基于區塊鏈技術的碳金融市場發展模式初探

冀宣齊

摘要：近幾年，我國碳金融市場發展雖勢頭強勁，但面臨標準不統一、產品種類單一、主體信息不對稱、法律制度與體系不完善等問題;與此同時，區塊鏈技術作為一種去中心化分布式底層互聯網技術在各領域應用初露頭角，不僅可用于傳統金融領域，區塊鏈技術也以其去中心化、開放透明、可信度高和具有可編程的智能合約等特點與新型碳金融市場的發展特點契合，目前也已引起政府部門、金融結構、碳排放企業等的高度重視和廣泛關注。

本文通過介紹區塊鏈技術的基本原理、特點，并與現階段碳金融市場的發展現狀相結合，從區塊鏈與碳權交易的理論兼容性——兩者兼具開放、透明、共享信息的特點，和區塊鏈可解決碳金融的技術兼容性兩個角度入手，重點以區塊鏈技術特點解決碳金融現階段的問題為主，提出了區塊鏈技術下碳金融交易的過程框架，最后，對區塊鏈技術在碳金融模式中適應的挑戰進行了分析和總結。

Abstract： In recent years， although the development of China's carbon finance market is strong ， it still faces problems such as inconsistent standards among markets， single product categories， asymmetric subject information， imperfect legal systems and so on. At the same time， blockchain technology as a decentering application of distributed underlying Internet technology has emerged in many fields——not only in the traditional financial field， but also in new carbon finance area， thanks to its features such as decentralized， open and transparent， highly credible and programmable smart contracts. Therefore， it has also attracted great and extensive attention from government departments， financial structures， and carbon emission enterprises.

This paper introduces the basic principles and characteristics of blockchain technology， and combines with the current development status of carbon financial market. Then combing double factors together to discuss campatibility. From the first angle， the theoretical compatibility of blockchain and carbon rights trading - both open， transparent， and shared information， and the second one， which is blockchain can solve the technical compatibility of carbon finance. Futhermore， by focusing on the problem of the current stage of carbon finance which blockchain technology can targetly solve， this paper proposes the process framework of carbon financial transaction based on blockchain technology. Finally， the challenges of adapting blockchain technology in the carbon finance model are analyzed and summarized.

關鍵詞：區塊鏈;碳金融;智能合約;共識機制

Key words： blockchain;carbon finance;smart contract;consensus mechanism

中圖分類號：F831 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0193-04

0 ?引言

近幾年，區塊鏈技術的發展更新勢頭強勁。一方面，區塊鏈作為一種適用度極高的數據庫技術，可以為金融、科技、能源領域帶來深刻影響;另一方面，碳交易市場在我國也在積極發展，目前全國總碳配額交易金額與歐洲市場交易額相比相去甚遠，同時成交單價也低不少?，F如今碳交易市場存在的諸多問題與弊端為區塊鏈技術的引進提供了缺口，使具有去中心化、信息高度透明和不宜篡改等特點的分布式數據庫技術在碳金融領域大有用武之地。

本文組織結構為：第1節概述區塊鏈基本概念和特點;第2節闡述碳交易市場、碳金融的發展歷程與現存問題;第3節介紹區塊鏈技術與碳交易、碳金融的兼容性分析;第4節展望了區塊鏈技術下，碳交易市場、碳金融發展可能存在的問題與發展趨勢;第5節總結本文內容。

1 ?區塊鏈介紹

廣義地說，區塊鏈技術讓數據鏈中的任意多個結點，將一定時間內各結點間交流的數據信息，利用加密鏈式區塊結構對數據進行存儲，借助共識算法來生成和更新數據、利用智能合約來處理數據的一種去中心化分布式數據庫和分布式計算范式[1]。

區塊鏈作為一種分布式數據庫，具有以下特點：

①去中心化：區塊鏈是點對點的去中心化網絡系統是由多方參與者共同經營，形成去中心化的分布式系統，進而形成了多節點間信息的共享。且由于數據在整個網絡中進行備份，所以有個別節點的損壞、異常對整個數據系統的運行沒有影響，具有較高的可靠性和魯棒性。

