基于区块链的碳排放权分配方法与流程

1.本发明涉及区块链技术领域，具体涉及基于区块链的碳排放权分配方法。


背景技术：

2.随着温室效应引起的全球变暖和气候变化越来越明显的影响天气和人们的生活，控制温室效应已成为全球国家和地区共同合作的重要议题。其中最为广泛采纳的措施是控制碳的排放。即将年度排放额度分配给控排企业，企业年度生产产生的碳排放不能超过分配的碳排放权额度。若实际碳排放超过分配的碳排放权额度，则企业需要从其他碳排放权额度有富余的企业进行购买。使碳排放量大，能源利用效率低的企业承担额外的碳履约成本。促使企业缩减生产规模或者改进工艺设备，以减少碳的排放。企业碳排放权的来源包括主管机构根据企业历年生产情况和当前生产规模，结合年度碳排放控制目标，作为初始碳排放权分配给企业。而后借助设立的碳排放权交易所，为企业提供碳排放权的交易。但目前初始碳排放权的分配难以和实际需求匹配，初始碳排放权分配的失衡又会影响碳排放权交易市场的平衡。削弱市场的调节作用，甚至使市场调节失效。因而需要继续研究碳排放权的分配方案。
3.如中国专利cn112613699a，公开日2021年4月6日，公开了一种基于汽车大数据的初始碳排放权分配方法，包括：对于车企的初始碳排放权分配，基于汽车大数据建立汽车购置前的碳排放核算模型和车企反馈机制，将汽车购置前的碳排放作为固态配额参考，车企反馈机制作为动态配额参考；对于车主的初始碳排放权分配，基于汽车大数据建立个人碳排放核算模型和考虑驾驶员风格的个人反馈机制，将个人碳排放作为固态配额参考，个人反馈机制作为动态配额参考。其技术方案在对车企进行初始碳排放权分配时，建立完善的企业反馈机制，激励车企进行减排。但其不能解决全部行业的控排企业的碳排放权的分配依据单一的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前碳排放权分配缺乏有效市场调节的技术问题。提出了一种基于区块链的碳排放权分配方法，借助竞价分配实现政策性分配和市场分配相互补充，提高碳排放权分配的合理性。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：基于区块链的碳排放权分配方法，包括：发布通证：主管机构在区块链上发布通证，所述通证代表碳排放权，主管机构制定年度碳排放权总量，在区块链上发布相应数量的通证，将通证划分为初始分配组和竞价分配组；初始分配：主管机构登记控排企业信息，根据企业生产情况将初始分配组的通证分配给企业，转入企业的虚拟账户；竞价分配：主管机构保密竞价分配组的通证数量，公布起始单价、上限单价和加价幅度，接收企业的需求表，所述需求表记录企业在每个单价下的购买数量，根据全部企业的需求表和竞价分配组的通证数量，获得每个企业的中标通证数量，接收企业付款并将中标通证转入企业的虚拟账户。
6.作为优选，获得企业中标通证数量的方法包括：从起始单价开始，统计企业对应单价下的购买数量；若购买数量总和超过竞价分配组的通证数量，则将单价加上加价幅度后重新统计购买数量总和，直到购买数量总和不超过竞价分配组的通证数量，作为最终单价；最终单价下每个企业的购买数量作为企业中标通证数量。
7.作为优选，若最终单价下购买数量总和小于竞价分配组的通证数量，则计算每个企业在最终单价下的购买数量占购买数量总和的比例，竞价分配组的通证数量与比例的乘积作为企业的中标通证数量。
8.作为优选，获得企业中标通证数量的方法包括：主管机构在区块链上发布竞价智能合约，所述竞价智能合约包括截止时刻、起始单价、上限单价、加价幅度和需求表，所述竞价智能合约具有合约虚拟账户，主管机构将竞价分配组的通证转入所述合约虚拟账户；在截止时刻前，企业将每个单价下的购买数量写入所述竞价智能合约，并转入对应的预付数字资产；到达截止时刻时，所述竞价智能合约读取需求表，设置单价为起始单价，统计在当前单价下企业的购买数量总和；若购买数量总和大于竞价分配组的通证数量，则将单价加上加价幅度后重新统计购买数量总和，直到购买数量总和不超过竞价分配组的通证数量，作为最终单价；计算每个企业在最终单价下的购买数量占购买数量总和的比例，竞价分配组的通证数量与比例的乘积作为企业的中标通证数量；向企业的虚拟账户转入中标通证数量，从企业的预付数字资产中转出对应数量的数字资产到主管机构的虚拟账户，将剩余预付数字资产退回企业虚拟账户。
9.作为优选，企业将单价及购买数量写入所述竞价智能合约时，使用竞价智能合约的公钥加密，到达截止时刻前，所述竞价智能合约不解密企业写入的单价及购买数量。
