顏擁，趙萍，葉吉超，謝天佑，王慕賓，潘梓彬，趙俊華

（1.河海大學(xué) 能源與電氣學(xué)院，南京 211100；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；3.國網(wǎng)浙江省電力有限公司麗水供電公司，浙江 麗水 323050；4.深圳人工智能與機(jī)器人研究院，廣東 深圳 518129）

0 引言

自工業(yè)革命以來，尤其是自20世紀(jì)中葉以來，不斷增長的溫室氣體排放加劇了全球氣候變化，溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重［1］。為履行《巴黎協(xié)定》［2］，減少碳排放，許多國家已經(jīng)制定了與實(shí)現(xiàn)“碳中和”相關(guān)的目標(biāo)。中國政府承諾盡其所能力爭(zhēng)在2030年之前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，在2060年之前實(shí)現(xiàn)“碳中和”；歐盟承諾在2050年之前實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放［3］；美國總統(tǒng)拜登曾宣布：在2030年讓溫室氣體凈排放量比2005年減少50%～52%。碳交易是一種為控制全球以二氧化碳為代表的溫室氣體排放而采用的市場(chǎng)機(jī)制，如今已成為國際氣候變化政策的一個(gè)重要組成部分［4］。2005年2月16日正式生效的《京都協(xié)議書》明確了碳交易的概念，即在各國排放總量控制的前提下，溫室氣體排放權(quán)作為一種稀缺資源，能夠?qū)Ω挥嗟腃EA（碳配額）進(jìn)行交易。截至2021年，全球共有33個(gè)碳排放權(quán)交易體系已投入運(yùn)行［5］，其中全國碳市場(chǎng)于2021年7月16日正式上線。

目前，碳交易都是采用傳統(tǒng)的中心化交易所模式，存在流動(dòng)性差、交易平臺(tái)數(shù)據(jù)信任問題等。文獻(xiàn)［6］提出，從總體上看，流動(dòng)性差是目前碳市場(chǎng)的一個(gè)特點(diǎn)。此外，由于交易在傳統(tǒng)中心化服務(wù)器進(jìn)行，存在被入侵、篡改數(shù)據(jù)等風(fēng)險(xiǎn)［7-8］，這將降低市場(chǎng)參與者信心，進(jìn)一步降低碳交易市場(chǎng)的流動(dòng)性。碳交易市場(chǎng)流動(dòng)性不足時(shí)，容易出現(xiàn)價(jià)格被操縱、打擊市場(chǎng)信心等問題，會(huì)嚴(yán)重影響碳市場(chǎng)的健康發(fā)展，阻礙各國的低碳轉(zhuǎn)型，因此解決碳交易市場(chǎng)流動(dòng)性不足問題具有重大意義。

對(duì)于交易平臺(tái)數(shù)據(jù)信任問題，目前許多研究提出采用區(qū)塊鏈技術(shù)來解決。區(qū)塊鏈具有可追溯、難以篡改、去中心化等優(yōu)勢(shì)，可有效解決數(shù)據(jù)信任問題，是解決碳交易市場(chǎng)信任問題的有效技術(shù)手段。區(qū)塊鏈作為數(shù)字貨幣的底層技術(shù)，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)虛擬能源貨幣的理想選擇［9］。目前已有不少基于區(qū)塊鏈開展碳交易的研究。文獻(xiàn)［10］提出基于霧計(jì)算、區(qū)塊鏈及公證人機(jī)制的碳排放權(quán)交易和綠證交易，利用公證人制度把綠證換算為碳排放配額減免量，實(shí)現(xiàn)跨鏈記錄。文獻(xiàn)［11］提出一種考慮信用評(píng)分機(jī)制的電力碳排放交易區(qū)塊鏈模型，可以保障信息的安全存儲(chǔ)，有利于碳市場(chǎng)公平公正運(yùn)行。文獻(xiàn)［12］結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，提出“泛雙邊”碳排放權(quán)交易機(jī)制，并設(shè)計(jì)了交易應(yīng)用，為碳權(quán)交易提供去中心化交易平臺(tái)的技術(shù)支撐，降低了碳交易市場(chǎng)的技術(shù)壁壘。文獻(xiàn)［13］設(shè)計(jì)了一個(gè)基于區(qū)塊鏈的碳權(quán)交易平臺(tái)，能夠保護(hù)用戶交易安全，使市場(chǎng)交易更加透明。文獻(xiàn)［14］通過分析認(rèn)為區(qū)塊鏈可以可靠地記錄和傳遞碳交易信息，安全、公開、公正，有助于降低碳交易市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻。