②開放透明：區塊鏈系統的數據透明性極強，只要進入該網絡，就可以通過登陸接口進行查詢，有利于實現審計或監管;區塊鏈系統的運作規則也是公開的，當某節點想篡改數據時，需要通過多個其他節點的共同認證，或克服技術制約——僅當控制51%的算力才可能實施攻擊，且收益遠小于攻擊成本，故數據不能輕易篡改或偽造。另外，監管者還可以通過交易標的的傳輸路徑能夠實現記錄的追溯和還原。

③可信度高：在區塊鏈中，交易記錄必須通過共識機制允許后才能被記錄到區塊中，相關信息可追溯、算力成本較高、規則透明等促使區塊鏈的數據可信度較高。而且，系統靠P2P互相建立信用，而取代傳統的信用背書，參與者無需共同信任地中介機構就可以直接完成交易，其安全性要遠高于中心化的傳統方案。

④可編程的智能合約：區塊鏈系統的可編程性也是其優勢之一，關于合同條款和數據的錄入等都可以基于一系列寫入的軟件代碼——智能合約進行，當合約條件被觸發時，即自動執行條款，提高系統運行的效率，保證監督和運作的有效執行。

除了以上幾點以外，區塊鏈系統還有較好的安全和隱私保護、共識算法機制等特點，這些特點使得區塊鏈技術運用范圍較廣。

任何技術都需要一定的層次結構支持，區塊鏈系統由數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。數據層涵蓋了區塊鏈系統中的數據存儲功能;網絡層包括了分布式組網機制、數據傳播和驗證機制等功能;共識層主要功能為封裝結點的各種共識機制（算法），常見的有PoW、PoS和DPoS等共識機制;激勵層主要包括用于獎勵礦工的獎勵機制和分配機制等;合約層（又叫智能合約層）作為區塊鏈系統編程和操作數據的根本，功能主要包括存儲各類腳本、算法和智能合約;應用層主要是包括了各種應用與實際場景。

由以上區塊鏈系統各層的架構設計可見，區塊鏈不僅可用于傳統的虛擬貨幣領域，同時在金融、醫療、能源等方面也可由很大的應用空間。

2 ?碳金融發展現狀

目前學術界沒有對碳金融明確的定義，主要是指為了滿足低碳發展需求，基于碳交易和碳資產市場，由金融機構開發碳金融產品進行碳資產配置，形成規模化交易的各種金融制度安排和金融交易活動[2]。

碳金融市場的運作模式大概為：在政府機構對每個企業、機構的歷史數據審查后，計算出其占有的碳排放配額，由于一些企業或機構具有先進的減排技術，多余的配額將通過金融手段出售給其他配額不足或自愿減排的買方。政府或相關部門通過相關法律法規和規章制度對交易行為進行合法監督[3]。

由于我國政府干預市場、國家在碳交易方面話語權少等原因，碳金融市場存在發展速度低、影響面窄、成本高等局限，具體有以下問題：

①碳交易標準不統一：由于碳交易市場初期在七個碳交易試點進行，其指定的交易標準不相同會引起企業跨地區交易成本的升高，而且各企業或機構無法對碳交易的價格進行估計，無法形成統一的標準，不利于市場進行規模式成長。如果要建立一個全國統一的交易平臺，需要機構統一配額機制、制定交易價格等統一制度，構建更成熟的碳金融交易市場。

②碳交易產品單一：雖然目前企業間碳交易較多、數額比較大，但其產品種類比較單一，這不利于我國碳金融交易市場的持續發展，應不斷吸取借鑒國外關于碳金融產品的開發經驗，開辟新道路。另外一個重要的原因是——相關領域專業人才的短缺、創新能力低，應引進相應的激勵機制，鼓勵企業和人才打破對未知領域的禁錮，勇于開拓新的領域能力，促進碳交易市場的發展。

