張澤鑫 王宋凌 曾雅雅

摘要：針對綠色出行、低碳生活方式、增強(qiáng)環(huán)保意識等社會需求，根據(jù)基準(zhǔn)線排放計算模型建立了低碳行為碳排放計算模型、減排量計算模型，設(shè)計了一種碳積分運(yùn)營系統(tǒng)，對個人乘坐公共交通減少的碳排放進(jìn)行認(rèn)證、交易，通過物資及經(jīng)濟(jì)激勵促進(jìn)城市人群更多地使用公共交通出行。系統(tǒng)功能測試顯示，小程序和App功能具有較強(qiáng)的可操作性、趣味性、可拓展性，滿足系統(tǒng)需求。

關(guān)鍵詞：碳積分;低碳經(jīng)濟(jì);計算模型;系統(tǒng)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）29-0052-03

1引言

碳積分指二氧化碳排放配額，企業(yè)或個人可通過購買碳積分消除碳足跡。它是基于消費(fèi)者在出行、住宿、購物等消費(fèi)過程中，通過采取有效措施，降低碳排放所形成的減排量。經(jīng)核準(zhǔn)的減碳量將以碳幣的形式在碳市場進(jìn)行流通交易，達(dá)到抵消個人、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位在生活、工作和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。本文借鑒碳積分方法學(xué)來計算用戶低碳出行所得碳積分，建立基準(zhǔn)線排放計算模型、低碳行為碳排放計算模型以及減排量計算模型。設(shè)計了一種碳積分運(yùn)營系統(tǒng)，對個人乘坐公共交通減少的碳排放進(jìn)行認(rèn)證、交易，通過物資及經(jīng)濟(jì)激勵促進(jìn)城市人群更多地使用公共交通出行。

2低碳經(jīng)濟(jì)與碳積分

綠色出行、推行民眾低碳生活方式是國家近年來大力推行的相關(guān)出行方案，通過碳減排和碳積分實(shí)現(xiàn)環(huán)境資源的可持續(xù)利用和交通的可持續(xù)發(fā)展，可以增強(qiáng)環(huán)保意識、養(yǎng)成低碳習(xí)慣。目前國內(nèi)碳市場經(jīng)過一個完整履約期的檢驗，凸顯出存量大、交易空間充裕、價格波動不規(guī)則、行情跌宕起伏等特征。根據(jù)《中國碳市場風(fēng)險測度》報告顯示，碳市場需要提升市場流動性水平，降低流動性風(fēng)險，建立碳市場價格穩(wěn)定機(jī)制，加強(qiáng)市場風(fēng)險的監(jiān)測和管理，提高風(fēng)險防范能力。中科華碳（北京）信息技術(shù)研究院作為國內(nèi)最大、最權(quán)威的碳市場研究機(jī)構(gòu)之一，集合眾多碳專家和金融專家，聯(lián)合通過數(shù)學(xué)建模、國家政策分析、市場供求關(guān)系預(yù)測、數(shù)據(jù)挖掘等方法，生成了國內(nèi)首個“碳市場投資指數(shù)”。在碳積分的經(jīng)濟(jì)效益方面，特斯拉發(fā)布的第二季度財務(wù)報告中有一個數(shù)據(jù)是向競爭對手出售碳積分獲得4.28億美元，折合人民幣30多億元。2020年上半年，特斯拉依靠出售碳積分就獲得了7.82億美元。2020年9月8日北京市交通委、市生態(tài)環(huán)境局聯(lián)合高德地圖、百度地圖，基于北京綠色出行一體化服務(wù)平臺（簡稱“北京MaaS平臺”）推出綠色出行碳普惠激勵措施以來，累計服務(wù)市民綠色出行達(dá)245萬人次，綠色出行里程達(dá)3000萬公里，碳減排量達(dá)8057噸，平均每日1.3萬人參與綠色出行。

