获得企业50的认定碳排放量22，周期性将企业50年度累积碳排放量上传到区块链60存储，交易子系统30接收企业50之间的碳排放权交易信息31，将交易对应数量的通证从出售企业50的虚拟账户转入购买企业50的虚拟账户，核销子系统40在区块链60上开设有核销账户41，年度核销时，企业50将与认定碳排放量22相符的通证转入核销账户41完成履约，主管机构核验企业50的履约情况，并将核验结果上传区块链60存储。碳排放的管控是抑制温室效应的重要措施，若采用纸质版的碳汇证书，则不仅需要消耗纸张，还容易被仿造和伪造，防伪鉴真成本高。若采用电子化管理系统，则存在中心化风险。一旦电子系统的被攻击或恶意篡改数据，则同样会导致碳排放的管控出现漏洞。本实施例则采用将区块链60上的通证的方式用于发放和跟踪碳排放权的权属变化。采用通证追踪碳排放权的交易过程，能够避免碳排放权的权属证明的丢失、伪造、篡改等，提供真实可靠的碳排放权追溯。
19.交易子系统30预设有出售智能合约的模板，出售智能合约包括出售企业50虚拟账户、通证数量、出售单价和交易表，智能合约具有合约虚拟账户。如表1所示，为本实施例使用的智能合约。虚拟账户为公钥的hash或者直接使用公钥，本实施例使用公钥作为虚拟账户，通证数量为200，表示200吨的碳排放权，出售单价为0.14万元/吨，交易表为欲购买碳排放权的企业50填入。第一个填入的企业50购买了160吨的碳排放权，交易成功，填入交易成
功的标识t，第二个企业50填入了80吨的碳排放权，剩余碳排放权不足，交易失败，填入标识f。
20.表1 出售智能合约出售企业虚拟账户0xd0182e
…
547c9b0通证数量200出售单价0.14交易表{0xe7421
…
255de,160,t}、{0xefdb7
…
c255d,80,f}请参阅附图2，出售智能合约执行以下步骤：步骤a01）欲出售通证的企业读取出售智能合约模板，填写出售企业虚拟账户、通证数量和出售单价后；步骤a02）在区块链60上发布出售智能合约，向合约虚拟账户转入相应的通证数量；步骤a03）欲购买通证的企业，将交易请求填入交易表，交易请求包括购买量和购买企业的虚拟账户，向合约账户转入与购买量相符的数字资产；步骤a04）智能合约检查到交易表被填入信息后，检查合约虚拟账户剩余通证是否足够交易表填写的购买量，若不足，则执行步骤a05）在交易表中标记交易请求交易失败，将收到的数字资产退回购买企业的虚拟账户，若足够，则执行步骤a06）检查转入合约虚拟账户的数字资产是否与出售单价及购买量相符，若相符，则步骤a07）将对应数量的通证转入购买企业的虚拟账户中，将数字资产转入出售企业的虚拟账户，在交易表中标记交易请求交易成功，若不相符，则执行步骤a08）在交易表中标记交易请求交易失败，将收到的数字资产退回购买企业的虚拟账户。出售智能合约的合约虚拟账户名下的通证全部出售时，执行检查程序，检查合约虚拟账户中是否还存在数字资产，若存在则将数字资产退回来源账户，而后执行销毁程序。
21.本实施例的有益技术效果是：将碳排放权关联区块链60上的专用通证，企业向预设的核销账户41转入相符的通证即证明企业已履约，主管机构或公众通过查询区块链60即可获得每个企业获得和交易碳排放权的全部记录；避免了碳排放权发放和交易过程中出现的造假和作弊行为，有效的保证碳减排的实施。
22.实施例二：一种基于区块链60的碳排放权履约系统，交易子系统30预设有联合购买智能合约的模板，联合购买智能合约包括需求表和截止时刻，需求表记录若干个购买需求，购买需求包括购买账户地址、单价和期望购买数量，联合购买智能合约具有买入虚拟账户。请参阅附图3，包括：步骤b01）任一企业在区块链60上发布联合购买智能合约；步骤b02）到达截止时刻前，欲购买通证的企业将自己的若干个购买需求填入需求表，并转入相应的预付数字资产到买入虚拟账户；步骤b03）到达截止时刻时，联合购买智能合约搜寻区块链60上存在的出售智能合约，按出售单价升序排列出售智能合约，如表2所示。
23.表2 截止时刻区块链60上存在的出售智能合约序号出售企业虚拟账户通证数量出售单价，单位：万元/吨10xf86
…
c191000.1
…………
110xb12
…
8691000.1120xe77
…
6681000.12
…………
180x8f1
…
2531000.12190x3fd
…
4c11000.15
…………
270xc1e
…
