區塊鏈技術在碳管理中的應用與創新

摘 要：區塊鏈是具有去中心化、共識機制、非對稱性加密等獨特優勢的新興技術，能夠針對性地解決碳管理過程中存在的脫碳對象識別不精準、數據信息統計不對稱、部門權責整合不規范、相關數據安全管控弱、碳中和績效難以考核等問題。提出基于區塊鏈技術的碳管理實現體系，重點闡釋其創新形式、架構和功能，并從加強宣傳力度、轉變傳統理念、培育優秀人才、強化技術創新、先試點后推廣、完善制度制定、優化監管體系、建立健全法律、明確獎懲制度等方面來全面解讀其實現路徑，對加速我國“30·60”碳中和戰略目標的實現進程，促進我國經濟高質量發展，具有非常重要的現實意義。

關鍵詞：區塊鏈；碳管理；體系設計；政策

中圖分類號： F420；TP311.13"" 文獻標志碼： A

Application and innovation of blockchain technology in carbon management

LIN Xiangyi1，2，LIAN Yinghuan1，3，LUO Hongyun2，ZHANG Jianhua1，3

（1. School of Economics and Management， Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China;2. College of Business，Quzhou University， Quzhou 324000， China;3. Institute of Energy Economics， Northeast Petroleum University， Daqing 163318，China）

Abstract：Blockchain is an emerging technology with the unique advantages of decentralization， consensus mechanism， asymmetric encryption， etc.， which can specifically solve the problems existing in the process of carbon management such as inaccurate identification of decarbonized objects， asymmetric statistics of data information， non-standard integration of authority and responsibility among the departments， weak security control of relevant data， difficult assessment of carbon neutral performance， and so on. A blockchain-based carbon management realization system was proposed in this study， which focused on the interpretation of its innovative form， structure， and function. Its realization path from the aspects of strengthening publicity， transformingtraditional concepts， cultivating outstanding talents， strengthening technological innovation， popularizing after pilot， improving system formulation， optimizing regulatory system， establishing and improving laws， clarifying reward and punishment system， etc. was comprehensively interpreted， which is of great practical significance to accelerate the realization of \"30·60\" carbon neutrality strategic goal in China and promote the high-quality development of our economy.

Keywords：blockchain; carbon management; system design; policy suggestion

全球氣候變暖已經成為人類面臨的重大挑戰［1］。2020年9月，習近平總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論上宣布提高國家自主貢獻力度，力爭在2030年前實現碳達峰，努力爭取在2060年前實現碳中和（簡稱“雙碳”目標）［2］，這對于推動中國污染治理與碳減排目標協同實現，倒逼中國能源結構縱深調整和產業結構深度變革，助推后疫情時代的全球可持續發展體系建設具有重要意義。數智技術是新一輪科技革命和產業變革過程中孕育而生的，為實現“雙碳”目標帶來了全新的機遇和挑戰。區塊鏈技術作為數智時代的代表性技術之一，是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算方式［3–4］，被廣泛應用于各領域［5–14］，由此顯現出與經濟社會融合發展的趨勢。區塊鏈能夠以“數據賦能”的方式參與到碳管理過程中。但是我國學術界鮮有對這一議題涉及的內在邏輯和規制體系展開前瞻性和系統性的理論研究。本文基于“雙碳”背景，圍繞碳管理這一核心主題，系統討論區塊鏈和碳管理的內在邏輯關系，深入闡釋其賦能碳管理的作用機理和規制體系。這對推動我國“30·60”戰略目標的實現，促進經濟高質量發展，具有非常重要的現實意義。

1 碳管理中存在的問題

1.1 脫碳對象識別不精準

精準識別是指通過民主、科學的方法將最有可能減少碳排放的對象識別出來。目前碳排放量是統計局借助用能情況推算的，其中一部分數據是通過抽樣調查獲得的，數據最終由主管部門逐級統計，層層上報，但是部分企業并未對其碳排放情況進行披露，普通居民也并未參與，這就導致很多具有脫碳潛力的企業和個人并未被識別出來。而且在此過程中容易出現脫碳主體的投機行為，即上報數據與實際數據不一致，導致脫碳對象存在誤差。

1.2 數據信息統計不對稱

數據信息統計不對稱主要是由數據質量差和數據標準不一引起的。跨部門、跨機構、跨領域之間的數據信息統計一直受制于制度化、中心化的掣肘［15］。我國數據信息的統計是自上而下的，上級政府頒布文件對部分信息進行統計，下級接到命令后層層下發，導致信息傳遞過程中存在延遲和偏差，容易形成“數據孤島”。而且在數據收集和流轉過程中，依然存在大量人為因素致使數據錄入錯誤、數據瞞報、謊報以及數據篡改問題，這導致數據質量較低［16］。

