一种基于区块链的碳资产交易方法与流程

1.本发明涉及碳资产交易技术领域，尤其涉及一种基于区块链的碳资产交易方法。


背景技术：

2.区块链是一种分布式账本(数据库)技术，它以有序的方式连接数据块，并通过密码学保证它们不能被篡改或伪造。区块链作为一种底层协议或技术方案，可以有效解决信任问题，实现价值的自由转移。随着区块链在各个行业的应用，社会对该技术的创新发展给予了更多的政策和资源支持。区块链应用正逐渐从单一场景走向多行业场景。技术升级和应用需求的多样化推动了区块链应用模式的升级。与物联网、大数据、人工智能等技术的融合将成为新的发展趋势。构成未来不可信网络环境下安全信息交换的基石。
3.碳资产是指在强制性碳排放权交易机制或自愿性碳排放权交易机制下能够直接或间接影响组织温室气体排放量的配额排放权和减排信用。目前主要包括政府分配的企业排放配额、企业内部通过节能技术改造活动减少的碳排放量、减排项目产生的减排量(certified voluntary emission企业投资开发的reduction-ccer)信用额度分为三类。
4.在基于区块链的碳资产交易算法研究中，以往，大多数研究直接考虑用户与系统的关系，忽略了政府在交易系统中所起的结算、监管与监督作用。因此，这些方法没有从根本上解决基于区块链的碳资产交易算法的部署问题。
5.中国专利文献cn109272405b公开了一种“碳资产交易方法及系统”。包括如下步骤：获取集团电力企业内部每个电厂的碳排放配额、碳减排签发量与实际碳排放量；根据每个电厂的碳排放配额、碳减排签发量和实际碳排放量，计算得到每个电厂的配额盈亏值；计算所有电厂的配额盈亏值之和，得到集团电力企业的总配额盈亏值；基于集团电力企业的总配额盈亏值和每个电厂的配额盈亏值，根据每个电厂的机组属性确定集团电力企业与外部企业以及内部各个电厂之间的交易量，其中，机组属性包括如下至少之一：机组类型、机组的地理位置、机组的供电量等级。上述技术方案缺少考虑政府在碳交易系统中所起的结算、监管与监督作用，难以保证结果准确度。


技术实现要素：

6.本发明主要解决原有的技术方案缺少考虑政府在碳交易系统中所起的结算、监管与监督作用，难以保证结果准确度技术问题，提供一种基于区块链的碳资产交易方法，建立基于区块链的碳资产维护算法的架构设计，分别对系统整体架构和架构下的应用结构进行设计，同时建立基于区块链的碳资产交易算法的过程设计，实现对于碳资产管理数据上链存储凭证、碳交易主体区块链身份凭证、区块链智能合约四个应用流程交易和碳配额追溯管理的实际部署。
7.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：
8.s1通过设计区块链系统得到对系统整体架构设计；
9.s2通过设计用户架构得到架构下的应用结构设计；
10.s3进行碳交易算法流程设计。
11.首先对算法以及系统的整体框架进行统筹规划，实现基于区块链的碳资产维护算法的架构设计，然后对算法的过程和细节进行具体分析，实现区块链的碳资产交易算法的过程设计。
12.作为优选，所述的步骤s1中系统整体架构包括监管主链和行业从链，所述监管主链包括政府、监管机构、验证机构和与碳交易相关的公司或组织，所述行业从链为现有的企业提供了服务和数据互联互通的区块链平台，形成可覆盖多行业、多领域的区块链碳资产应用和交易体系。架构设计分为两部分，一是对系统整体架构进行设计，由对区块链系统的设计得到；二是对架构下的应用结构进行设计，由对用户架构设计得到。
13.作为优选，所述的监管主链通过添加节点的方式让机构参与区块链碳资产管理应用，所述行业从链用于碳资产规模化计量和维护，监管主链和行业从链通过跨链方式交换数据，在保证数据隐私和安全的同时进行数据高效共享应用，监管主链对控制产业子链上碳资产发行、碳交易验证，并实现对碳资产进行计量，行业根据业务需求连接链间数据。