針對(duì)碳交易市場(chǎng)流動(dòng)性差問題，目前相關(guān)的研究較少。歐盟提出將多國的碳市場(chǎng)兼容互連；文獻(xiàn)［15］建議制定需求刺激政策。這些方法雖然在一定程度上可以提高市場(chǎng)流動(dòng)性，但是這些方法的可操作性較低，難以有效快速解決當(dāng)前的碳交易市場(chǎng)流動(dòng)性差的問題。因此，本文針對(duì)碳交易的流動(dòng)性差和信任問題，通過基于區(qū)塊鏈的AMM（自動(dòng)做市商）構(gòu)建新型碳交易模式，將碳交易權(quán)進(jìn)行資產(chǎn)化，有效解決碳交易市場(chǎng)初期的市場(chǎng)流動(dòng)性問題。

1 交易模式分析

1.1 傳統(tǒng)交易模式

傳統(tǒng)的交易模式主要包括掛牌協(xié)議交易、大宗協(xié)議交易和單項(xiàng)競(jìng)價(jià)3種交易模式［16］。

1.1.1 掛牌協(xié)議交易

在該模式下的交易主體根據(jù)實(shí)時(shí)掛單行情，在交易對(duì)手方實(shí)時(shí)最優(yōu)5個(gè)價(jià)位內(nèi)以對(duì)手方價(jià)格為成交價(jià)依次選擇，以價(jià)格優(yōu)先的原則，提交申報(bào)完成交易［16］。因此，交易訂單只有在出價(jià)和要價(jià)相匹配時(shí)才能被完成，否則訂單無法被完成。對(duì)于流動(dòng)性差的市場(chǎng)，采用掛牌協(xié)議交易模式將會(huì)導(dǎo)致大額差價(jià)，由此反作用進(jìn)一步降低了流動(dòng)性，形成惡性循環(huán)。

1.1.2 大宗協(xié)議交易

在該模式下的交易主體通過發(fā)起買賣申報(bào)，或與已發(fā)起申報(bào)的交易對(duì)手方進(jìn)行對(duì)話議價(jià)，或直接與對(duì)手方成交。交易雙方就交易價(jià)格與交易數(shù)量等要素協(xié)商一致后確認(rèn)成交。這種模式通常規(guī)定了一個(gè)較高的最小申報(bào)數(shù)量，交易群體較少，本身就是一個(gè)流動(dòng)性非常差的市場(chǎng)交易模式。

1.1.3 單項(xiàng)競(jìng)價(jià)

在單項(xiàng)競(jìng)價(jià)模式下，賣家向交易機(jī)構(gòu)提出賣出申請(qǐng)，交易機(jī)構(gòu)發(fā)布競(jìng)價(jià)公告，符合條件的意向買家按照規(guī)定加價(jià)或減價(jià)，在約定時(shí)間內(nèi)通過中心化的交易系統(tǒng)完成交易。其本質(zhì)是一種拍賣，通常需要較長的時(shí)間完成，流動(dòng)性較差。

通過以上分析可見，傳統(tǒng)的交易模式不但無法有效改善市場(chǎng)流動(dòng)性，反而可能加劇市場(chǎng)流動(dòng)性問題。

1.2 做市商模式

做市商是解決流動(dòng)性問題的主要手段，通常由獨(dú)立證券經(jīng)營法人充當(dāng)特許交易商。做市商不斷向投資者進(jìn)行雙向報(bào)價(jià)，以其自有資產(chǎn)和證券與投資者進(jìn)行交易。因此，買賣雙方不需要等待交易對(duì)手，而可以直接與做市商達(dá)成交易，因此做市商能夠有效地提高市場(chǎng)的流動(dòng)性［17］。做市商制度在美國納斯達(dá)克市場(chǎng)已經(jīng)得到過充分實(shí)踐，證實(shí)了它對(duì)于提高美國交易市場(chǎng)流動(dòng)性作出的重要貢獻(xiàn)［18］。經(jīng)中國證監(jiān)會(huì)批準(zhǔn)，首批科創(chuàng)板做市商于2022年10月31日正式開展股票做市交易業(yè)務(wù)，旨在促進(jìn)科創(chuàng)版交易的流動(dòng)性。

1.3 AMM模式

AMM在傳統(tǒng)金融市場(chǎng)是作為高頻交易的一種方式，主要是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)機(jī)會(huì)進(jìn)行快速交易來獲取訂單差價(jià)。本文研究的AMM是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的DeFi（去中心化金融）中的一種底層協(xié)議［19］，與傳統(tǒng)金融交易市場(chǎng)的AMM有本質(zhì)區(qū)別。目前AMM在數(shù)字貨幣領(lǐng)域已較為成熟，已有許多成功的案例，如Bancor［20］、Uniswap［21］。通過算法提供價(jià)格，交易員可以直接與AMM進(jìn)行交易，從而實(shí)現(xiàn)做市商的自動(dòng)化。由于AMM是自動(dòng)進(jìn)行雙向報(bào)價(jià)，比做市商更能夠增加流動(dòng)性，因此相比傳統(tǒng)交易模式，AMM在提高交易的流動(dòng)性上更具優(yōu)勢(shì)。

