一种基于区块链的碳中和管控系统的制作方法

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中和管控系统。


背景技术：

2.碳中和（carbon neutrality），是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。旨在实现碳排放的收支相抵，一方面促进碳排放的减少，另一方面又促进碳汇的增加。净碳汇企业向主管机构登记注册，认定碳汇量，将获得碳汇证书，也成为碳资产。净碳排放企业可以通过购买碳汇证书，来抵消其碳排放，实现整个工业生产的碳中和。碳汇企业通过出售碳汇证书获得收益，进而能够扩大碳汇规模，碳排放企业额外背负了成本，将有动力减少碳汇证书的购买量。即通过减少生产规模或者改进工艺设备，提供能源利用效率。最终实现降低大气中二氧化碳含量的目标。目前碳中和管控系统仍在建设中，但尚缺乏一种高效率和高可信度的碳中和管控系统。
3.如中国专利cn113222529a，公开日2021年8月6日，一种基于区块链的碳中和管理方法，获取用户的行为数据，行为数据包括用户日常用电数据和清洁能源设备所产生的能源数据；通过校对评估模型对使用清洁能源设备产生的能源数据进行校对评估，以保障用户的行为数据的真实性；通过用户使用清洁能源设备所产生的能源情况，确定该用户的节碳能量值；用户的行为数据、节碳能量值上传存储至管理中心。其技术方案能让普通用户、控排企业和电网企业均能参与到碳交易过程中，为碳减排助力。但其不能实现企业碳中和执行情况的有效快速管控。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前缺乏便捷有效的生产线碳中和管控方案的技术问题。提出了一种基于区块链的碳中和管控系统，能借助区块链的透明、可追溯和不可篡改的特性，实现碳中和的可靠方便的管控，促进碳中和的实现。
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中和管控系统，包括生产线监控模块、碳汇证书模块和交易模块，所述生产线监控模块为生产线分配生产线编号，监控生产线运行数据，周期性生成生产线的认定碳排放量，生成碳中和单下发生产线对应企业；所述碳汇证书模块接入碳汇源，为碳汇源分配源编号，认定碳汇源的单位时间碳汇量，周期性为碳汇源颁发碳汇证书，所述碳汇证书包括证书编号、碳汇量和生成时间戳，在区块链上生成通证，所述通证与所述证书编号相同，所述碳汇证书模块生成交易信息上传区块链，所述交易信息包括通证、转出账户和转入账户，所述转出账户为指定颁发账户，所述转入账户为碳汇源在区块链上的账户；所述交易模块接收碳汇证书的转让信息，生成对应的交易信息上传区块链；所述生产线监控模块在碳中和单下发预设时长后检查企业是否将碳汇量匹配的碳汇证书转让到指定的销毁账户，若转让到销毁账户的碳汇证书的碳汇量总和小于碳中和单的认定碳排放量，则判定对应生产线碳中和不通过，根据差额扣
除对应企业的保证金金额。
6.作为优选，所述碳汇证书的碳汇量取值自预设的面额集合，所述碳中和管控系统还包括碳汇证书兑换模块，所述碳汇证书兑换模块接收碳汇证书的兑换请求，所述兑换请求包括证书编号集合、目标面额集合和兑换签名，所述兑换签名为证书编号集合和目标面额集合的哈希值经持有者的私钥签名后的信息，所述碳汇证书兑换模块验证签名后，继续验证目标兑换面额总和是否与碳汇证书集合的碳汇量面额总和相符，若相符则按照目标面额集合生成新的碳汇证书，并转让给对应的持有者，将碳汇证书集合内的碳汇证书转让给预设销毁地址，生成相应的交易信息并上传区块链存储。
7.作为优选，所述交易模块在交易时间前接收碳汇证书持有者的出售信息，所述出售信息包括证书编号和售价，在交易期间展示出售信息列表，在交易期间接收企业碳汇证书的购买请求，所述购买请求包括证书编号和账户地址，所述交易模块收到资金支付信息后，生成将证书编号对应的碳汇证书转入所述账户地址的交易信息上传区块链。