1.3 部門權責整合不規范我國在數據上報和整合過程中會經歷多個處理中心，各中心之間存在多頭管理，權責界定不清的問題［17］。政府和企業的相關部門以及居民擔心相關數據在傳播或使用過程中一旦出現敏感數據泄露、失真、誤用等問題，可能無法明確追責到具體部門和具體個人身上，因此對信息共享的執行力不高。另外，“誰共享、誰負責”的要求也增加了共享者的責任壓力，削弱了共享者的信息共享意愿，共享者之間互相推諉，導致辦事拖拉，效率低下，這也極大影響著碳管理工作的推進。

1.4 相關數據安全管控弱

數據安全是國家安全的重要組成部分［18］。一方面，網絡化、電子化的數據存儲方式致使相關網站、數據庫面臨著被攻擊的風險。我國采取的是對數據進行大規模整合并存儲的中心化管理模式，很容易造成數據被集中攻破、數據篡改、私下操作等問題［19］，這嚴重威脅到共享生態。另一方面，目前我國正在使用的相關數據處理技術還不成熟，不足以保護個人隱私和敏感數據。出于對安全的考慮，我國很多企業、組織和居民個人不愿意將真實數據共享。

1.5 碳減排績效難以考核

碳減排績效考核是反映實現減排成效的重要環節。碳管理過程無法完全保留和呈現，只能借助考核對象提供的的數據表格和文字材料來呈現，但是靜態資料得出的考核結果難免有失偏頗［20］。目前政府已多次強調要強化碳減排情況考核，對工作突出的地區、單位和個人按規定給予表彰獎勵，相反，對于工作沒有落實到位的地區、部門依規依法實行約談問責和通報批評。但考核對象為了得到表彰獎勵導致“面子工程”的問題常有發生，夸大政績、相互包庇、數據造假等問題也極易發生。

2 基于區塊鏈技術的碳管理系統構建

新時代背景下，我國的碳管理手段應與時俱進，利用區塊鏈技術的特征和優勢，全面探索碳管理新形式。碳管理系統運行主要由用戶創建—數據采集—數據管理—業務處理—績效評估5大模塊組成，如圖1所示。

（1）用戶創建。用戶能夠在鏈上平等地獲取和發布信息，碳管理系統中的主體角色及定位賦值，主要包括政府、企業、第三方機構（監察核查機構、投資機構、金融機構、咨詢機構以及公益機構等）以及居民。鏈上用戶在通過身份驗證后進行基礎信息注冊，是擬構建的碳管理系統中信息的提供者，更是基礎服務和數據查詢服務業務的享用者。

（2）數據采集。數據采集主要是借助區塊鏈技術從多渠道、多終端采集各類數據。主要包括用戶的基本信息采集，用戶的碳源碳匯信息采集，政府標準規范、政策法規以及制度等信息采集，碳交易的業務處理信息采集以及碳減排案例采集等。這些信息經過確認后將儲存在區塊鏈系統中，并可以隨時進行動態更新并接受全社會的監督。如此便打破了將信息放在第三方保管的主流模式，也解決了其他部門獲取信息時調取困難的問題，被授權的主體擁有查看或者獲取這些數據的權限，為跨地區、跨部門、跨層級的數據交換和信息共享提供了可能，方便各類數據的集中管理調用。通過對數據的加密流轉，記錄在區塊鏈上的信息是可追溯、不可篡改的，所有的信息能夠進行有效的安全傳播，這樣一來，信息泄露、信息濫用、信息失真等問題從根本上被杜絕。相比于傳統的信息統計方式，這樣的統計更加方便、快捷，節約了大量的人工、財力成本，是目前相對來說最安全的信息儲存方式。

（3）數據管理。數據管理是利用區塊鏈的溯源存證系統，對數據采集所獲得的信息進行管理。通過碳管理系統實時更新的大數據，第三方監察和核算機構對企業和居民個人的碳源和碳匯總量進行動態精準核算后將匯總分析的結果實時反饋給鏈上的各級政府、企業和居民個人。一般情況下，若監察主體的碳匯量大于碳源量，則認為其實現了完全碳中和，反之則是部分碳中和。各級政府通過碳管理實現體系對沒有達到目標的企業和個人進行提示或預警。企業和個人接收到預警信息后，可以通過鏈上數據追溯自身的碳中和行為，一方面，鏈上主體與同行或者個人進行橫向比較，另一方面也與自身歷年來的數據進行縱向對比，最終實現對自身的碳中和表現進行全方位、多維度、多視角的分析。與此同時，政府各部門的行為也受到區塊鏈中所有參與主體的監督，保證了政府效率制定的公平性。