14.作为优选，所述的步骤s2基于区块链的碳资产管理应用结构包括身份管理服务模块、数据存储认证服务模块、溯源服务模块、监管服务模块四个模块，具体内容为包括政府部门、排放控制公司、第三方验证机构的用户提供基于区块链的身份认证、碳资产数据存储凭证、碳交易智能合约和溯源管理服务。
15.整体算法设计充分考虑政府、企业、第三方机构的相关职能和碳排放市场的发展趋势，充分利用区块链在数据防篡改、多方维护等方面的技术特点、公开透明，结合当前我国碳资产管理的需要；利用现有区块链平台的基础功能，通过与碳交易系统、登记系统、企业碳资产管理系统的数据交互，构建覆盖全用户、全链路的高可靠、高安全智能碳资产管理系统。市场主体提供便捷、经济、安全的市场服务，为政府提供可信可靠的碳排放监管支持和技术保障。整体架构由区块链基础组件、碳资产管理应用服务、区块链平台与现有碳资产管理系统的交互组成。
16.作为优选，所述的步骤s3基于区块链的碳资产交易算法的过程设计具体包括：碳资产管理数据上链存储凭证、碳交易主体区块链身份凭证、区块链智能合约四个应用流程交易和碳配额追溯管理。
17.作为优选，所述的碳资产管理数据上链存储凭证用于碳排放数据存储，将包括企业碳统计、碳捕集、碳排放的碳统计、企业减排项目相关信息、企业本年度和上年度排放报告的监测计划信息上链，利用多中心化的特点区块链确保数据公开、透明、不可篡改。
18.作为优选，所述的碳交易主体区块链身份凭证用于市场主体身份管理，注册并登记受控公司名单，使用区块链生成可信身份证书，链上多个节点共同背书用户身份与公钥的绑定关系，保证用户身份的可信度，提高有效性身份认证安全，企业通过进行身份认证，验证通过后进行相关业务操作。
19.作为优选，所述的区块链智能合约四个应用流程交易用于智能合约交易应用，通过智能合约，在区块链平台上产生碳资产协议转让、单向竞价多种交易方式，市场主体在平台上公布碳配额数量、交易价格、交易方式、碳项目减排配额信息，选择合适的交易合约，部署自动执行脚本，实现供需双方达到撮合条件时碳交易的自动执行。
20.作为优选，所述的碳配额追溯管理用于碳交易溯源应用，碳资产申报、交易、对账全流程上链，每笔交易信息可溯源，解决传统碳资产管理的繁琐流程，避免虚假交易、重复交易、信息不对称的问题，保证碳市场的活跃，保证交易过程的透明和安全。
21.本发明的有益效果是：建立了基于区块链的碳资产维护算法的架构设计，分别对系统整体架构和架构下的应用结构进行设计，同时建立了基于区块链的碳资产交易算法的过程设计，实现对于碳资产管理数据上链存储凭证、碳交易主体区块链身份凭证、区块链智能合约四个应用流程交易和碳配额追溯管理的实际部署。
附图说明
22.图1是本发明的一种流程图。
23.图2是本发明的一种系统整体结构架构图。
24.图3是本发明的一种基于区块链的碳资产维护算法架构图。
25.图4是本发明的一种基于区块链的碳资产交易算法流程图。
26.图5是本发明的一种企业碳配额管理示意图。
27.图6是本发明的一种碳资产交易价格随时间变化的关系图。
28.图7是本发明的一种碳资产交易示意图。
具体实施方式
29.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
30.实施例：本实施例的一种基于区块链的碳资产交易方法，如图1所示，包括以下步骤：
