一种基于区块链的产品碳中和追溯系统的制作方法

1.本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于区块链的产品碳中和追溯系统。


背景技术：

2.碳中和是属于节能减排领域的技术用语。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”。全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在影响着人们的生活方式，带来越来越多的气候问题。建立碳中和监督制度，是缓解全球变暖的重要举措。不仅能够直接减少大气中二氧化碳的排放量，同时能够促进节能高效企业的发展。但目前碳中和制度缺乏广泛有效的监督，因而需要研究一种能够用于碳中和监督的系统。
3.如中国专利cn113312413a，公开日2021年8月27日，一种基于电力大数据的企业碳排放异常监测方法，本发明解决现有技术的问题，其技术方案要点是：步骤一，获取参与碳排放计量的目标的历史数据，将获取到的目标当前时域数据进行整合；步骤二，根据设定函数选取目标的当前时域曲线并与从基准时域曲线中截取对应的基准时域曲线；步骤三，进行一次时域曲线异常检测；步骤四，获取对应的频域信号；步骤五，利用损失函数计算基准频域拟合曲线和当前频域拟合曲线的频域面积差值，进行一次频域曲线异常检测，直接对未通过频域曲线异常检测的目标进行碳排放监测异常报告；步骤六，形成具有若干个维度的监测数据集合；步骤七，计算监测数据集合与基准数据集合的差异度监测。其技术方案仅能够监测企业碳排放情况，不能追溯碳中和执行情况。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前缺乏追溯生产线碳中和执行情况的计算方案的问题。提出了一种基于区块链的产品碳中和追溯系统，能够通过产品追溯对应生产线碳中和执行情况。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于区块链的产品碳中和追溯系统，包括固碳源子系统、碳汇证书子系统、交易子系统和前置子系统，所述固碳源子系统向主管机构登记固碳源，主管机构颁发固碳源编号，上传固碳源固碳数据，获得主管机构认定的单位时间固碳量，当固碳源的固碳数据变化时，更新固碳数据并上报主管机构，获得重新认定的单位时间固碳量；所述碳汇证书子系统包括证书颁发模块、证书交易模块和证书销毁模块，所述证书颁发模块在区块链上建立智能合约，读取固碳源的单位时间固碳量，周期性生成碳汇证书，所述碳汇证书包括证书编号、固碳量、固碳源编号、时间戳和智能合约签名，所述固碳量等于固碳源单位时间固碳量于颁发周期时长的乘积，创建将碳汇证书交易给固碳源的交易，并上传区块链存储，所述证书交易模块部署在上级主管机构设立的交易子系统上，接收交易子系统转发的碳汇证书的交易信息，生成碳汇证书由卖方交
易给买方的交易信息上传区块链存储，等待预设时长后，确认区块链已打包对应交易信息后通知买卖双方交易已成功；所述证书销毁模块接收碳汇证书持有者销毁碳汇证书的请求，生成将碳汇证书交易给指定销毁账户的交易信息，上传区块链存储，等待预设时长后，确认区块链已打包对应销毁信息后通知销毁方证书已销毁；所述前置子系统设置在生产线上，在批次产品生产期间记录生产线排碳设备运行数据，在产品包装上打印二维码指向预设网址，将产品入成品库，将生产线排碳设备上报主管机构，获得主管机构生产线的认定排碳量；所述前置子系统将与认定排碳量相符的若干个碳汇证书进行销毁，待所述证书销毁模块反馈证书已销毁后，将若干个所述碳汇证书显示在预设网址的网页上。
6.作为优选，所述网页显示碳汇证书固碳量的总和以及对应生产批次生产线的认定碳排量，所述网页显示碳汇证书列表，列表中的项目链接碳汇证书详情显示页面，所述碳汇证书详情显示页面显示碳汇证书的颁发、交易和销毁过程，所述颁发、交易和销毁过程由区块链下载获得。
7.作为优选，所述碳汇证书子系统还包括证书兑换模块，所述证书兑换模块在区块链上建立智能合约，接收同固碳源编号的碳汇证书的兑换请求，所述兑换请求用于将碳汇证书拆分或合并，碳汇证书拆分或合并不增加或减少固碳量，所述兑换请求包括用于兑换的碳汇证书列表和欲兑换成的固碳量列表，所述智能合约具有证书销毁地址和证书产生地址，接收兑换请求后，验证碳汇证书列表中的固碳量是否欲兑换固碳量相同，若不同则拒绝兑换请求，若相同则建立将碳汇证书列表内的碳汇证书交易到证书销毁地址和由证书产生地址交易给请求者地址的交易信息，并上传区块链存储。