7a11000.15步骤b04）联合购买智能合约将需求表中每个企业的购买需求按单价降序排列，购买需求中的最高单价作为划线单价的初值；步骤b05）生成划线单价：统计等于划线单价全部购买需求的期望购买数量的和，作为总购买量，统计等于或小于划线单价的出售智能合约的碳排放权量，作为总出售量；步骤b06）若总购买量小于总出售量，则将划线单价设置为购买需求排序中的下一个单价，重新执行生成划线单价步骤，直到划线单价下总购买量大于或等于总出售量；步骤b07）划线单价退回上一个单价，联合购买智能合约读取需求表中单价与划线单价相等的购买需求，按照购买需求提交的时间顺序匹配出售智能合约。
24.表3 购买需求排序企业单价，单位：万元/吨期望购买量，单位：吨所需金额企业a0.1510015企业a0.1260072企业a0.11200120企业b0.1530045企业b0.1270084企业b0.11400140企业c0.1520030企业c0.1220024企业c0.120020步骤b08）使用预付数字资产购买匹配的出售智能合约的通证，将对应通证转入购买需求记载的购买账户地址；步骤b09）匹配需求表中的下一个单价与划线单价相等的购买需求，直到需求表中的单价与划线单价相等的购买需求均被匹配，或出售智能合约排序中的单价均已超过划线单价；步骤b10）将企业支付的预付数字资产的剩余部分退还。
25.如表2及表3所示，当划线单价为0.15万元/吨时，出售总额度为2700吨，购买总额度为600吨，总购买量小于总出售量。因而将划线单价下降为单价排序的下一个，即划线单价为0.12万元/吨，此时的出售总额度为1800吨，购买总额度为1500吨，总购买量小于总出售量。因而将划线单价下降为单价排序的下一个，即划线单价为0.1万元/吨，此时的出售总额度为1100吨，购买总额度为2800吨，总购买量大于总出售量。结束考察步骤，获得划线单价退回为上一个单价，即最终的划线单价为0.12万元/吨。此时按照购买需求提交的时间顺序，首先为企业a的单价为0.12万元/吨的购买需求匹配智能合约，即匹配到600个单价为0.1万元/吨的通证。不考虑需要支付给区块链60矿工的手续费，企业a共支持费用为60万元。而后为企业b匹配500个单价为0.1万元/吨的通证，和200个单价为0.12万元/吨的通证，不考虑需要支付给区块链60矿工的手续费，企业b共支持费用为74万元。而后为企业c匹配200个单价为0.12万元/吨的通证，不考虑需要支付给区块链60矿工的手续费，企业c共支持费用为24万元。企业b购买的碳排放权的实际单价为74万元/700吨=0.106万元/吨，企业c购买的碳排放权的实际单价为0.12万元/吨。
26.在本实施例中，联合购买智能合约使得企业难以通过积极交易买入全部低价的通证。能够抑制市场上的投机行为，保障企业利益，促进碳排放权履约的有序实施。如本实施例中，企业a最早提交购买需求，是参与市场交易最积极的，企业a在单价为0.1万元/吨的情况下，其购买欲望达到1200吨。若不采用联合购买智能合约方案，则企业a将以0.1万元/吨的单价，买空市场上的通证。企业b随后参与市场交易，则会买空市场上的单价为0.12万元/吨的通证。导致企业c需要承担的通证单价将高达0.15万元/吨。企业c不仅碳排放量少，且其对碳排放权价格不敏感的原因是其单位碳排放量带来的收益足够高，即能源利用效率高，是节能减排工作中需要倾斜的企业类型。但由于市场交易的随机性，导致这样的企业反而要承担最高的碳排放费用。企业a对碳排放权单价的上升非常敏感，可见其能源利用效率较低。然而在不采用本实施例方案时，其反而以最低的单价，购买到了最多的碳排放权。即出现了市场调节功能的失效。本实施例提供的联合购买智能合约能够一定程度上避免市场调节功能的失效。若全部企业均通过联合购买智能合约参与市场交易，则本实施例避免市场调节功能失效的作用最为显著。
27.为吸引更多的通证在区块链60上进行出售，期间联合购买智能合约到达截止时刻前，接受定向出售合约，定向出售合约限定仅接收买入虚拟账户转入的数字资产，到达截止时刻后，未被购买的定向出售合约将通证转回对应企业的虚拟账户，并执行销毁。企业将购买请求填入需求表时，使用买入虚拟账户的公钥加密，截止时刻到达前，联合购买智能合约不解密购买需求。
28.若企业等于划线单价的购买需求未匹配到出售智能合约，则联合购买智能合约读取企业高于划线单价一档的单价对应的购买需求；在出售智能合约排序中为购买需求匹配出售智能合约；使用预付款数字资产购买匹配的出售智能合约，将对应通证转入购买需求记载的购买账户地址。
29.通过联合购买智能合约能够抑制碳排放权的短期波动，保护碳排放权交易各方的经济利益，有助于抑制市场投机和炒作行为。
30.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。