③市場信息不對稱：首先，政府及相關機構關于碳配額計算、分配機制的不透明性導致企業對自身配額的分配情況不了解，不利于企業和政府間的信任基礎建設;其次企業自身的溫室氣體排放量信息統計披露做的不夠到位，企業自身也未給予其足夠的重視，金融中介所掌握的信息透明度低，國家及相關部門需建立平臺，對大眾公開碳配額的計算方法、分配機制，解決信息不對稱的問題。

④政府干預程度高。由于我國對于碳金融交易市場的運行仍處于起始階段，許多細則尚未定論，包括碳配額的計算、分配機制也在不斷改變中，對試點企業的監督和補貼體制也在摸索中，即政策具有強不確定性，這會對碳交易市場的整體運行產生較大影響，故我國應加大對碳交易市場的投入、關注，盡快摸索出一條中國道路。

⑤法律制度和監管體系不完善：目前市場缺乏切實有效的法律制度和監管體系。企業自身由于對具體操作模式、交易規則等不熟悉、它們在充分衡量風險的前提下，不愿進入市場;且政府給予的利息補貼、稅費減免等配套政策等不夠全面有效，故企業參與的積極性不佳，應盡早完善相關法律法規，設置專門的監管部門對交易市場主體進行監管。

3 ?區塊鏈與碳金融市場的兼容性分析

目前碳交易市場與碳金融陷入發展瓶頸，不僅各企業公司對碳排放配額的認證與交易過程不清晰，監管部門也在傳統成本高、工作量大、勞動力程度高的模式下迎接很大挑戰。為解決這一現狀，現階段有許多類似區塊鏈與碳金融結合的項逐漸實現落地與運行，本部分結合這類項目的特點，對碳金融市場與區塊鏈技術的兼容性進行分析，總結了相關技術結合過程框架。

3.1 碳金融與區塊鏈技術的兼容性分析

3.1.1 理論兼容性——充分條件

一方面，區塊鏈技術具有去中心化、開放透明、可信度高和可編程的智能合約等特點;另一方面，碳金融作為能源碳權以金融形式交易的表現形式，同樣具有開放、對等、連通和共享等特點。故區塊鏈與碳交易市場在理論上具有較高的一致性，從以下兩方面體現：①公開透明：區塊鏈技術是分布式去中心化的數據庫，每個節點的數據對其他節點都是公開透明的，這點可以解決目前碳金融信息不對稱、政府公信力低等問題。②去中心化：區塊鏈與碳交易市場都不以傳統的從上而下的決策方式，而是各主體能夠公平自主管理、參與決策，進而使各節點間交流更透明化。

3.1.2 技術兼容性——必要條件

前文分析目前碳金融市場發展受到較大程度的掣肘，區塊鏈技術則可針對該市場目前信息不對稱、政府干預程度高、監管體系不完善等問題在技術層面加以完善。

①借助智能合約改善碳配額機制。

1972年的《梧桐樹協議》奠定了金融業自律發展的基石，其中提到減少信息不對稱永遠是金融業創新的方向。傳統模式的碳金融市場中，政府機構依靠企業提供的歷史數據對碳排放權進行分配，由于原先企業數據記錄意識缺乏等原因，歷史數據缺乏，故企業對于這類分配機制的公平性存疑，區塊鏈的智能合約可以解決這一矛盾。智能合約的基本理念是，在法律基礎保障前提下，將合約以代碼的形式寫入區塊鏈系統底層，保證交易的有效性和可行性，可有效規避信用風險[4]。

由此，區塊鏈可以為碳排放權的認證提供一個公平公開的系統平臺，每個公司擁有專有的碳排放權ID，并將配額的分配方法、相關政策以智能合約的形式記錄在區塊鏈中，任何主體可以查看合約（前提學習算法），只有滿足合約中的碳配額數量時，節點間才可以繼續交易，當不滿足合約時則進行懲罰等措施。除此之外，用戶間完成交易后的實體貨幣價值轉移、相關資產的結算都可以智能化的依托于合約。區塊鏈還可以通過智能合約技術對交易信息自動進行處理、傳輸和存儲，依托共識機制實現結果優化。這種自動化的模式可以提高執行效率，降低交易成本，提升分配機制透明度，保證用戶對機制的了解程度。

