區(qū)塊鏈技術(shù)在碳交易中的運用

張玉皓

摘 要：能源互聯(lián)網(wǎng)和碳交易構(gòu)成了潛在的參與群體，共享的扶持對象、通用技術(shù)、政策以及商業(yè)模式，并成一種為順應(yīng)目前經(jīng)濟情況，利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進行價值重塑的新的發(fā)展模式。他不但帶有互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的特點，還帶有可再生能源的特點，表現(xiàn)出由區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的活力。在這種形式下，區(qū)塊鏈是否可以幫助中國擺脫碳市場的瓶頸，成為建設(shè)國家碳交易體系的“助燃劑”？本文主要分析區(qū)塊鏈技術(shù)在碳交易中的運用。

關(guān)鍵詞：碳交易;區(qū)塊鏈技術(shù);能源互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：F23 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.32.041

0 引言

當今，中國的碳交易主要是通過集中交易進行的，但集中交易的可靠性和安全性一直是相關(guān)人員關(guān)注的核心。碳交易面臨市場改革、社會期待、企業(yè)新挑戰(zhàn)。新的挑戰(zhàn)主要集中表現(xiàn)在在商業(yè)化、透明度和高效率這三個關(guān)鍵要素上。其中市場化是改革的主要方向，透明度是公共事業(yè)改革的必要條件。碳交易應(yīng)在嚴格遵循碳市場標準化的原則上，探索碳交易與區(qū)塊鏈之間的聯(lián)系，并利用區(qū)塊鏈的優(yōu)勢，使碳市場更加透明、方便、安全。區(qū)塊鏈分布式架構(gòu)讓所有碳市場參與者在數(shù)據(jù)安全機制的框架內(nèi)共享數(shù)據(jù)。數(shù)碳交易的數(shù)據(jù)和規(guī)則運行在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，上傳的信息可以在節(jié)點中查詢，保持超高數(shù)據(jù)透明度，在保證安全條件的前提下進行數(shù)據(jù)共享，這是每個區(qū)塊鏈系統(tǒng)提高自身辨識度的重要前提。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)的具體定義

要想更好的了解區(qū)塊鏈技術(shù)在信息安全領(lǐng)域中的應(yīng)用，就必須要明確區(qū)塊鏈技術(shù)的定義。這種技術(shù)主要是依托于當前不斷向前發(fā)展的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用計算機網(wǎng)絡(luò)建立虛擬賬戶，為了提高安全透明度產(chǎn)生的一種數(shù)據(jù)塊構(gòu)成。利用這種技術(shù)可以查詢使用者在一定時期內(nèi)的交易記錄以及財產(chǎn)使用情況，并且可以證明用戶的信譽程度，讓用戶在交易過程中形成一個信用評級，實現(xiàn)了去中心化的信用模式。這種技術(shù)可以把各種數(shù)據(jù)進行收集，并且一點一點建立數(shù)據(jù)庫，進行維護，如果其中的某些數(shù)據(jù)被篡改或者被破壞，也不會對整體數(shù)據(jù)造成嚴重影響，當前這種技術(shù)已經(jīng)被運用到生產(chǎn)生活的各個方面，尤其是金融領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的作用。

2 區(qū)塊鏈的應(yīng)用領(lǐng)域和重點行業(yè)

區(qū)塊鏈因其技術(shù)特征對金融基礎(chǔ)架構(gòu)的建立存在著多種可能性，因此在金融領(lǐng)域的應(yīng)用更為廣泛和成熟，而在供應(yīng)鏈、公共服務(wù)、政務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域也開始了廣泛的探索并取得初步成效。對于區(qū)塊鏈的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)的分類并不清晰，相互之間具有交叉性以及邊界的模糊性，作為一項新技術(shù)服務(wù)于經(jīng)濟社會的最終要求使其本不該只局限于某一領(lǐng)域，正因為融合所以帶來了更多創(chuàng)新的可能。在金融領(lǐng)域，涉及支付與結(jié)算（包括跨境支付）、證券交易、保險理賠、股權(quán)登記等;在供應(yīng)鏈領(lǐng)域，涉及金融、防偽溯源、物流與供應(yīng)鏈管理等;在公共服務(wù)領(lǐng)域，涉及文化產(chǎn)業(yè)（包括旅游、商業(yè)營銷）、教育系統(tǒng)、知識產(chǎn)權(quán)、數(shù)字身份、征信等;在政務(wù)領(lǐng)域，涉及電子政務(wù)、電子發(fā)票、司法存證等;在醫(yī)療領(lǐng)域，涉及醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)藥制造、醫(yī)療保險等;其他涉及公益慈善的捐贈平臺、能源等領(lǐng)域和行業(yè)。從以上的歸納中可以看出，區(qū)塊鏈技術(shù)的逐步推廣和完善帶來的將是對整個社會各個領(lǐng)域和行業(yè)的革新與推動。