3碳積分計算模型

3.1基準(zhǔn)線排放計算模型

設(shè)定基準(zhǔn)線情景，通過替代法設(shè)定基準(zhǔn)線情景，即在用戶可以通過私家車實(shí)現(xiàn)出行目的時選擇其他出行方式時所產(chǎn)生的碳排放量所形成的差值，如與公交車、出租車、大巴、電動車、地鐵等，該方法主要參考CCER方法學(xué)CM028-V01“快速公交項目（第3.0版）”、《碳普惠制下市民乘坐地鐵出行減碳量核算方法研究+——以廣州為例》，數(shù)據(jù)來源為調(diào)查問卷。其中道路交通系統(tǒng)的交通工具排放因子計算方式為：其中為交通工具的排放因子，即該交通工具行駛每公里所產(chǎn)生的 CO2 的排放量，為該交通工具使用每一類燃料的消耗率，其中X1為交通工具類型，W為燃料類型。軌道交通工具排放因子計算與道路交通系統(tǒng)的交通工具排放因子計算類似，但其中為搭乘該交通工具時乘客每人每公里所產(chǎn)生的排放量。

3.2人均出行碳排放計算

由基準(zhǔn)線排放計算模型，可推算出交通工具項目的年排放總量為：其中EB 為基準(zhǔn)線情景下該公共交通工具項目的年排放總量，為道路交通工具的排放因子，Dx 為道路交通工具x 的年運(yùn)輸距離，Nx為道路交通工具x 的數(shù)量，Qx2 為軌道交通工具的年客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，x2為軌道交通工具類型，如地鐵、城際軌等;

由此可得人均出行排放計算模型：

EB ，P 為基準(zhǔn)線情景下平均每個乘客每次出行產(chǎn)生的排放量，p 為客運(yùn)量（人次），采用替代法計算時為項目中地鐵系統(tǒng)的年客運(yùn)量。

3.3低碳行為排放量計算模型

用戶通過各類交通工具進(jìn)行低碳出行所產(chǎn)生的減排量需要根據(jù)所搭乘的該交通工具的客運(yùn)量計算平均每人次的出行所產(chǎn)生的排放量進(jìn)行計算。其模型為：

其中：Ec為項目中地鐵系統(tǒng)的年排放總量，Sw ，k 為地鐵對燃料類型W的消耗率;Qk為項目中該交通工具的年客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，Eco2 ，x 為燃料類型x 的CO2排放因子，EC ，P 為平均每個乘客單次乘坐該交通工具產(chǎn)生的排放量（kg ·CO2/人次）;P 為項目中地鐵系統(tǒng)的年客運(yùn)量（人次），k為交通工具類型。

3.4減碳量計算

由上述以及基準(zhǔn)線情景下所得到的模型計算用戶乘坐各類公共交通工具出行所產(chǎn)生的減碳量為：

其中ER ，P 為平均每位乘客單次乘坐某類交通工具出行產(chǎn)生的碳減排量; EB ，P 為基準(zhǔn)線情景下平均每個乘客每次出行產(chǎn)生的碳排放量; EC ，P 為平均每個乘客單次乘坐某類交通工具出行產(chǎn)生的碳排放量; ER 為項目的年減排總量（kg ·CO2）。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)交通領(lǐng)域低碳行為減碳量折算碳幣規(guī)則，1 kg · CO2為1碳幣，計算得到基準(zhǔn)情景下目前市民出行平均每乘坐1次地鐵或公交即可獲得1 個碳幣，步行2500步可獲得1碳幣，搭乘一次高鐵可獲得3碳幣。

4碳積分算法實(shí)現(xiàn)

使用云開發(fā)集成相應(yīng)云函數(shù)實(shí)現(xiàn)對后臺數(shù)據(jù)庫的鏈接，減少相應(yīng)ajax 的次數(shù)，提高信道安全，提高數(shù)據(jù)載體轉(zhuǎn)存效率。

4.1建立云函數(shù)

在小程序中，通過云函數(shù)“openMySQL”對后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)操作，將 MySQL 的對象存儲至一個常量sequelize中，再將使用sequelize.define（）對相對應(yīng)的表進(jìn)行相應(yīng)增刪改查的相關(guān)操作。其實(shí)現(xiàn)的步驟，代碼表示如下：