8.作为优选，所述碳汇证书的固碳量按预设比例以预设定价在交易子系统出售，所述交易子系统展示出售列表，所述出售列表包括待出售碳汇证书及售价，所述交易子系统每日按照预设比例自动将固碳源的碳汇证书兑换为用于定价交易的碳汇证书和剩余的碳汇证书，将用于定价交易的碳汇证书添加到出售列表并关联对应预设定价，剩余的碳汇证书发放给固碳源，由固碳源自行决定出售日期和售价，固碳源在交易时间内，随时提交碳汇证书的出售请求和售价，所述交易子系统实时将碳汇证书和售价添加到出售列表，所述交易子系统接收企业的购买请求，完成资金支付后，所述交易子系统建立碳汇证书由固碳源交易给购买企业的交易信息并上传区块链存储。
9.作为优选，所述交易子系统建立联合买入智能合约，所述联合买入智能合约在交易日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购买价欲购入的购买量，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。
10.作为优选，在年度周期内设置若干个检查点，获得每个企业在检查点的碳排量总量和碳汇证书固碳量总量，若企业在检查点存在碳中和差额，则根据碳中和差额给企业设置金额调整系数，企业在检查点后所述交易子系统为每个企业展示的出售列表中的售价乘以企业的金额调整系数。
11.本发明的实质性效果是：使用区块链上的碳汇证书实现碳中和的追溯，借助区块链具有可追溯不可篡改的特性，保证追溯可信且方便查阅；碳汇证书的交易能够通过市场手段调节固碳量的分配，使得能源利用效益高的企业需要承担的碳中和负担小，具有更好
的发展优势，从而整体上促进生产线的碳减排；使用金额调整系数加大碳排放偏高企业的负担，扩大节碳生产线的竞争优势。
附图说明
12.图1为实施例一碳中和追溯系统结构示意图。
13.图2为实施例一网页显示示意图。
14.图3为实施例一证书兑换模块示意图。
15.其中：10、主管机构，20、固碳源子系统，21、固碳源编号，22、固碳数据，23、单位时间固碳量，30、碳汇证书子系统，31、证书颁发模块，32、证书交易模块，33、证书销毁模块，34、证书兑换模块，40、交易子系统，50、前置子系统，60、固碳源，70、企业，80、生产线，81、二维码，82、预设网址，83、网页，84、认定碳排量，85、碳汇证书。
具体实施方式
16.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。
17.实施例一：一种基于区块链的产品碳中和追溯系统，请参阅附图1，包括固碳源子系统20、碳汇证书子系统30、交易子系统40和前置子系统50，固碳源子系统20向主管机构10登记固碳源60，主管机构10颁发固碳源编号21，上传固碳源60固碳数据22，获得主管机构10认定的单位时间固碳量23，当固碳源60的固碳数据22变化时，更新固碳数据22并上报主管机构10，获得重新认定的单位时间固碳量23；碳汇证书子系统30包括证书颁发模块31、证书交易模块32和证书销毁模块33，证书颁发模块31在区块链上建立智能合约，读取固碳源60的单位时间固碳量23，周期性生成碳汇证书85，碳汇证书85包括证书编号、固碳量、固碳源编号21、时间戳和智能合约签名，如表1所示，为碳汇证书85载明信息。固碳量等于固碳源60单位时间固碳量23于颁发周期时长的乘积，创建将碳汇证书85交易给固碳源60的交易，并上传区块链存储，证书交易模块32部署在上级主管机构10设立的交易子系统40上，接收交易子系统40转发的碳汇证书85的交易信息，生成碳汇证书85由卖方交易给买方的交易信息上传区块链存储，等待预设时长后，确认区块链已打包对应交易信息后通知买卖双方交易已成功；证书销毁模块33接收碳汇证书85持有者销毁碳汇证书85的请求，生成将碳汇证书85交易给指定销毁账户的交易信息，上传区块链存储，等待预设时长后，确认区块链已打包对应销毁信息后通知销毁方证书已销毁；前置子系统50设置在生产线80上，在批次产品生产期间记录生产线80排碳设备运行数据，在产品包装上打印二维码81指向预设网址82，将产品入成品库，将生产线80排碳设备上报主管机构10，获得主管机构10生产线80的认定排碳量；前置子系统50将与认定排碳量相符的若干个碳汇证书85进行销毁，待证书销毁模块33反馈证书已销毁后，将若干个碳汇证书85显示在预设网址82的网页83上。目前生产线80的碳排量认定是有主管机构10进行认定，将生产线80物料使用及运行情况按照主管机构10的要求上报，主管机构10会生成认定的碳排放量。碳汇证书85仅能够由指定的账户生成，即证书颁发模块31的智能合约地址和证书兑换模块34的指定地址，否则将不会被区块链系统接收。每个碳汇证书85均有一个唯一的编号。根据该证书编号能够在区块链上追踪对应证书编号的碳汇证书85的权属变化过程。每个固碳源60和企业70均需要在区块链上公布一个钱包地址，