10.作为优选，还包括市场分配，所述市场分配包括以下步骤：企业在区块链上发布出售智能合约，所述出售智能合约包括出售企业虚拟账户、通证数量、单价、购买需求表和失效时间，出售通证的企业将相应数量的通证转入出售智能合约的虚拟账户；欲购买通证的企业将购买需求写入所述购买需求表，所述购买需求包括购买量和购买企业虚拟账户，将相应数量的数字资产转入出售智能合约的虚拟账户；所述出售智能合约检查当前剩余的通证数量是否满足购买需求表中的购买量，若不满足，则标记购买需求状态为失败，将企业转入的数字资产退回，若满足，则执行下一步骤；所述出售智能合约检查收到的数字资产是否与购买量及单价匹配，若不匹配，则标记购买需求状态为失败，将企业转入的数字资产退回，若匹配，则将购买量对应数量的通证转入购买企业的虚拟账户，将数字资产转入出售企业的虚拟账户；当出售智能合约的虚拟账户的通证数量为0或者到达失效时间，所述出售智能合约将剩余通证退回出售企业的虚拟账户，而后所述出售智能合约执行销毁。
11.作为优选，所述出售智能合约的销毁的，检查虚拟账户下是否存在数字资产，若存在，则将数字资产退回来源虚拟账户。
12.本发明的实质性效果是：通过初始分配和竞价分配形成企业的碳排放权分配额度，结合政策性分配和市场分配，使企业的碳排放权分配更加合理；通过在区块链上发布通证代表碳排放权的权益，使碳排放权的分配和交易过程真实透明且方便追溯，便于主管机构查验和公众进行监督；使用竞价智能合约完成竞价分配过程，使竞价分配去中心化，提供更为安全可靠的竞价分配。
附图说明
13.图1为实施例一碳排放权分配方法流程示意图。
14.图2为实施例一获得企业中标通证数量方法示意图。
15.图3为实施例一市场分配方法示意图。
16.图4为实施例二获得企业中标通证数量方法示意图。
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：基于区块链的碳排放权分配方法，请参阅附图1，包括：步骤a01）发布通证：主管机构在区块链上发布通证，通证代表碳排放权，主管机构制定年度碳排放权总量，在区块链上发布相应数量的通证，将通证划分为初始分配组和竞价分配组；步骤a02）初始分配：主管机构登记控排企业信息，根据企业生产情况将初始分配组的通证分配给企业，转入企业的虚拟账户；步骤a03）竞价分配：主管机构保密竞价分配组的通证数量，公布起始单价、上限单价和加价幅度，接收企业的需求表，需求表记录企业在每个单价下的购买数量；步骤a04）根据全部企业的需求表和竞价分配组的通证数量，获得每个企业的中标通证数量，接收企业付款并将中标通证转入企业的虚拟账户。通证属于数字资产的一种，形式上通证是一串独有的字符串，如carbonoffset20210708ss94axtk，为表明通证为主管机构发布，本实施例中的通证以carbonoffset开头，随后添加四位年份数字，同时本实施例中代表碳排放权的通证具有唯一的发布虚拟账户，发布虚拟账户由主管机构所有。区块链上通常以公钥或者公钥的哈希值作为虚拟账户，如md5(0xd0182e
…
547c9b0)，为方便叙述执行过程及相关参量之间的关系，本实施例为中直接采用公钥作为虚拟账户，如0xd0182e
…
547c9b0即为一个虚拟账户。本实施例中发布虚拟账户为0xcd13e7
…
0bffe94，为一个公钥地址，相应的私钥由主管机构保存。因此区块链上代表碳排放权的通证的第一条交易记录的转出账户必为0xcd13e7
…
0bffe94。
19.表1 通证carbonoffset20210708ss94axtk的交易记录
(token)carbonoffset20210708ss94axtk(tradeid)5740404348124(from)0xeb46c2
…
f9b11d(recieve)0xd7ce87
…
d4620b6(time)1635937292(hash)9d73b4
…
749154(sign)ga1ueawh
…
wyjkozihvcnaqc(tradeid)9671406989386(from)0xdc9071
…
8764b16(recieve)0xeb46c2
…
f94b11d(time)1630666892(hash)af04a4
…
fd78e1(sign)atze90jr
…
qz3uhclbnfw086(tradeid)3415464854567(from)0xcd13e7
…
0bffe94(recieve)0xdc9071
…
8764b16(time)1627988492(hash)9d73b4