8.作为优选，所述交易模块在区块链上建立联合买入智能合约，所述联合买入智能合约在交易时间前接收企业的购买请求，所述购买请求记载每个企业在每个单价下欲购入的碳汇量总量，所述联合买入智能合约按照全部购买请求均成交的情况下，出售信息列表中剩余碳汇证书的售价最低为目标进行优化购买价推算，推算获得购买价后，将该购买价下企业的购买量相加获得购买总量，计算购买总量需花费的总额，按每个企业的购买量占比分摊总额。
9.作为优选，若所述生产线监控模块判定对应生产线碳中和不通过，等待预设时长后再次检查，若转让到销毁账户的碳汇证书的碳汇量总和不小于碳中和单的认定碳排放量，则更新判定对应生产线碳中和检查通过。
10.作为优选，若所述生产线监控模块判定对应生产线碳中和不通过，则为对应企业生成金额调整系数，所述金额调整系数大于1，对应企业购买碳汇证书时，支付的金额为所述碳汇证书售价与金额调整系数的乘积。
11.作为优选，所述生产线的碳中和差额越大，则所述金额调整系数越大。
12.本发明的实质性效果是：通过区块链上的通证跟踪碳汇证书的权属变化，能够方便且有效的实现碳汇证书权属的有效跟踪记录，避免了碳汇证书的造假和管理上的混乱，促进碳中和管控的实施；建立联合买入智能合约拟制碳汇证书价格的短期波动，有利于碳汇证书交易的平稳进行，维护碳汇源和企业的利益，同时能够有效的指导企业避免竞买的行为，维护企业利益，在购买碳汇证书合理支出外，尽可能的避免不必要的资金浪费，有利于企业生产线的工艺升级改造，最终促进碳排放的减少。
附图说明
13.图1为实施例一碳中和管控系统结构示意图。
14.图2为实施例一碳汇证书示意图。
15.图3为实施例二联合买入智能合约执行方法示意图。
16.其中：10、生产线，11、碳中和单，20、生产线监控模块，30、碳汇源，40、碳汇证书模块，50、碳汇证书，51、证书编号，52、碳汇量，53、生成时间戳，60、交易模块，70、碳汇证书兑换模块。
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的碳中和管控系统，请参阅附图1，包括生产线监控模块20、碳汇证书模块40和交易模块60，生产线监控模块20为生产线10分配生产线10编号，监控生产线10运行数据，周期性生成生产线10的认定碳排放量，生成碳中和单11下发生产线10对应企业；碳汇证书模块40接入碳汇源30，为碳汇源30分配源编号，认定碳汇源30的单位时间碳汇量52，周期性为碳汇源30颁发碳汇证书50，请参阅附图2，碳汇证书50包括证书编号51、碳汇量52和生成时间戳53，在区块链上生成通证，通证与证书编号51相同，碳汇证书模块40生成交易信息上传区块链，交易信息包括通证、转出账户和转入账户，转出账户为指定颁发账户，转入账户为碳汇源30在区块链上的账户；交易模块60接收碳汇证书50的转让信息，生成对应的交易信息上传区块链；生产线监控模块20在碳中和单11下发预设时长后检查企业是否将碳汇量52匹配的碳汇证书50转让到指定的销毁账户，若转让到销毁账户的碳汇证书50的碳汇量52总和小于碳中和单11的认定碳排放量，则判定对应生产线10碳中和不通过，根据差额扣除对应企业的保证金金额。企业及碳汇源30在区块链上均具有账户，区块链上的账户即为钱包地址，通常直接将公钥作为钱包地址，如：0xa7d8804626263da7a86即为一个钱包地址，是一个十六进制的大数，对应的私钥由账户所有者妥善保存。如指定颁发账户的钱包地址为：0xc520ba156a32e19fc40，则由指定颁发账户转入对应碳汇源30账户的交易信息为：(id)6db6a5226d0(from)0xc520ba156a32e19fc40(to)0xa7d8804626263da7a86 (num)100。即证书编号51为0x6db6a5226d0的碳汇量52为100吨的碳汇证书50颁发给了对应的碳汇源30。