即为一个公钥，对应的私钥由固碳源60和企业70保存。如证书颁发模块31建立的智能合约的钱包地址，即公钥为：0x982e6006cb31433a16141dd98f963b64，则所有的碳汇证书85涉及的第一笔交易必须是从0x982e6006cb31433a16141dd98f963b64转出的交易信息。如固碳源60的钱包地址为：0x5f7d59e1f45b2d613c3bf7c9920e5ea1，则智能合约为固碳源60颁发碳汇证书85交易的双方为：0x982e6006cb31433a16141dd98f963b64(to)0x5f7d59e1f45b2d613c3bf7c9920e5ea1。之后固碳源60将证书转让给了企业70a，企业70a的钱包地址为0x3086fb48012276cfdf4a2dcf84f1，则第二笔交易信息为0x5f7d59e1f45b2d613c3bf7c9920e5ea1(to)0x3086fb48012276cfdf4a2dcf84f1。企业70a将该碳汇证书85与生产批次sn2032584绑定，用于实现sn2032584批次生产中，生产线80产生的碳排放的碳中和。则构建碳汇证书85销毁的交易。指定销毁账户的钱包地址为0x109bb2dfd9de3d662e99a7ace21c415c，则对应的交易信息为：0x3086fb48012276cfdf4a2dcf84f1(to)0x109bb2dfd9de3d662e99a7ace21c415c，并在交易信息中的备注信息内填写企业70a-sn2032584信息。
18.表1 碳汇证书85证书编号q1071urahkna3zvama28固碳量43.62吨固碳源编号213162140105时间戳1637150808智能合约签名rihsg9yk5ztowd1230uqpnac7jve6mblf请参阅附图2，网页83显示碳汇证书85固碳量的总和以及对应生产批次生产线80的认定碳排量84，网页83显示碳汇证书85列表，列表中的项目链接碳汇证书85详情显示页面，碳汇证书85详情显示页面显示碳汇证书85的颁发、交易和销毁过程，颁发、交易和销毁过程由区块链下载获得。通过扫描二维码81就能够查询到对应的网页83，在网页83上追踪产品批次生产期间，生产线80的碳排放量和对应的固碳量是否均衡。网页83上显示主管部门认定的生产批次期间的碳排放量，具有权威性。同时碳汇证书85列表中展示的碳汇证书85则能够通过区块链进行追踪，且区块链具有不可篡改的特性，使得碳中和能够在产品末端进行可信追溯。
19.表2 网页83显示内容汇总表企业70a生产线80甲1生产线80生产批次sn2032584认定碳排量84268吨碳汇证书851证书编号b707d13fce78da14866、固碳量60吨碳汇证书852证书编号e263444ff37262f5a58、固碳量48.5吨碳汇证书853证书编号f5a98db343df304f3a5f、固碳量76.5吨碳汇证书854证书编号b82ffa41dad5e6f8f157、固碳量83吨碳汇证书子系统30还包括证书兑换模块34，请参阅附图3，证书兑换模块34在区块链上建立智能合约，接收同固碳源编号21的碳汇证书85的兑换请求，兑换请求用于将碳汇证书85拆分或合并，碳汇证书85拆分或合并不增加或减少固碳量，兑换请求包括用于兑换
的碳汇证书85列表和欲兑换成的固碳量列表，智能合约具有证书销毁地址和证书产生地址，接收兑换请求后，验证碳汇证书85列表中的固碳量是否欲兑换固碳量相同，若不同则拒绝兑换请求，若相同则建立将碳汇证书85列表内的碳汇证书85交易到证书销毁地址和由证书产生地址交易给请求者地址的交易信息，并上传区块链存储。如表1所示碳汇证书85，将该碳汇证书85关联交易信息，将碳汇证书85转让给指定的兑换地址，并将兑换要求发送给证书兑换模块34。如将碳汇证书85兑换为3张碳汇证书85，固碳量分别为20吨、13.62吨和10吨，证书兑换模块34生成3个新的碳汇证书85，即生成3个新的证书编号，填写相同的固碳源编号21和对应的固碳量和时间戳，并使用指定地址相应的私钥进行签名，同时在备注中填写兑换前的碳汇证书85的证书编号。
20.碳汇证书85的固碳量按预设比例以预设定价在交易子系统40出售，交易子系统40展示出售列表，出售列表包括待出售碳汇证书85及售价，如表3所示，交易子系统40每日按照预设比例自动将固碳源60的碳汇证书85兑换为用于定价交易的碳汇证书85和剩余的碳汇证书85，将用于定价交易的碳汇证书85添加到出售列表并关联对应预设定价，剩余的碳汇证书85发放给固碳源60，由固碳源60自行决定出售日期和售价，固碳源60在交易时间内，随时提交碳汇证书85的出售请求和售价，交易子系统40实时将碳汇证书85和售价添加到出售列表，交易子系统40接收企业70的购买请求，完成资金支付后，交易子系统40建立碳汇证书85由固碳源60交易给购买企业70的交易信息并上传区块链存储。