…
749154(sign)02umjsqd
…
qzgdanfwmdoyd
如表1所示，为通证的交易记录，该通证记录有主管机构发布并转入第一个企业的虚拟账户0xd7ce87
…
d4620b6后，又经过两次转让，最终由虚拟账户0xdc9071
…
8764b16对应的企业获得。其中sign表示签名信息，即转出虚拟账户的私钥多交易哈希加密的结果，交易哈希为对通证、转出虚拟账户、转入虚拟账户和时间戳的哈希。
20.请参阅附图2，获得企业中标通证数量的方法包括：步骤b01）从起始单价开始，统计企业对应单价下的购买数量；步骤b02）若购买数量总和超过竞价分配组的通证数量，则将单价加上加价幅度后重新统计购买数量总和，直到购买数量总和不超过竞价分配组的通证数量，作为最终单价；步骤b03）最终单价下每个企业的购买数量作为企业中标通证数量。
21.目前碳排放权的分配有两种方式，一种是直接免费分配，另一种是市场分配。直接免费分配是根据控排企业的历史生产数据和当前的生产规模，结合控排目标，给予企业一
定的免费的碳排放权。市场分配则是允许企业之间相互有偿转让碳排放权。使得碳排放权有富余的企业能够将碳排放权交易给碳排放权不足的企业，获取经济利益。
22.在两种方式中，直接分配碳排放权的方式，在年初即完成分配。随着时间的推移，市场以及企业生产的变化，会导致年初分配的碳排放权，与实际企业的生成情况不符。为此需要借助市场分配，实现动态的调节。然而市场调节的方式，容易滋生投机行为，也会出现市场调节的失效。投机行为指企业购买较多的碳排放权，导致市场的碳排放权出售量减少，抬高碳排放权交易价格，而后出售手中的碳排放权。由于碳排放权在年初进行免费的直接分配，在年尾进行履约核算。因而市场上年初碳排放权价格低，年尾则价格高。由于控排具有紧迫性，使得碳排放权在市场上必然是卖方市场。且碳排放权若未进行核销，则允许转结到下一个年度进行使用，使得持有碳排放权的代价低。因而十分适合在年初收购碳排放权，年尾再进行出售。
23.若企业能够及早从市场上购买，则能够购买到低价的碳排放权。相反，若企业不积极参与碳排放权的市场活动，则会导致接近年末时，只能高价购买市场上的碳排放权。也就导致了市场分配并不以企业的能源利用效率进行分配。那些能源利用效率低，高排放、低产出的企业，只要能够勤于参与市场交易，就能够获得廉价且足量的碳排放权。那些能源利用效率高，低排放、高产出的企业，若因不积极参与碳排放权交易市场，则大概率需要支付大量资金，用于购买碳排放权，占用了企业的发展资金。能源利用效率高，低排放、高产出的企业，原本是碳排放权制度，欲鼓励扶持的企业，却反而承受了更高的碳排放权履约代价。那些积极参与市场交易的高排放企业，反而因为购买到了足够的碳排放权，反而不会受到影响，继续原本的规模进行生产，即是市场调节的失效。为解决市场调节随机性和容易失效的问题，本实施例提供了竞价分配的技术方案。在竞价分配中，企业需要针对每个单价下，填写其欲购买的碳排放权数量，并支付相应的预付款。如此，企业必须结合自身能源利用效率和对自身年度经营预判，推算自身能够承受的碳排放权单价，以及该单价下的生产规模，即碳排放规模。收集到这些信息后，主管机构就能够根据这些反映了企业将来发展预判的动态信息，制定出更加适合企业发展动态的碳排放权分配。有效抑制了市场上的投机行为，同时有效的模拟了市场调节，在不实际借助市场调节的情况下，完成了更加符合企业动态发展变化情况的碳排放权的分配。
24.表2 需求表企业单价，单位：万元/吨购买数量，单位：吨企业a0.1800企业a0.12600企业a0.15100企业b0.1900企业b0.12700企业b0.15300企业c0.1200企业c0.12200企业c0.15200如表2所示，为主管机构收集到的需求表，记录了区域内的3家控排企业在每个单
价下的购买需求。本实施例中竞价分配组的通证数量为1000个，即代表了1000吨的碳排放权。本实施例获得企业的中标通证数量时，从起始单价为0.1万元/吨开始，统计单价0.1万元/吨下的总购买数量为1900个，超过了竞价分配组的通证数量，而后增加加价幅度0.1万元/吨。直到增加到单价为0.15万元/吨时，统计获得的总购买数量为600个，小于竞价分配组的通证数量。由此确定企业a、企业b和企业c的中标通证数量分别为100个、300个和200个。此时竞价分配组中将剩余400个通证。为此本实施例具有如下替代技术方案。若最终单价下购买数量总和小于竞价分配组的通证数量，则计算每个企业在最终单价下的购买数量占购买数量总和的比例，竞价分配组的通证数量与比例的乘积作为企业的中标通证数量。即企业a的中标通证数量为100/600*1000，即166个，企业b为500个，企业c为333个。本实施例中的通证为不可分割的通证，即每个通证代表的权益为1份，且不可分割，本实施例中则表示1吨的碳排放权为最小交易和履约单位。