（4）業務處理。主要是鏈上主體結合碳行為分析的結果對自身行為做出的調整。企業和個人達到完全碳中和后，可以在區塊鏈上出售其剩余的碳排放額度，而對于僅達到部分碳中和的企業和個人需要自行購買碳排放額度或通過植樹造林等手段增加碳匯。在這一過程中，企業和個人可在鏈上隨時查詢自己的碳中和進程，也可通過大數據匹配，隨時調取成功企業的案例或者聘請專家輔助進行調整。另外，政府也將根據脫碳主體的碳中和表現推出新的碳中和目標、節能減排項目、碳額度分配、獎懲措施等。監察機構也將在此基礎上完善自身的監察體系、核算方式，金融機構在政府的頂層設計下，推出新的金融政策，例如貸款補貼，財稅減免等。

（5）績效評估。碳減排績效考核是在固定時間（通常為一個季度或者一年）對相關主體的碳減排工作進行考核，根據考核的結果進行評級，參考星級劃分標準，劃分為一星級到五星級五個等級，星級越高代表碳中和實施效果越好，根據劃分的等級借助智能合約自動執行差別化的產業政策和金融政策。另外，將碳減排成效與碳信用積分掛鉤，而碳信用積分又將與個人信用評價、銀行貸款評級相結合。這樣借助政策引導或者限制手段，能夠督促脫碳主體積極減排，推進傳統企業綠色低碳發展，促進低碳生活。

3 基于區塊鏈技術的碳中和實現體系功能分析

基于上述模型，將針對共識機制、數據存證、數據不可篡改和可追溯、非對稱加密技術以及中心化進行逐一介紹。

3.1 共識機制助力精準識別脫碳對象

在碳管理的過程中，對具有脫碳潛力的對象要重點關注，而關鍵就是精準識別。政府機構首先將全部脫碳對象的身份信息、經濟信息、碳足跡信息以及碳匯信息等輸入到區塊鏈上，建立一個多維度的脫碳對象精準統計、精確評估以及動態識別的數據框架。政府、企業、居民、第三方機構等作為識別主體，有權通過共識機制對脫碳對象上傳的數據的真實性、準確性、客觀性、全面性進行驗證，而鏈上區塊一定是已經被驗證節點借助共識機制查驗后的合法區塊［21］。區塊鏈技術使脫碳對象由政府單中心識別轉向多主體共同識別，在減輕了政府的工作壓力的同時能夠客觀、高效、精準地識別脫碳對象［22］。

3.2 數據存證能夠解決數據信息統計不對稱

碳管理過程中各主體的監督反饋過程以及績效評價過程都需要真實、完整的數據信息，才能讓政府進行有效監管、有針對性地提出政策，才能讓群眾和企業清楚認識自己的碳中和表現，分析存在的不足。然而以往中心化的數據統計方式中需要大量的人為操作，導致數據的真實性、時效性無法保證，而且群眾和部分企業并未獲悉相關統計數據，僅僅是為了統計而統計，失去了統計本身的意義。借助區塊鏈技術數據存證的特點，數據信息被驗證后上鏈并加蓋時間戳保存，保證了數據的真實性完整性，方便所有利益相關方（如上、下游企業等）進行查詢驗證，為政府進行合理的頂層設計提供了最基本的數據基礎，大大提升了碳信息的有效性和可披露性。

3.3 不可篡改和可追溯有助于厘清各部門之間的權責關系

借助區塊鏈技術的不可篡改和可追溯的特性，將項目審批、資金使用和數據上傳等每個環節涉及到的管理人員、管理部門以及執行時間等都記錄在鏈，使每個環節都能夠責任到人，實現責任細分，讓各環節的信息都透明開放，便于社會大眾進行監督。與此同時，也使得與碳管理相關的各級管理部門、第三方金融機構、監管機構甚至脫碳對象等都自動加入到監管中，做到全程公開透明，杜絕發生問題找不到人、相互推脫的情況發生。在區塊鏈分布式記賬的模式下，所有節點都擁有完整的賬本副本，所以整個系統并不會因為一個節點或者區塊的損壞而影響運行［23］。