19.碳汇证书50的碳汇量52取值自预设的面额集合，本实施例中面额集合为{1,10,100}，能够方便的构成所需要的总量。碳汇证书50的颁发仅仅只是电子数据的颁发，颁发成本低，若仅使用{1,100}面额也是完全可行的。碳中和管控系统还包括碳汇证书兑换模块70，碳汇证书兑换模块70接收碳汇证书50的兑换请求，兑换请求包括证书编号51集合、目标面额集合和兑换签名，兑换签名为证书编号51集合和目标面额集合的哈希值经持有者的私钥签名后的信息，碳汇证书兑换模块70验证签名后，继续验证目标兑换面额总和是否与碳汇证书50集合的碳汇量52总和相符，若相符则按照目标面额集合生成新的碳汇证书50，并转让给对应的持有者，将碳汇证书50集合内的碳汇证书50转让给预设销毁地址，生成相应的交易信息并上传区块链存储。如将碳汇量52为100吨的碳汇证书50兑换为100张碳汇量52为1吨的碳汇证书50。或者将100张碳汇量52为1吨的碳汇证书50兑换为1张碳汇量52为100吨的碳汇证书50。本实施例中交易模块60的交易最低面额为100吨，但企业购买后若生产线10的认定碳排放量并非100的整倍数，则可以将1张碳汇量52为100吨的碳汇证书50在区块链上进行兑换。剩余的碳汇证书50暂存，若存足100张碳汇量52为1吨的碳汇证书50，则可以兑换回一张碳汇量52为100吨的碳汇证书50，用于自用或者交易。
20.交易模块60在交易时间前接收碳汇证书50持有者的出售信息，出售信息包括证书编号51和售价，在交易期间展示出售信息列表，如表1所示，在交易期间接收企业碳汇证书50的购买请求，购买请求包括证书编号51和账户地址，交易模块60收到资金支付信息后，生成将证书编号51对应的碳汇证书50转入账户地址的交易信息上传区块链。
21.表1 出售信息列表证书编号51碳汇量52/吨售价/万元0x5b94e8061000.10x4796eaa21000.10xdd7ae1821000.10x1c425dc61000.120x705616391000.15缺少碳汇证书50的企业通过交易模块60购买到碳汇证书50即可。如此企业需要承担额外的成本，使得企业有动力节省碳排放，减产碳排放过多的产品或者改进工艺设备。本实施例的有益技术效果是：通过区块链上的通证跟踪碳汇证书50的权属变化，能够方便且有效的实现碳汇证书50权属的有效跟踪记录，避免了碳汇证书50的造假和管理上的混乱，促进碳中和管控的实施。
22.实施例二：一种基于区块链的碳中和管控系统，本实施例在实施例一的基础上，针对实施例一存在的问题进行了进一步的改进。实施例一在实施中存在碳汇证书50价格不稳定的问题。即部分企业因临近核销期限，将会出现焦虑的交易情绪，容易过分的推高碳汇证书50价格，随后又会导致碳汇证书50的价格回落。在碳汇证书50价格的波动中，给企业和碳汇源30带来的额外的麻烦。碳汇源30经营者若不能把握市场，则会导致其碳汇证书50低价卖出，而经受经营损失。同样，企业若不能合理规划碳汇证书50的购买行为，抑或是对市场的把握能力不足，也容易在高价格时买入碳汇证书50，给企业带来损失。因而应当适当抑制碳汇证书50的价格的短期波动。交易模块60在区块链上建立联合买入智能合约，请参阅附图3，联合买入智能合约执行以下步骤：步骤a01）在交易时间前接收企业的购买请求，购买请求记载每个企业在每个单价下欲购入的碳汇量52总量；步骤a02）联合买入智能合约按照全部购买请求均成交的情况下，出售信息列表中剩余碳汇证书50的售价最低为目标进行优化购买价推算；步骤a03）推算获得购买价后，将该购买价下企业的购买量相加获得购买总量；步骤a04）计算购买总量需花费的总额，按每个企业的购买量占比分摊总额。