3 能源區(qū)塊鏈作用領(lǐng)域

隨著能源革命的推進，能源正在向清潔模式轉(zhuǎn)變，可再生能源在能源系統(tǒng)中的份額逐漸增加。分布式能源供應(yīng)的大規(guī)模應(yīng)用使市場漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺胶头植际交旌系哪芰抗?yīng)市場格局。能源交易的多樣性和參與者的日益集中造成了核查信息真實性的困難、數(shù)據(jù)共享安全性的缺乏、高額的交易成本、效應(yīng)極低協(xié)同能力等問題。而能源區(qū)塊鏈為這些問題提供了可行性方案。能源區(qū)塊鏈主要在三個方面發(fā)揮作用：（1）能源供應(yīng)。利用區(qū)塊鏈的技術(shù)特性，實現(xiàn)各種能源系統(tǒng)之間的信息共享，避免因建設(shè)多余能源系統(tǒng)而造成的浪費。（2）能源傳輸與消費領(lǐng)域。利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建各個利益?zhèn)€體之間的信任關(guān)系，提升供給側(cè)和消費測之間交易的透明度，實現(xiàn)能源之間的良性輸送，為能源的交易創(chuàng)造高效率傳輸?shù)沫h(huán)境。（3）在能量交易領(lǐng)域。使用區(qū)塊鏈技術(shù)能解決雙方交易時信息不對稱的情況，協(xié)助交易安全的點對點交易，降低了交易的不必要的金錢的損失。眾所周知能源區(qū)塊鏈具有智能的合約屬性，所以能源區(qū)塊鏈背景下運作的交易均可以自動執(zhí)行，提高交易雙方的合作效率。

4 區(qū)塊鏈等新興技術(shù)促進能源行業(yè)智能化發(fā)展

能源領(lǐng)域的改革對國家經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要意義。目前，它已成為全球關(guān)注的一個主要問題。許多國家致力于發(fā)展能源領(lǐng)域，促進技術(shù)創(chuàng)新，不斷建設(shè)電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)緊密相連的新基礎(chǔ)設(shè)施，并繼續(xù)通過互聯(lián)網(wǎng)進行能源轉(zhuǎn)型。隨著區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的興起，能源的行業(yè)創(chuàng)新方向也轉(zhuǎn)向由智能化管理來優(yōu)化控制的方向。于此同時進行的是信通技術(shù)融合的滲透效果愈發(fā)明顯，區(qū)塊鏈技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)兼容度高。智能合約為區(qū)塊鏈中實體之間的交互提供了智能規(guī)則，促使消費者在很大程度上能夠自主購買和銷售能源。區(qū)塊鏈的自然分散的特性可以促進能源供應(yīng)系統(tǒng)的分散，并有助于簡化多層系統(tǒng)。區(qū)塊鏈的不能偽造的特性使其有效整合多個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、分配、消費、交易和管理，多個環(huán)節(jié)大大降低交易成本，提高交易效率。

5 區(qū)塊鏈在碳交易市場中的應(yīng)用

5.1 區(qū)塊鏈技術(shù)在碳交易所中的方案設(shè)計

中國的碳排放交易所是一個有組織的排放配額轉(zhuǎn)場所。參與碳市場交易得主體不僅包括配額得買家和賣家，還包括市場交易規(guī)則組織者，負責(zé)清算和結(jié)算業(yè)務(wù)的專業(yè)機構(gòu)，管理和監(jiān)督配額流轉(zhuǎn)的核查機構(gòu)以及專業(yè)的中介服務(wù)機構(gòu)，如圖3所示。這些參與者按照嚴格的交易規(guī)則和程序，自發(fā)地通過碳市場交易活動調(diào)整自己的配額盈余和不足，在排放總量受控制和減少的大背景下追求自身經(jīng)濟利益的最大化。