3.4 非對稱加密技術能夠有效破解數據安全管控難題

非對稱加密技術，也被稱為公開密鑰加密技術，需要公私鑰相互成全去實現數據的加密和解密過程的非對稱。碳管理體系中的任何用戶都可以利用特定用戶的公鑰將數據信息進行加密保護后對外發布，接收信息的用戶可以運用其獨有的私鑰進行解密之后對信息進行查看，私鑰是被用戶自己放在手中嚴密保管的，任何人都不能通過其他途徑獲得，通信的另一方也不需要透露，這樣就化解了數據的公開訪問和數據的不可篡改之間的矛盾［24］。區塊鏈上的交易信息，經公私鑰共同簽名驗證才有效。非對稱加密技術解決了數據傳輸中的隱私保護問題，讓收發用戶雙方放心地將加密數據在網絡上進行傳播，同時也能防止大數據信息被濫用，在碳中和實現過程中對個人隱秘信息起到了有效的保護。

3.5 有效去中心化促進脫碳績效的精準考核

有效去中心化的核心就是在保持中心化帶來的高效率同時，運用去中心化技術，有效地解決其可靠性不足的問題，以達到更優的效用平衡。碳中和績效的精準考核是各省市以及國務院在對碳管理工作進行頂層規劃與設計過程中進行調整和推進的重要參考。分布式賬本是區塊鏈最重要的軟設施，能夠實現交易和記賬的雙重去中心化［25］。在去中心化的作用下，數據庫在全網節點均有相同備份，包庇、謊報數據的可能性，“面子工程”問題在精準考核中都能夠被杜絕。去中心化使鏈上節點的數據都能夠被單獨地讀取、寫入，這為碳中和實現過程中的脫碳對象積極參與精準考核、分析自身不足提供了數據基礎，使其可以主動參與。同時，點對點技術可以使脫碳對象、政府部門、金融機構和監督機構進行直接溝通，便于獲取真實、客觀以及精準的數據，為碳中和績效精準考核提供多元數據支撐［26］。

4 區塊鏈技術賦能碳管理的實現路徑

“區塊鏈+碳管理”是倡導借助區塊鏈技術推動“雙碳”目標的實現，是區塊鏈技術和碳管理深度融合的新產業發展業態，是秉持著全員參與的原則發揮各主體的責任和力量，未來將滲透到生產和生活各方面。區塊鏈技術在碳管理過程中的應用是必要的、可行的，為此要從以下幾個方面采取措施助力“區塊鏈+碳管理”以實現體系的落地。

4.1 重宣傳、轉理念

（1）擴大區塊鏈技術的宣傳力度和范圍。首先，政府應該制定可行的宣傳機制，以社區和村子等基層單位為切入點，通過拉條幅、貼海報或放廣播等形式，借助通俗易懂的語言加強區塊鏈以及碳中和相關知識的宣傳。其次，政府應該免費對參與主體開展課程教學以及培訓，下發文件強制企業和第三方機構參加，采取分發小禮品等形式吸引普通居民參加，使參與主體逐漸了解并掌握區塊鏈技術賦能碳管理相關的知識技能。再次，設置區塊鏈知識學習監督體系，分派專人監督參與對象區塊鏈、碳管理等相關知識的學習進程，督促其學習。

（2）轉變傳統理念。政府、企業的管理層以及第三機構的負責人要順應歷史發展潮流，樹立終身學習的意識，積極主動求變，善于將大數據、5G、互聯網和信息化的手段靈活運用到日常工作中去，自覺嘗試運用區塊鏈技術來促進碳中和目標的實現，真正從心里認可區塊鏈的技術優勢，擴大區塊鏈技術在碳管理中應用的深度和廣度。

4.2 育人才、強技術

（1）重視人才的培養與選用。首先，政府應該鼓勵有資源、有能力、有特色、有想法的高校和科研院開設區塊鏈、碳中和、編程、大數據分析等課程培養研發人員。通過系統化、體系化的培養，社會上將會涌現出一批相關領域的人才，這些人才畢業即可投入到工作中去，為區塊鏈技術運用到碳管理過程中提供智力支持。其次，政府和企業可以派人員到有應用經驗的外地進行參觀、交流和學習，為本地帶回先進的理念和想法［27］。再次，制定一套完整的選聘機制去選拔一批有想法、有潛力、有理想、有擔當的年輕人，將其培養成將區塊鏈技術應用于碳管理領域的“后備軍”。

（2）強化技術支撐。科技作為第一生產力，直接對區塊鏈技術與碳管理的深度融合產生影響。一方面，政府要加大資金投入，設立專項的研究課題并劃撥專項的科研經費，鼓勵高等院校、科研院所和企業等組建專業團隊，對將區塊鏈技術應用到碳管理領域的基礎、關鍵技術、平臺和系統設計等進行詳細分析，制定計劃協同攻克當前技術層面遇到的難點、痛點，進而推動區塊鏈技術的成熟落地［28］。另一方面，政府要建立健全專利申請制度，保護相關機構的知識產權，防止相關成果被竊取、濫用。