25.本实施例还提供了市场分配的方案，请参阅附图3，市场分配包括以下步骤：步骤c01）企业在区块链上发布出售智能合约，出售智能合约包括出售企业虚拟账户、通证数量、单价、购买需求表和失效时间，如表3所示，出售通证的企业将相应数量的通证转入出售智能合约的虚拟账户；步骤c02）欲购买通证的企业将购买需求写入购买需求表，购买需求包括购买量和购买企业虚拟账户，将相应数量的数字资产转入出售智能合约的虚拟账户；步骤c03）出售智能合约检查当前剩余的通证数量是否满足购买需求表中的购买量，若不满足，则标记购买需求状态为失败，将企业转入的数字资产退回，若满足，则执行下一步骤；步骤c04）出售智能合约检查收到的数字资产是否与购买量及单价匹配，若不匹配，则标记购买需求状态为失败，将企业转入的数字资产退回，若匹配，则将购买量对应数量的通证转入购买企业的虚拟账户，将数字资产转入出售企业的虚拟账户；步骤c05）当出售智能合约的虚拟账户的通证数量为0或者到达失效时间，出售智能合约将剩余通证退回出售企业的虚拟账户，而后出售智能合约执行销毁。出售智能合约的销毁的，检查虚拟账户下是否存在数字资产，若存在，则将数字资产退回来源虚拟账户。
26.表3 出售智能合约出售企业虚拟账户0xd0182e
…
547c9b0通证数量30个单价0.2购买需求表{(null,null),(null,null),
…
,(null,null)}失效时间1639393292当企业欲购买通证时，既可以线下达成购买协议，而后将达成购买的通证转入信息上传到区块链确定即可。也可以直接查询区块链上的尚未到失效时间的出售智能合约，将购买需求填入智能合约，并将价值相符的数字资产转入出售智能合约的虚拟账户。出售智能行业检查后，将会把通证转入购买企业的虚拟账户下，完成通证的购买。
27.本实施例的有益技术效果为：通过初始分配和竞价分配形成企业的碳排放权分配额度，结合政策性分配和市场分配，使企业的碳排放权分配更加合理；通过在区块链上发布通证代表碳排放权的权益，使碳排放权的分配和交易过程真实透明且方便追溯，便于主管机构查验和公众进行监督。
28.实施例二：
基于区块链的碳排放权分配方法，本实施例对获得企业中标通证数量的方法进行了具体的改进，以消除实施例一记载的方案存在中心化风险的问题。请参阅附图4，本实施例中，获得企业中标通证数量的方法包括：步骤d01）主管机构在区块链上发布竞价智能合约，竞价智能合约包括截止时刻、起始单价、上限单价、加价幅度和需求表，竞价智能合约具有合约虚拟账户，主管机构将竞价分配组的通证转入合约虚拟账户；步骤d02）在截止时刻前，企业将每个单价下的购买数量写入竞价智能合约，并转入对应的预付数字资产；步骤d03）到达截止时刻时，竞价智能合约读取需求表，设置单价为起始单价，统计在当前单价下企业的购买数量总和；步骤d04）若购买数量总和大于竞价分配组的通证数量，则将单价加上加价幅度后重新统计购买数量总和，直到购买数量总和不超过竞价分配组的通证数量，作为最终单价；步骤d05）计算每个企业在最终单价下的购买数量占购买数量总和的比例，竞价分配组的通证数量与比例的乘积作为企业的中标通证数量；步骤d06）向企业的虚拟账户转入中标通证数量，从企业的预付数字资产中转出对应数量的数字资产到主管机构的虚拟账户，将剩余预付数字资产退回企业虚拟账户。企业将单价及购买数量写入竞价智能合约时，使用竞价智能合约的公钥加密，到达截止时刻前，竞价智能合约不解密企业写入的单价及购买数量。
29.与实施例一记载技术方案相比，本实施例仅在于竞价分配的执行由主管机构变更为主管机构设置好参数后，具体为设置竞价分配组的通证数量、截止时刻、起始单价、上限单价和加价幅度，而后交由智能合约执行。相对于实施例一，本实施例使用竞价智能合约完成竞价分配过程，使竞价分配去中心化，提供更为安全可靠的竞价分配。由于区块链具有透明性，使得整个竞价分配过程公证透明，且不可篡改。即方便了公众进行监督，又方便了对违规行为进行取证。区块链上执行的智能合约为二进制的机器码，不具有可读性，即能够保持竞价分配的正确执行，又不会造成信息的泄露。
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。