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在碳交易所運行中，分兩部分進行敘述。第一部分為多方參與;第二部分為多方參與的分布式交易。第一部分：市場組織者、清結(jié)算專業(yè)機構(gòu)、專業(yè)中介機構(gòu)、核查機構(gòu)、配額賣方和買方加入到區(qū)塊鏈中，構(gòu)成聯(lián)盟鏈的多方參與。同時，市場組織者可以審核聯(lián)盟會員加入、登記等。第二部分：多方參與的分布式交易體現(xiàn)在企業(yè)配額交易的過程中區(qū)塊鏈的分布式節(jié)點記錄交易數(shù)據(jù)，達成共識存入?yún)^(qū)塊的過程分別為以下幾步：（1）根據(jù)國家配額分配方案，控排企業(yè)與減排企業(yè)錄入碳排放配額的初始配額，在區(qū)塊鏈中廣播實現(xiàn)共識后寫入?yún)^(qū)塊。（2）配額買賣雙方參與到配額的交易過程，將配額數(shù)量、價格等信息進行上鏈，構(gòu)成區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)層，并且數(shù)據(jù)上鏈的過程中對交易數(shù)據(jù)采用加密算法保證數(shù)據(jù)安全性，以配額買賣雙方A和B的交易為例實現(xiàn)交易數(shù)據(jù)的存儲，詳細過程如圖4所示。區(qū)塊鏈分布式的數(shù)據(jù)信息，設(shè)計好區(qū)塊鏈的共識層，在達成共識后則寫入?yún)^(qū)塊鏈。交易完成后，觸發(fā)智能合約，完成交易直接貨款兩清。這是區(qū)塊鏈的合約層。（3）核查機構(gòu)在交易所中實現(xiàn)的是核查交易數(shù)據(jù)、合同等的真實性，區(qū)塊鏈將交易數(shù)據(jù)記錄打包成區(qū)塊進行記錄，由此建立數(shù)據(jù)共享平臺。數(shù)據(jù)共享平臺可以使得鏈上交易公開透明，而基于區(qū)塊鏈的鏈式結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)區(qū)塊鏈上交易數(shù)據(jù)的可追溯，從而輔助核查機構(gòu)完成工作。另外，數(shù)據(jù)共享平臺包含有記錄的碳配額交易的價格、數(shù)量的時間序列數(shù)據(jù)，再結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)可以進行碳價預(yù)測、預(yù)警體系的建立，還可以進一步結(jié)合其他能源市場的交易數(shù)據(jù)，分析能源市場之間的溢出風(fēng)險。

5.2 碳交易的區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)

本文以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)，其單個交易區(qū)塊的生成過程分為三步，即交易發(fā)生、認證過程和挖礦記賬過程。

以配額買方A、配額賣方B之間的交易為例，交易數(shù)據(jù)是從A和B間的交易中生成的，使用非對稱加密技術(shù)的對交易數(shù)據(jù)進行加密，生成交易數(shù)據(jù)的密文。參與身份驗證的節(jié)點使用公鑰密碼A和公鑰密碼B來獲得交易數(shù)據(jù)的明文。檢查關(guān)鍵信息的語法、結(jié)構(gòu)、字節(jié)大小、輸入地址、輸出地址、輸入金額和事務(wù)數(shù)據(jù)輸出金額。如果驗證成功，交易數(shù)據(jù)將被添加到待記賬的交易池中，等待節(jié)點確認交易。下一個區(qū)塊的挖掘過程從上一個區(qū)塊的創(chuàng)建開始。根據(jù)初始難度系數(shù)，開采操作過程持續(xù)約10分鐘。事先在整個網(wǎng)絡(luò)中傳播目標哈希值，參與挖掘的節(jié)點通過哈希算法找到塊頭哈希值小于目標哈希值的節(jié)點數(shù)量。所有節(jié)點均應(yīng)驗證。如果是區(qū)塊哈希值小于目標哈希值，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，字節(jié)塊的大小均有效，則達成一致，挖掘該節(jié)點獲得記賬權(quán)，贏得交易費和獎金。到目前為止，A和B已經(jīng)完成交易，區(qū)塊分散的存儲在每個節(jié)點上。配額買賣雙方達成交易。

