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(jì)情況，利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進(jìn)行價(jià)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(diǎn)，還帶有可再生能源的特點(diǎn)，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?zhǔn)欠窨梢詭椭袊鴶[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(yùn)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(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.32.041

0 引言

當(dāng)今，中國的碳交易主要是通過集中交易進(jìn)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(gè)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(yán)格遵循碳市場標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(yùn)行在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，上傳的信息可以在節(jié)點(diǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)共享，這是每個(gè)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(dāng)前不斷向前發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)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(shí)期內(nèi)的交易記錄以及財(cái)產(chǎn)使用情況，并且可以證明用戶的信譽(yù)程度，讓用戶在交易過程中形成一個(gè)信用評級，實(shí)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(jìn)行收集，并且一點(diǎn)一點(diǎn)建立數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行維護(hù)，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(yán)重影響，當(dāng)前這種技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)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(diǎn)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(xiàng)新技術(shù)服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會的最終要求使其本不該只局限于某一領(lǐng)域，正因?yàn)槿诤纤詭砹烁鄤?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(xiǎn)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(xiǎn)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(gè)社會各個(gè)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(jìn)，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(shí)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(gè)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(shí)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(fèi)。（2）能源傳輸與消費(fèi)領(lǐng)域。利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建各個(gè)利益?zhèn)€體之間的信任關(guān)系，提升供給側(cè)和消費(fèi)測之間交易的透明度，實(shí)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(shí)信息不對稱的情況，協(xié)助交易安全的點(diǎn)對點(diǎn)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(yùn)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(jìn)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(jì)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(gè)主要問題。許多國家致力于發(fā)展能源領(lǐng)域，促進(jìn)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(jìn)行能源轉(zhuǎn)型。隨著區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)、云計(jì)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(shí)進(jìn)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(shí)體之間的交互提供了智能規(guī)則，促使消費(fèi)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(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、分配、消費(fèi)、交易和管理，多個(gè)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(jì)

中國的碳排放交易所是一個(gè)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(fù)責(zé)清算和結(jié)算業(yè)務(wù)的專業(yè)機(jī)構(gòu)，管理和監(jiān)督配額流轉(zhuǎn)的核查機(jī)構(gòu)以及專業(yè)的中介服務(wù)機(jī)構(gòu)，如圖3所示。這些參與者按照嚴(yán)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(jì)利益的最大化。

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在碳交易所運(yùn)行中，分兩部分進(jìn)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(jī)構(gòu)、專業(yè)中介機(jī)構(gòu)、核查機(jī)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(shí)，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(diǎn)記錄交易數(shù)據(jù)，達(dá)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(shí)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(jià)格等信息進(jìn)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(shí)現(xiàn)交易數(shù)據(jù)的存儲，詳細(xì)過程如圖4所示。區(qū)塊鏈分布式的數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)好區(qū)塊鏈的共識層，在達(dá)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(jī)構(gòu)在交易所中實(shí)現(xiàn)的是核查交易數(shù)據(jù)、合同等的真實(shí)性，區(qū)塊鏈將交易數(shù)據(jù)記錄打包成區(qū)塊進(jìn)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?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈上交易數(shù)據(jù)的可追溯，從而輔助核查機(jī)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(jià)格、數(shù)量的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，再結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)可以進(jìn)行碳價(jià)預(yù)測、預(yù)警體系的建立，還可以進(jìn)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(xiǎn)。

5.2 碳交易的區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)

本文以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)，其單個(gè)交易區(qū)塊的生成過程分為三步，即交易發(fā)生、認(rèn)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(jìn)行加密，生成交易數(shù)據(jù)的密文。參與身份驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)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(yàn)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(diǎn)確認(rèn)交易。下一個(gè)區(qū)塊的挖掘過程從上一個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播目標(biāo)哈希值，參與挖掘的節(jié)點(diǎn)通過哈希算法找到塊頭哈希值小于目標(biāo)哈希值的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。所有節(jié)點(diǎn)均應(yīng)驗(yàn)證。如果是區(qū)塊哈希值小于目標(biāo)哈希值，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，字節(jié)塊的大小均有效，則達(dá)成一致，挖掘該節(jié)點(diǎn)獲得記賬權(quán)，贏得交易費(fèi)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(gè)節(jié)點(diǎn)上。配額買賣雙方達(dá)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(diǎn)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(kuò)展性等。與此同時(shí)，能源系統(tǒng)有許多環(huán)節(jié)，各個(gè)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(yán)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(jìn)能源區(qū)塊鏈的發(fā)展，建議能源部門進(jìn)一步加強(qiáng)以下三個(gè)方面。（1）加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。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(dá)到降低使用門檻的目的。及時(shí)制定適當(dāng)?shù)恼?，為區(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(lì)企業(yè)與研究機(jī)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(jī)制、加密算法、分散式存儲等關(guān)鍵技術(shù)的推進(jìn)，旨在加強(qiáng)行業(yè)創(chuàng)新能力，通過技術(shù)更好的服務(wù)于各個(gè)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(qiáng)對于區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用的指標(biāo)性數(shù)據(jù)的研究，與此同時(shí)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(gè)統(tǒng)一的碳交易區(qū)塊鏈平臺，需要制定通用標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)——無法形成統(tǒng)一的價(jià)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(biāo)準(zhǔn)和制度，提高中國話語權(quán)，實(shí)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(yàn)，制定符合我國國情的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建國內(nèi)碳交易區(qū)塊鏈交易網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，在構(gòu)建國家乃至全球平臺時(shí)，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(shí)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(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并實(shí)現(xiàn)能源區(qū)域鏈從點(diǎn)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(jì)社會發(fā)展提供新動力。

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