23.表2 购买请求表企业a购买量500购买价0.1企业a购买量300购买价0.12企业a购买量100购买价0.15企业b购买量700购买价0.1企业b购买量400购买价0.12企业b购买量200购买价0.15企业c购买量100购买价0.1企业c购买量100购买价0.12企业c购买量100购买价0.15其中，企业a和企业b的购买量需求大，对价格的变化敏感，因而随着价格的升高，购买量显著下降。也就意味着随着碳汇证书50价格的上涨，企业a和企业b将会减产或改进工艺。企业c需要的碳汇证书50量少，其对价格变化不敏感，价格上涨对其资金的支出影响
不大。若出售列表如表1所示。可见，当企业a欲购买500吨，企业b欲购买700吨时，市场上的碳汇证书50供应量是不足的，不能满足企业a和企业b的购买需求。因而企业a和企业b将不得不考虑减少规模或者提高工艺水平。根据表2中的购买请求，结合表1可知，当碳汇证书50的市场价格上升到0.15万元时，市场上供应的碳汇证书50，将满足企业的购买需求。此时每家企业的均需要为每张碳汇量52为100吨的碳汇证书50付出0.15万元的资金。但使用本实施例中的联合买入智能合约的情况下，在碳汇证书50实际价格尚未上涨到0.15万元时，联合买入智能合约就将企业a和企业b的购买量调整到100吨和200吨。结合企业c的购买需求100吨，向市场买入总量为400吨的碳汇证书50。根据表1可得购入400吨的碳汇证书50需要的资金额为0.42万元。计算均价为0.105万元。由此，企业a和企业c分担0.105万元，企业b分担0.21万元即可。借助该技术方案，达到了降低企业a和企业b碳排放量的目的，同时还为企业a和企业b节省了资金，节省下来的资金用于生产线10工艺的改进。有效避免了企业b企图购买700吨的决策可能性。若企业b作出了购买700吨的决策，则将迅速推高碳汇证书50价格，且最终在支出资金后，仍然不足以购买到足够的碳汇证书50，最终还是需要减产或进行工艺改进。且企业b容易和企业a陷入竞价购买碳汇证书50的情况，白白浪费了资金。既不利于生产经营的平稳，也不利于工艺的改进。在本实施例中，若生产线监控模块20判定生产线10碳中和不通过，则等待预设时长后再次进行检查，若关联生产线10编号核销的碳汇证书50碳汇量52总和不低于认定碳排放量，则更新判定对应生产线10碳中和通过，若关联生产线10编号核销的碳汇证书50碳汇量52总和仍低于认定碳排放量，则判定生产线10碳中和不通过。给出企业补足碳汇证书50的期限，实际是要求企业必须在限定时间内从市场购入碳汇证书50。即如表2所示的购买需求表中，即使价格上涨，购买量也不能下降，企业容易在此期间推高碳汇证书50的价格，给企业带来损失。从而促使企业积极及时的关注市场碳汇证书50的供应状况，及时调整生产规模，有利于使碳排放和碳汇更平稳的相符。
24.若生产线监控模块20判定对应生产线10碳中和不通过，等待预设时长后再次检查，若转让到销毁账户的碳汇证书50的碳汇量52总和不小于碳中和单11的认定碳排放量，则更新判定对应生产线10碳中和检查通过。通过联合买入智能合约，自动执行预设的交易规则，使难以承受高价格的企业在碳汇证书50实际单价升高前即知劣势，更早的进行生产线10工艺的改进或者减产，在碳排放发生前主动减少碳的排放，即有助于稳定碳汇证书50价格也有助于生产线10的改进。
25.若生产线监控模块20判定对应生产线10碳中和不通过，则为对应企业生成金额调整系数，金额调整系数大于1，对应企业购买碳汇证书50时，支付的金额为碳汇证书50售价与金额调整系数的乘积。生产线10的碳中和差额越大，则金额调整系数越大。对不能实现碳中和的企业，该技术方案能够扩大其劣势，加速其退出市场竞争。促进能源利用效率高的企业扩大生产规模。
26.相对于实施例一，本实施例技术方案建立联合买入智能合约拟制碳汇证书50价格的短期波动，有利于碳汇证书50交易的平稳进行，维护碳汇源30和企业的利益，同时能够有效的指导企业避免竞买的行为，维护企业利益，在购买碳汇证书50合理支出外，尽可能的避免不必要的资金浪费，有利于企业生产线10的工艺升级改造，最终促进碳排放的减少。
27.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。