6 能源區(qū)塊鏈發(fā)展建議

能源區(qū)塊鏈仍處于起步階段，產(chǎn)業(yè)的規(guī)模仍舊很小，大多企業(yè)仍處于探索階段。還有一些技術(shù)難點必須克服，例如跨鏈技術(shù)、安全性和保密性以及性能的可擴展性等。與此同時，能源系統(tǒng)有許多環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)的區(qū)塊鏈平臺開發(fā)不足，開發(fā)和使用困難，嚴重限制了能源區(qū)塊鏈的快速開發(fā)和應(yīng)用。因此，為了促進能源區(qū)塊鏈的發(fā)展，建議能源部門進一步加強以下三個方面。（1）加強頂層設(shè)計。能源行業(yè)應(yīng)加快建立公共服務(wù)平臺的建成，為公共服務(wù)，企業(yè)對石油、電力、煤炭、新能源等能源企業(yè)的發(fā)展提供了統(tǒng)一的公共服務(wù)平臺，達到降低使用門檻的目的。及時制定適當?shù)恼撸瑸閰^(qū)塊鏈能源開發(fā)創(chuàng)造相對有利的環(huán)境。（2）關(guān)鍵技術(shù)的突破。鼓勵企業(yè)與研究機構(gòu)之間形成合作，協(xié)同發(fā)展，共同創(chuàng)新，推動能源區(qū)塊鏈技術(shù)的技術(shù)改革。其中主要是對跨鏈技術(shù)、共識機制、加密算法、分散式存儲等關(guān)鍵技術(shù)的推進，旨在加強行業(yè)創(chuàng)新能力，通過技術(shù)更好的服務(wù)于各個企業(yè)。（3）生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。為了積極響應(yīng)國家政策，將生態(tài)文明的建設(shè)提上日程，加速區(qū)塊鏈的完善，加強對于區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用的指標性數(shù)據(jù)的研究，與此同時還要完善能源區(qū)塊鏈的第三方監(jiān)管體系。

7 碳交易區(qū)塊鏈的發(fā)展趨勢

為了建立一個統(tǒng)一的碳交易區(qū)塊鏈平臺，需要制定通用標準。目前，跨平臺交易的成本很高，但中國的碳交易市場仍缺乏統(tǒng)一的共同標準——無法形成統(tǒng)一的價格，中國在國際市場上的話語權(quán)較小，國家有關(guān)部門不但要積極與國外有關(guān)單位制定相關(guān)標準和制度，提高中國話語權(quán)，實現(xiàn)信息共享，還要積極借鑒國際相關(guān)市場的成功經(jīng)驗，制定符合我國國情的標準，構(gòu)建國內(nèi)碳交易區(qū)塊鏈交易網(wǎng)絡(luò)。同時，在構(gòu)建國家乃至全球平臺時，也要注意區(qū)域法律的適用性和區(qū)域管轄權(quán)等問題。

8 結(jié)束語

本文的一些實際應(yīng)用的例子說明了能源區(qū)塊鏈發(fā)展正在不斷順應(yīng)處于變化階段的能源環(huán)境、改善服務(wù)質(zhì)量，優(yōu)化營商環(huán)境。文末提出加快發(fā)展新能源區(qū)塊鏈的提議，加快建立必要的基礎(chǔ)設(shè)施以促進相關(guān)標準的制定，并實現(xiàn)能源區(qū)域鏈從點到面的探索，以推動區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新發(fā)展，為優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟社會發(fā)展提供新動力。

參考文獻

[1]舟丹.能源+區(qū)塊鏈的應(yīng)用[J].中外能源，2019，24（12）：60.

[2]公丕芹，鄭忠海，孫志輝，等.區(qū)塊鏈在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用研究初探[J].中外能源，2019，24（12）：8588.

[3]舟丹.區(qū)塊鏈的發(fā)展階段[J].中外能源，2019，24（12）：44.

[4]如何推動區(qū)塊鏈安全可信發(fā)展[J].信息安全與通信保密，2019，（12）：1316.

[5]夏昌琳.基于區(qū)塊鏈技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交易系統(tǒng)[D].南京：南京郵電大學(xué)，2019.

[6]牛建國.淺析區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)[J].產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2019，1（34）：1315.

[7]鞏富文.加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展[J].中國政協(xié)，2019，（22）：36.