②提升碳金融交易安全性。

首先，當用戶之間通過博弈進行一次交易——碳權發生一次轉移，根據區塊鏈的技術特點，相關交易信息即會同步到平臺中的每一個節點中，使得交易的信息對于每一個主體（用戶）透明化，且區塊鏈中信息具有不可篡改性——保證了交易信息的可靠性、可追溯性。

其次，區塊鏈技術可運用P2P模式（點對點方式）與共識機制對每個節點設置數據查詢權限，僅當用戶掌握相應的密鑰和權限才可以對數據進行查詢和訪問，相關的權限可根據實際情況與區塊鏈的分類相結合進行制定。目前根據開放程度和拓撲結構，區塊鏈劃分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三種情況，公有鏈中各節點可以自由進出、參與更新公共賬簿，節點之間憑借共識機制進行交易;聯盟鏈與私有鏈都需對節點的的權限進行授權，聯盟鏈是一組經過授權的用戶進行交易，私有鏈則是一個用戶管理整個區塊鏈，可以控制用戶權限和共識機制[5]。碳交易可以根據市場規模的大小、開放程度、主體身份不同等靈活運用不同形式的區塊鏈，賦予不同用戶主體不同的權限。

另外，在引用區塊鏈技術的碳金融市場中，政府和監管部門監管部門可根據交易的數據、路徑計算出碳排放量和相關數據，為研究和監管提供基礎數據;企業可在信息更透明的條件下選擇交易方——系統數據的公開透明性，在用戶側保證了碳排放權分配的公平合理;同時銀行也可以調取數據完成相關企業征信工作，有助于解決企業不愿信用背書的難題，提高征信力度。

③“去中心化”提升監管部門效率。

區塊鏈作為去中心化的數據庫，可以建立一個更公平的系統——即不存在絕對的壟斷者，政府和監管部門與普通企業具有共同的信息優勢，這種新的模式將有利于用戶更自由的進行交易。

并且，區塊鏈技術一定程度消除了傳統權威機構監管以來的機制冗雜，由于其P2P方式處理交易，建立在區塊鏈基礎上的支付系統具有“去中心化”的特征，降低傳統以中心化為特征的交易模式成本，其可以以全新的方式記錄、管理和保存這些數據。

另外，區塊鏈屬于底層數據庫技術，只需在已有的平臺基礎上開發出一套符合區塊鏈技術的接口，就可以讓其運用到生活中，它將使碳金融的升級更加接近金融的本質——信用[6]，政府與相關部門可以有效、智能化的方式對交易進行管理。

區塊鏈技術與碳金融兩者相輔相成，前者為后者提供技術支撐，促進自動化、智能化的碳交易平臺建設，后者為前者提供市場和應用背景，實現技術價值。

④區塊鏈的激勵機制。

前文提到區塊鏈的特點之一——激勵機制，這點可以運用于碳金融市場作為政策的扶持和補貼機制。在企業交易的同時可以通過區塊鏈技術根據交易量的大小對交易雙方進行獎勵，這種補貼可以因地制宜、因地適宜地將政府的直接補貼轉變為政府補貼加市場交易的有效組合，推動綠色轉型，不僅在可以鼓勵企業投身碳金融市場，還有利于我國相關補貼機制的構建。

3.2 碳金融與區塊鏈結合的過程框架

目前的能源區塊實驗室研發了一個碳資產開放和管理平臺，在該系統中，企業、監管部門、金融機構和咨詢部門被分別視作單獨的節點，通過區塊鏈技術的共享、可編程的智能合約特性打造碳資產交易的完整流程。例如：節點在購買碳資產減排量時，基于區塊鏈的智能合約會將交易內容（交易價格、碳量等信息）發不出去，同時所有節點都會對交易信息進行記錄，之后通過驗證[7]。