4.3 先試點、后推進

“試點—推廣”是我國治理中推行新事物的典型舉措。將區塊鏈技術應用到碳管理實現過程中是一個創新性的舉措，政府應該在綜合考慮試點效應、試點難度、試點風險、試點是否具有典型性以及可復制性的基礎上選擇試點范圍［29］。試點地區的示范效果是政策能否推廣復制的關鍵決定因素，只有當試點取得良好的示范性效果，才有推廣的可能性。其實，試點地區相當于成功經驗的先行者，在試點過程中不斷發現錯誤并改正。從新事物在小范圍內進行試點到向大范圍復制推廣，是一個較長的過程，這體現了“摸著石頭過河”的漸進式改革方法論［30］。防范和化解改革過程中存在的風險的最好辦法就是采用漸進式改革的方法，它能夠使改革風險和成效在一定程度上達到平衡。因此，政府相關部門要加強試點區域的經驗總結，充分考慮到區域異質性，因地制宜地復制和推廣試點政策經驗。

4.4 定制度、優監管

（1）探索配套管理制度。“區塊鏈+碳管理”作為全新的產業發展模式，不僅需要技術的突破創新，而且需要良好的配套管理制度作為保障。選擇多主體上下互動的動態化、精細化的形式代替“自上而下”的行政管理模式不僅能夠讓多元主體之間更好地協調互補，更能提高其管理效率［31］。

（2）設立匹配的監管體系。政府應該將云計算、大數據、人工智能等新興技術融入到監管體系中去，設立數智化的動態監管體系，利用該監管體系進行風險識別、預警和處理。“區塊鏈+碳管理”融合下，整個業務流程幾乎是被技術主導，但由于規制知識不足，監管者在面對專業、多變和復雜的技術所產生的風險時顯得力不從心［32］。因此，對區塊鏈碳管理的監管，需要借助科技的力量，用科技武裝監管，為監管深入鏈上提供可能。

4.5 立法律、明獎懲

（1）建立健全法律體系。借助區塊鏈技術實現碳管理過程中數據的透明、公開和共享并不意味著數據能夠被隨便使用，這些數據中涉及到的參與主體要求保密的數據是受到法律保護的。在我國區塊鏈技術相對來說是一個新事物，因此政府需要與時俱進創新相關法律體系。一方面，政府可以借鑒美國、日本等區塊鏈發展較成熟國家的經驗教訓，主動將區塊鏈技術的應用納入我國法律體系中，進而推動我國立法進程［33］。另一方面，政府要鼓勵地方立法，先行先試，明確將區塊鏈技術運用于碳管理過程中的方案。此外，政府還可以通過召開立法座談會等形式，廣泛征求社會意見，豐富和完善相關法律體系。

（2）明確獎懲機制。為了充分調動相關單位和個人的主動性和積極性，政府可以將“碳管理+區塊鏈”的落實情況納入其日常的工作績效考核中。對“區塊鏈+碳管理”中表現突出的單位和個人提供物質和精神上的雙重獎勵，對阻礙和破壞“區塊鏈+碳管理”的單位和個人，進行警告、罰款等行政處罰。

5 結語

區塊鏈技術作為一項具有劃時代意義的顛覆性創新技術，其具備去中心化、共識機制、非對稱性加密、不可篡改等獨特的技術優勢，為各領域難題的解決打開了新思路，所帶來的影響已經遠超出技術層面。隨著國家對區塊鏈技術發展的大力支持，區塊鏈技術也必將在碳管理中得到廣泛應用。通過探索區塊鏈技術在碳管理中的運用，可以打造一個覆蓋碳管理全鏈條的模塊化、開放式實現體系，滿足碳管理過程中各參與主體的安全、互信、高效的核心需求，降低信任成本，從而推動政府、企業、第三方機構和居民“信息互換、監管互認”在更高層次、更廣領域、更深程度上實現，進一步加速“雙碳”目標實現。但不可忽視的是，區塊鏈技術作為新興技術，目前在我國還處于早期探索階段，本文中“區塊鏈+碳管理”僅結合區塊鏈進行初步理論架構搭建，具體在實施過程中的一些細節問題，比如星級劃分標準的具體取值區間、數據統計的數據單位標準，數據的具體核算方法以及各主體的參與意愿等，這些仍然有待于未來的實踐檢驗。

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