31.s1通过设计区块链系统得到对系统整体架构设计。系统整体架构包括监管主链和行业从链，所述监管主链包括政府、监管机构、验证机构和与碳交易相关的公司或组织，所述行业从链为现有的企业提供了服务和数据互联互通的区块链平台，形成可覆盖多行业、多领域的区块链碳资产应用和交易体系。监管主链通过添加节点的方式让机构参与区块链碳资产管理应用，所述行业从链用于碳资产规模化计量和维护，监管主链和行业从链通过跨链方式交换数据，在保证数据隐私和安全的同时进行数据高效共享应用，监管主链对控制产业子链上碳资产发行、碳交易验证，并实现对碳资产进行计量，行业根据业务需求连接链间数据。
32.s2通过设计用户架构得到架构下的应用结构设计。基于区块链的碳资产管理应用结构包括身份管理服务模块、数据存储认证服务模块、溯源服务模块、监管服务模块四个模块。其中，身份管理服务包括参与碳排放市场的用户服务、账户服务、组织服务和权限服务，利用区块链技术为用户分发身份凭证、账户标记、权限标记；数据存储认证服务包括区块链电子签名服务、检验服务、存储认证服务、加密存储共享服务；溯源服务为企业和政府提供碳资产采集、定位、交易溯源、监控接入服务；监管服务主要为政府提供碳交易监管、配额履约、第三方报告验证和统计分析服务。
33.具体内容为包括政府部门、排放控制公司、第三方验证机构的用户提供基于区块链的身份认证、碳资产数据存储凭证、碳交易智能合约和溯源管理服务。整体算法设计充分考虑政府、企业、第三方机构的相关职能和碳排放市场的发展趋势，充分利用区块链在数据
防篡改、多方维护等方面的技术特点、公开透明，结合当前我国碳资产管理的需要；利用现有区块链平台的基础功能，通过与碳交易系统、登记系统、企业碳资产管理系统的数据交互，构建覆盖全用户、全链路的高可靠、高安全智能碳资产管理系统。市场主体提供便捷、经济、安全的市场服务，为政府提供可信可靠的碳排放监管支持和技术保障。整体架构由区块链基础组件、碳资产管理应用服务、区块链平台与现有碳资产管理系统的交互组成，如图3所示。
34.在数据交互管理方面，基于区块链的碳资产管理应用需要结合现有系统，利用区块链技术实现数据交互、共享、加密和传输。在区块链平台与现有系统的交互中，通过应用程序接口(api) 半散件(sdk)的方式实现平台间的数据交互和函数调用。这种方法不仅可以快速实现数据交互应用，而且不会改变原有的系统或业务流程。
35.具体来说，上述架构的好处如下：
36.(1)基于区块链的碳资产管理可以帮助企业降低合规风险，盘活碳资产，以最低的成本降低减排成本。在我国加强碳排放配额制度的背景下，能够有效帮助企业完成碳排放合规，进一步提升企业、影响力和增强企业社会责任感。
37.(2)区块链系统能够充分利用区块链、大数据、云计算等先进技术，建立完善的碳管理体系，是控排企业应对碳配额政策的重要抓手。排放控制企业以创新推动传统化石能源企业转型，适应并引领实现“双碳”目标。
38.(3)区块链系统柜能够通过科学有效的碳资产管理，研究制定碳资产管理策略，在提升企业盈利能力的同时，增强企业碳资产管理的意愿，让更多的企业参与到国家碳市场建设中来，完善市场流动性，促进碳市场自身健康、快速增长和成熟。
39.s3进行碳交易算法流程设计。
40.具体的过程设计分为如下部分：碳资产管理数据上链存储凭证、碳交易主体区块链身份凭证、区块链智能合约四个应用流程交易和碳配额追溯管理。其结构如图4所示。
41.碳排放数据存储
42.将企业碳统计、碳捕集、碳排放等碳统计、企业减排项目相关信息、企业本年度和上年度排放报告的监测计划等信息上链，利用多中心化的特点区块链确保数据公开、透明、不可篡改。
43.市场主体身份管理
44.注册并登记受控公司名单，使用区块链生成可信身份证书，链上多个节点共同背书用户身份与公钥的绑定关系，保证用户身份的可信度，提高有效性身份认证。安全。企业通过该模块进行身份认证，验证通过后进行相关业务操作。
45.智能合约交易应用