const cloud = require（'wx-server-sdk'）

const Sequelize = require（'sequelize'）

const sequelize = new Sequelize（'text'， 'root'， ''， {

host：'localhost'，

dialect：'mysql'，

port：3306，

pool：{

max：5，

min：0，

idle：10000

}

}）

//創(chuàng)建模型對象sequelize. define（'name'， {attributes}， {op?tions}）

const User = sequelize.define（'singer_user'， {

openid：{

type： Sequelize.STRING

//要是主鍵的話就用prinmaryKey：true

}，

name：{

type： Sequelize.STRING

}，

number：{

type： Sequelize.STRING

}，

password：{

type： Sequelize.STRING

}

}）

cloud.init（{

env： cloud.DYNAMIC_CURRENT_ENV，

}）

4.2數(shù)據(jù)庫連接

再將小程序中輸入的值，通過create等函數(shù)操作，進(jìn)而返回給MySQL數(shù)據(jù)。代碼表示如下：

exports.main = async （event， context）=>{

await User.sync（{

alter： true

}）

.then（res =>{

User.create（{

openid：'1'，

name：'大笨老師'，

number：'asdc'，

password：'12345685'

}）;

}）.then（finish =>{

returnfinish

}）

}

4.3數(shù)據(jù)載體轉(zhuǎn)存

對相應(yīng)頁面數(shù)據(jù)進(jìn)行云存儲，利用云所攜帶的MongoDB云數(shù)據(jù)庫做相應(yīng)的存儲，做到一次存儲即可使用的效果，盡量減少在我們的實(shí)際使用過程中的因為頁面固定數(shù)據(jù)多次傳輸而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真的問題。

5碳積分系統(tǒng)框架及功能

5.1系統(tǒng)框架

在管理后臺，傳統(tǒng)小程序與App 的結(jié)合方式，如圖1，能夠讓數(shù)據(jù)集中在一個后臺端口，但在連接上存在著一定的弊端，小程序的管理方為騰訊，存在小程序的地址IP與服務(wù)器地址IP不匹配問題，管理與顯示更容易造成滯后的現(xiàn)象。

針對傳統(tǒng)系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)下小程序與App運(yùn)行存在滯后的弊端，構(gòu)建了一種適合兩端數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩端內(nèi)容分離。在 App程序中，通過前端以ajax進(jìn)行獲取數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作，獲取以及數(shù)據(jù)操作。在小程序中，通過云函數(shù)直接對 MYSQL進(jìn)行訪問，同時將一些相關(guān)數(shù)據(jù)放至云數(shù)據(jù)庫中作為頁面數(shù)據(jù)緩存以保證數(shù)據(jù)線程安全。

5.2系統(tǒng)組成功能

系統(tǒng)的功能主要分為兩個前端的不同功能點(diǎn)：小程序和 App。小程序包含積分排行榜、地圖查詢、積分商城、私家認(rèn)證以及論壇等五方面功能;App包含積分排行榜、地點(diǎn)查詢、積分商城、活動舉辦、參與活動以及個人信息完善等六方面功能。

在兩個前端終端下都有著積分商城以及相應(yīng)查詢功能，這是系統(tǒng)的重點(diǎn)。將相應(yīng)的綠色出行定位在積分獲取以及積分的使用上。在積分商城上我們兩端的商品在整體上相同，同時添加著一些小程序端獨(dú)有的和App端所獨(dú)有的，增加兩個端的區(qū)別性和獨(dú)特性。

1）在小程序系統(tǒng)，重點(diǎn)對個人信息的認(rèn)證，同時也注重于用戶之間交流和建議，能夠為用戶提供一個比較自由的空間，在此基礎(chǔ)上建立一個論壇系統(tǒng)，提供個人私家車認(rèn)證信息。

2）在App系統(tǒng)下，重點(diǎn)在于對積分進(jìn)行獲取以及填入相關(guān)的積分計算，為積分與步數(shù)關(guān)系以及碳積分計算提供更高的準(zhǔn)確率和相應(yīng)的算法解釋，同時也有開展相應(yīng)的活動內(nèi)容進(jìn)行步數(shù)和積分獎勵，提高用戶粘度的活動。