下面提出碳金融與區塊鏈結合的過程框架：首先，區塊鏈中的每一個用戶或企業都安裝了統一的客戶端，保證在同一個平臺下進行交易，每個節點具有獨一無二的ID。同時，政府機構或監管部門應將碳配額機制、交易機制等以可編程的智能合約方式錄入區塊鏈中。

其次，用戶通過博弈與其他用戶在智能合約和共識機制下進行碳配額交易，當交易通過各節點的安全性審核和相關政策（智能合約形式）的約束審核后，交易信息會通過P2P網絡擴散至整個系統形成共識。當交易時間完成后，區塊鏈會自動根據智能合約對交易雙方以碳配額數據和獎勵機制等為基礎的價值轉移，完成交易。

交易完成后，交易的相關細節（包括交易量、價格、時間、交易雙方基本信息）將封裝到該節點的時間戳中，該節點根據監管部門、其他用戶等主體身份設置相應的訪問權限。除此之外，在交易通過審核過程中，可參考文獻[8]提到的利用阻塞價格進行阻塞管理制定相應的阻塞機制，對碳交易的價格進行宏觀把握，使其能夠接軌國際市場的標準價格。

4 ?碳金融區塊鏈的限制因素與發展趨勢

雖然區塊鏈技術與碳金融市場具有高度兼容性，但相關應用仍然存在巨大的挑戰，這些挑戰部分源于區塊鏈技術本身的缺點，其他則來源于兩者結合的制約因素。

①區塊鏈的計算能力：目前的區塊鏈吞吐量很小，由于每筆交易需同步在整個區塊鏈網絡中，根據之前比特幣網絡的應用——存在至少10分鐘的延遲時間。碳金融市場作為單位時間內數據吞吐量、實時性要求較高的時間敏感應用場景，現階段的區塊鏈技術必然會出現信息處理速度無法滿足需求的現象，需要建立創新更新區間更短的體系架構。

②區塊鏈的數據庫容量和數據維護：目前區塊鏈共識機制中常見的PoW共識過程高度依賴區塊鏈網絡節點貢獻的算力，大部分算力用于計算與搜索，所以很多算力資源都被浪費，是一種資源消耗的技術，且該技術對計算機系統和帶寬的占用會耗費較大的資源，這對于技術依靠的數據庫提出了嚴峻的挑戰，尤其是對于吞吐量龐大的碳金融市場領域來說。故需要引入更高容量的數據庫技術，在存儲大量信息的同時提高對數據信息的管理維護水平。

③區塊鏈智能合約層責任主體：由于碳金融市場中各節點簽訂的智能合約是具有法律效力的，而區塊鏈中簽訂的主體是虛擬的賬戶而不是自然的人，當違反合約時，相關主體的責任追究將無從下手。在傳統的監管模式下，部門只需監管客戶，利用管理員身份掌控資金交易信息，而區塊鏈技術下，很難鎖定用戶的匿名賬戶，很難了解資金的流向，極有可能被犯罪分子進行洗錢、詐騙、偷漏稅等，故在法律和政策上也需進行完善，保證相關主體的身份合法性、合理性和行為可追溯性。

④區塊鏈的安全問題：首先，區塊鏈中各節點可以通過IP等地址信息發現賬戶和交易的關聯性——即不是完全的安全性，如果黑客進行反匿名身份甄別則可識別目標的定位和真實身份，這對用戶的隱私安全是一項極大挑戰[9]，對于涉及眾多交易用戶隱私的碳金融區塊鏈來說，數據必然不能全部公開。故應靈活利用不同種類的區塊鏈——公共鏈和私有鏈，限制交易數據的范圍，設置訪問權限，并由監管、認證機構參與交易等。

其次，區塊鏈的信息具有不可逆性，這是以私鑰的安全性作為前提，私鑰是區塊鏈技術身份識別的唯一證明——依靠交易的簽名與驗證來進行考證，如果私鑰丟失或竊取則用戶資產、賬本信息將面臨威脅，但目前私鑰缺少所公認的可信環境，可參考文獻[10]的私鑰丟失秘密共享機制對節點私鑰進行保護。