21.表3 出售列表碳汇证书851固碳量23吨0.1万元/吨碳汇证书852固碳量37吨0.1万元/吨碳汇证书853固碳量46吨0.11万元/吨碳汇证书854固碳量84吨0.12万元/吨碳汇证书855固碳量120吨0.15万元/吨交易子系统40建立联合买入智能合约，联合买入智能合约在交易日前接收企业70的购买请求，购买请求记载每个企业70在每个购买价欲购入的购买量，如表4所示，联合买入智能合约按照全部购买请求均成交的情况下，出售列表中剩余碳汇证书85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70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70的购买量占比分摊总额。
22.表4 购买请求表企业70a购买量60购买价0.1万元/吨企业70a购买量55购买价0.11万元/吨企业70a购买量50购买价0.12万元/吨企业70b购买量80购买价0.1万元/吨企业70b购买量75购买价0.11万元/吨企业70b购买量60购买价0.12万元/吨企业70c购买量35购买价0.1万元/吨企业70c购买量35购买价0.11万元/吨企业70c购买量35购买价0.12万元/吨其中企业70a和企业70b需要的购买量较大，因而对购买价较为敏感。随着购买价
的上涨而主动降低了购买量，意味着其生产线80需要对应进行减产。企业70c需要的购买量少，因而无论购买价为0.1万元/吨还是0.12万元/吨，其购买量不变，即其生产线80不会因碳中和成本上升而减产。因购买量小，对单价不敏感，属于生产线80碳排放少、能源利用效率高的类型。企业70a、企业70b 和企业70c需要自愿加入联合买入智能合约，并按规定上报对应的购买价和购买量。不愿意加入联合买入智能合约的企业70则自行决定购买价和购买量。如表3和表4所示情况下，联合买入智能合约根据出售列表和购买请求，判定当价格为0.11万元/吨时，出售量不足以使全部购买量成交，价格为0.12万元/吨时，出售量足够使全部购买量成交。此时企业70a的购买量为50，企业70b的购买量为60，企业70c的购买量为35。因而联合买入智能合约将碳汇证书851、碳汇证书852和碳汇证书853购买，并购买碳汇证书854中的39吨。因而需要将碳汇证书854通过证书兑换模块34，兑换为两张碳汇证书85，两张碳汇证书85的固碳量分别为39吨和45吨。此时总的购买量为145吨，总的购买金额为(23 37)*0.1 46*0.11 39*0.12=15.74万元。平均价格为15.74/145=0.10855万元/吨。按照企业70a、企业70b和企业70c的购买量占比分担总的购买金额，各自支付相应的费用。由此，企业70a和企业70b以稍高于第一档0.1万元/吨的价格购买了较少的碳汇证书85，因而需要减产。之所以企业70a和企业70b需要减产，是因为市场上的碳汇证书85供应量实际不足。由联合买入智能合约在实际购买行为发生前，就能够发现这种不足，因而能够提前使企业70a和企业70b认识到其竞争力不足，需要减产。避免了碳汇证书85价格实际上涨后，企业70a和企业70b才认识到这一点。因而企业70a和企业70b不仅能够节省成本，还能够提前意识到其需要减产和改进工艺，降低能耗。更为有利于推动企业70生产的碳中和。同时有助于避免因为企业70不顾碳汇证书85储备量，先行进行生产，导致后续需要在市场竞争中购买碳汇证书85，过分推高碳汇证书85的价格，造成市场出现混乱。不利于企业70的总体的平稳生产，也不利于碳中和的稳步推进。
23.在年度周期内设置若干个检查点，获得每个企业70在检查点的碳排量总量和碳汇证书85固碳量总量，若企业70在检查点存在碳中和差额，则根据碳中和差额给企业70设置金额调整系数，企业70在检查点后交易子系统40为每个企业70展示的出售列表中的售价乘以企业70的金额调整系数。
24.本实施例的有益技术效果是：使用区块链上的碳汇证书85实现碳中和的追溯，借助区块链具有可追溯不可篡改的特性，保证追溯可信且方便查阅；碳汇证书85的交易能够通过市场手段调节固碳量的分配，使得能源利用效益高的企业70需要承担的碳中和负担小，具有更好的发展优势，从而整体上促进生产线80的碳减排；使用金额调整系数加大碳排放偏高企业70的负担，扩大节碳生产线80的竞争优势。
25.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。