46.通过智能合约，在区块链平台上产生碳资产协议转让、单向竞价等多种交易方式。市场主体在平台上公布碳配额数量、交易价格、交易方式、碳项目减排配额等信息。选择合适的交易合约，部署自动执行脚本，实现供需双方达到撮合条件时碳交易的自动执行。
47.碳交易溯源应用
48.碳资产申报、交易、对账全流程上链，每笔交易信息可溯源，解决了传统碳资产管理的繁琐流程，避免虚假交易、重复交易、信息不对称等问题。保证了碳市场的活跃，保证了交易过程的透明和安全。
49.具体来说，系统架构设计。系统架构分为两条链，其中监管主链由政府、监管机构、验证机构和与碳交易相关的公司或组织构成。监管主链会通过添加节点的方式让机构参与区块链碳资产管理应用。行业从链是用于碳资产规模化计量和维护。行业从链为现有的企业提供了服务和数据互联互通的区块链平台，形成可覆盖多行业、多领域的区块链碳资产应用和交易体系。监管主链和行业从链通过跨链方式交换数据，在保证数据隐私和安全的同时进行数据高效共享应用。一方面，监管主链可以对控制产业子链上碳资产发行、碳交易验证等，并可以实现对碳资产进行计量。另一方面，行业根据业务需求连接链间数据。系统整体结构架构如图2所示。
50.建立基于区块链的碳资产维护算法架构。基于区块链的碳资产管理应用可以为政府部门、排放控制公司、第三方验证机构等用户提供基于区块链的身份认证、碳资产数据存储凭证、碳交易智能合约和溯源管理服务。整体算法设计充分考虑政府、企业、第三方机构的相关职能和碳排放市场的发展趋势，充分利用区块链在数据防篡改、多方维护等方面的技术特点、公开透明，结合当前我国碳资产管理的需要；利用现有区块链平台的基础功能，通过与碳交易系统、登记系统、企业碳资产管理系统的数据交互，构建覆盖全用户、全链路的高可靠、高安全智能碳资产管理系统。市场主体提供便捷、经济、安全的市场服务，为政府提供可信可靠的碳排放监管支持和技术保障。整体架构由区块链基础组件、碳资产管理应用服务、区块链平台与现有碳资产管理系统的交互组成。基于区块链的碳资产维护算法架构图如图3所示。
51.碳交易算法流程设计。基于区块链的碳资产交易算法的过程设计分为如下部分：碳资产管理数据上链存储凭证、碳交易主体区块链身份凭证、区块链智能合约四个应用流程交易和碳配额追溯管理。算法流程设计如图4所示。
52.对企业进行碳配额管理。碳资产管理的本质是企业主动管理配额碳资产和减排碳资产，以实现企业利益和社会价值最大化，损失最小化。当企业通过节能减排措施或相关项目使其碳排放量低于政府分配的碳排放配额时，可以通过碳市场出售剩余的碳配额以获取利润。否则，他们需要从碳配额过剩的公司购买。部分不足以满足碳排放配额要求。其具体的碳配额过程如图5所示。
53.用户之间碳资产交易的实验。在碳资产交易需求匹配方面，此前，广州、湖北、北京、天津、上海等8个省市已按照国家政策要求开展了碳交易试点工作。各省的碳资产交易价格如图6所示。
54.用户之间碳资产交易的实际部署。一方面，全国碳市场价格因地区而异，难以组织机构、登记机构、第三方核查和排放控制公司等；在碳交易监管方面，碳交易涉及政府主管部门、碳资产交易机构、登记机构、第三方核查和排放控制公司等；在碳配额的分配和评估方面，监管机构需要综合考虑和分析碳配额的真实性和安全性。对公司的碳排放报告、排放计划、碳排放权交易情况、履约情况，对碳排放、碳配额进行有效、合理的监督和评估。碳资产交易过程如图7所示。
55.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
56.尽管本文较多地使用了系统整体架构、应用结构、碳交易算法等术语，但并不排除
使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。