另外，前文提到當礦池算力達到51%即可以對其他礦池進行攻擊，據不完全統計，目前已有企業們合作占據60%的算力，雖然攻擊的成本遠大于其收益，但仍有篡改數據的可能，用戶的安全性問題堪憂。

⑤區塊鏈的協議差異性。當區塊鏈技術應用于一個新的領域時，必然存在現有信息協議與智能合約的融合問題標準、合作組織之間的信任問題。另外，傳統金融市場與新型底層技術的結合必然要面臨的問題是——當相關政策、協議或共識機制更新時，節點會面臨無法及時獲取新版本的問題，這時將帶來分叉問題，需高度采用共識機制和現實監管相結合的方式，在更新相關協議時注意分叉問題的糾正。

綜上所述，區塊鏈與碳金融的結合面臨的區塊鏈制約因素，亟需相關的技術更新和開發，尤其是創新型的共識機制、智能合約和安全算法等核心技術，還需要推進新型硬件設備的研發和創新。雖然區塊鏈技術被很多人視作改變未來經營模式的關鍵技術，但它也不是萬能的，兩者結合還有其他方面的制約因素與相應的發展趨勢：

①政府以碳金融區塊鏈為基點進行碳稅征收工作：雖然目前，政府為鼓勵企業積極參與碳金融降低了門檻——主要為鼓勵為主，但碳金融作為一種金融手段，仍具有較強的刺激國家財政、征稅的作用。我國應結合區塊鏈技術，制定相應的碳稅與激勵機制有機結合碳稅政策組合，發揮碳金融的市場優勢。

②政府應出臺相應的政策與法律法規：目前碳金融區塊鏈還未完全落地、經驗較少，推進的阻力比較大，而任何項目的落地與實施都需要相關政策的支持與鼓勵。在中國，禁止“比特幣”等各類虛擬加密貨幣的發行與流通，未來相關技術的發展必然需要加強政策支持，

③相關人才培養和知識普及機制：無論是前文提到的區塊鏈本身制約因素，還是碳金融這一并不十分普及的金融概念，現在最需要做的就是相關人才的培養，只有人才充分了解相關技術才可以在此基礎上進行創新、改進，為未來相關領域的發展提供專業化的服務。

④多學科新技術的交叉融合與技術創新。目前我國的碳金融區塊鏈技術與如人工智能、大數據等新型熱點技術結合較少，各方面也未深度融合，應當將類似新型技術也考慮在內。同時，應逐步克服區塊鏈的技術制約因素，進行技術創新發展研究，開發適合中國碳金融市場的智能化區塊鏈技術。

⑤為建立統一的碳金融區塊鏈平臺應制定通用標準。目前跨平臺交易成本較高，而我國的碳交易市場尚缺乏統一的通用標準——無法形成統一的價格，而我國在國際市場中的發言權較少，國家有關部門應積極聯合國外的相關單位制定相應的標準和體系，提高中國的話語權，實現信息共享。應積極借鑒國際相關市場的成功經驗，制定符合我國國情的標準，構建國內的碳金融區塊鏈交易網絡。同時，在建立全國性甚至全球性平臺時，應注意地區法律的適用性和地域管轄問題。

5 ?結語

當今區塊鏈技術在各領域的項目已逐漸落地，但在碳金融方面仍未廣泛應用，而區塊鏈的去中心化、開放透明、智能合約等特點與碳金融市場所需的信息公開、靈活配額機制相吻合。于是本文首先通過總結區塊鏈技術的主要特點、碳金融的發展現狀與問題，進而從理論與技術兩個角度對區塊鏈技術和碳金融市場的兼容性進行分析、介紹了技術結合的過程框架，最后針對區塊鏈本身的限制性因素和兩者結合的挑戰提出相應的解決措施。希望本文可以為區塊鏈與碳金融方向的研究者們對兩者的結合與相關研究提供參考。

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