5.3系統(tǒng)測試與分析

對系統(tǒng)主要功能“導(dǎo)航功能”“積分商城功能”進(jìn)行測試：1）導(dǎo)航功能：在App 和小程序?qū)Ш剿阉鹘缑嫔希峁┹斎牖蛘咧苯语@示出附近周邊已經(jīng)你想得到的初始和末尾的位置路線和距離。打開App首頁，可以對步數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計和查看相應(yīng)的地圖資源，在地圖方面有線路規(guī)劃這個功能點(diǎn);打開小程序系統(tǒng)，點(diǎn)擊線路規(guī)劃即可輸入起點(diǎn)和終點(diǎn)，點(diǎn)擊即可觀看詳細(xì)信息。2）積分商城功能：該功能將提供相應(yīng)的圖片及其商品的具體信息顯示。在App上，可以進(jìn)行人性化的相關(guān)需求，對個人信息的填寫，也有相應(yīng)的積分等級和每周積分情況;在小程序上，可以查看用戶的積分明細(xì)情況，采用相對獨(dú)特的積分算法，以步數(shù)、交通工具等載體實(shí)現(xiàn)減輕重量和負(fù)擔(dān)等。

本系統(tǒng)技術(shù)上，使用的安卓客戶端開發(fā)使用eclipse ADT工具，數(shù)據(jù)庫部分使用 MySQL語言，小程序端采用JS、Serveless、 html 和樣式CSS。這些技術(shù)都是在速度、質(zhì)量上都是可以接受的，在社會層面上，碳積分是國際設(shè)立的二氧化碳排放配額，企業(yè)或個人通過購買碳積分消除碳足跡。將低碳行為以“碳積分”的形式量化并予以激勵，是當(dāng)代國家和國際上都在熱衷和廣泛討論的一個話題，直切了整個行業(yè)和環(huán)境的痛點(diǎn)。

6結(jié)束語

本系統(tǒng)利用碳積分有效量化用戶綠色出行貢獻(xiàn)，轉(zhuǎn)換為用戶實(shí)際收益，對個人乘坐公共交通減少的碳排放進(jìn)行認(rèn)證、交易，通過物資及經(jīng)濟(jì)激勵促進(jìn)城市人群更多地使用公共交通或者步行出行，具有較強(qiáng)的可操作性、趣味性、可拓展性，有一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但在系統(tǒng)算法方面，例如在行人信號不佳時，對于其途中斷斷續(xù)續(xù)的信號點(diǎn)存在著一定的計算誤差，同時在信號不佳時，算法實(shí)現(xiàn)手段從位置步伐逐漸演變形成速度、位置為一體的空間坐標(biāo)定位計算以及時間的測量和時間的經(jīng)驗計算，從而最后更新成為最佳算法，在獲取積分與步行時長的等價積分變化上，也需要一種更加方便有效和準(zhǔn)確的方式去實(shí)現(xiàn)這個內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)具體的社會價值，需要在市場經(jīng)營以及算法實(shí)現(xiàn)上繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋梅，郝旭光.北京市交通運(yùn)輸業(yè)能源消費(fèi)碳排放影響因素分析[J].中國能源，2018，40（2）：42-47.

[2]中國質(zhì)量認(rèn)證中心.企業(yè)碳排放管理國際經(jīng)驗與中國實(shí)踐全新正版[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[3]王影，張遠(yuǎn)晴，董鋒. 中國碳市場風(fēng)險測度[J].環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究， 2020，5（4）：30-53.

[4]許廣月. 中國能源消費(fèi)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系的研究[M].北京：中國書籍出版社，2013.

[5]景國勝，張海霞，廖文苑.城市交通碳排放測算研究——以廣州市為例[C]//青島：2018年中國城市交通規(guī)劃年會論文集， 2018：3453-3463.

[6]胡建兵.“碳積分”獎勵，鼓勵市民綠色出行[N].青海日報， 2020-11-16（9）.

[7]黃瑩，郭洪旭，謝鵬程，等.碳普惠制下市民乘坐地鐵出行減碳量核算方法研究——以廣州為例[J].氣候變化研究進(jìn)展， 2017，13（3）：284-291.

[8]劉海燕，鄭爽.廣東省碳普惠機(jī)制實(shí)施進(jìn)展研究[J].中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊（理論版），2018（8）：23-25.

[9]李欣，史寶坤，溫澤釗. 云開發(fā)技術(shù)探究[J].信息與電腦，2020， 32（2）：131-133.

[10]熊普江，謝宇華.小程序，巧應(yīng)用[J].中國報道，2017（2）：84.

[11]劉航.碳普惠制：理論分析、經(jīng)驗借鑒與框架設(shè)計[J].中國特色社會主義研究，2018，9（5）：86-94，112.

【通聯(lián)編輯：梁書】