如圖1所示，AMM交易模式通常包括用戶、投資者和流動(dòng)性池。流動(dòng)性池是一個(gè)儲(chǔ)備了兩種或多種資產(chǎn)的智能合約，用戶通過直接向流動(dòng)性池支付資產(chǎn)A，就能夠得到資產(chǎn)B。投資者可以往流動(dòng)性池中注入資產(chǎn)對(duì)來提高流動(dòng)性，或從中取走本金和利潤賺取收益。AMM在買賣雙方數(shù)量少的市場(chǎng)中優(yōu)勢(shì)尤其明顯。因?yàn)榇藭r(shí)買方愿意支付的最高價(jià)格和賣方愿意接受的最低價(jià)格可能會(huì)有很大的差距，從而導(dǎo)致在傳統(tǒng)的交易模式下交易無法完成。而當(dāng)AMM作為所有交易的對(duì)手方時(shí)，即使市場(chǎng)行情再差，用戶也能通過AMM進(jìn)行正常交易。

AMM包含CPMM（恒定乘積做市商）、CSMM（恒定和做市商）、CMMM（恒定平均值做市）等類型［22］。其中，CSMM規(guī)定兩種資產(chǎn)的總和為一個(gè)常量，會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)性池的一種資產(chǎn)歸零的情況，從而失去流動(dòng)性，因此很少被應(yīng)用；CMMM主要適用于兩種以上的資產(chǎn)交易；CPMM適用于兩種資產(chǎn)之間的交易，并且資產(chǎn)不會(huì)歸零，能夠提供無限的流動(dòng)性，相比于前兩者，它更適合于應(yīng)用在碳交易中。當(dāng)有投資者向AMM協(xié)議發(fā)送兩個(gè)等值的資產(chǎn)時(shí)，就會(huì)創(chuàng)建或擴(kuò)充流動(dòng)性池。流動(dòng)性池可用于將一種資產(chǎn)交換得到另一種資產(chǎn)。式（1）展示了CPMM流動(dòng)性池中兩種資產(chǎn)的數(shù)量關(guān)系。

式中：x和y分別為流動(dòng)性池中原有的資產(chǎn)A和B；k為當(dāng)前流動(dòng)性池的恒定乘積。

交易的價(jià)格由式（2）給出。

式中：Δx為投資者想要買資產(chǎn)B時(shí)所投入資產(chǎn)A的量；Δy為該用戶能夠獲得的資產(chǎn)B的量；λ為交易發(fā)生時(shí)需要向流動(dòng)性池繳納的手續(xù)費(fèi)（交易額的百分比）。假設(shè)手續(xù)費(fèi)λ=0，則恒定乘積k的值在兩種資產(chǎn)的互兌交易前后是固定不變的。

圖2展示了CPMM的流動(dòng)性池中兩種資產(chǎn)的關(guān)系及兌換資產(chǎn)B前后的流動(dòng)性池的資產(chǎn)變化。

圖2 CPMM的流動(dòng)性池資產(chǎn)數(shù)量關(guān)系Fig.2 Relationship between quantities of two assets in liquid pool of CPMM

在這樣的交易機(jī)制下，用戶不僅可以向AMM買賣資產(chǎn)，還能充當(dāng)“流動(dòng)性提供者”，從而在后續(xù)能夠從AMM協(xié)議中獲得收益。當(dāng)投資者取出資產(chǎn)時(shí)，可按比例額外獲取交易手續(xù)費(fèi)，形成收益。該投資者因手續(xù)費(fèi)獲得的利潤P為：

式中：n為假設(shè)該投資者從投資到撤資總共經(jīng)過的交易周期數(shù)；si和hi分別為在第i輪交易周期里系統(tǒng)收取的手續(xù)費(fèi)對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)A和資產(chǎn)B；Ri和Si分別為該投資者所投的資產(chǎn)A和資產(chǎn)B在流動(dòng)性池中的占比。

2 基于AMM的碳交易模式

2.1 碳資產(chǎn)

碳資產(chǎn)是指在強(qiáng)制碳排放權(quán)交易機(jī)制或者自愿碳排放權(quán)交易機(jī)制下，產(chǎn)生的可直接或間接影響組織溫室氣體排放的配額排放權(quán)、減排信用額及相關(guān)活動(dòng)。碳資產(chǎn)包括CEA和CCER（核證自愿減排量）。因目前國內(nèi)CCER尚未重啟，因此本文主要研究CEA。CEA是政府為完成控排目標(biāo)，給控排企業(yè)發(fā)放的碳排放權(quán)憑證。若企業(yè)實(shí)際碳排放量小于政府分配的CEA，則企業(yè)就擁有了可以用于交易的多余碳資產(chǎn)CEA；若企業(yè)實(shí)際碳排放量超過其分配的CEA，則需要在市場(chǎng)上購買CEA來滿足政府要求。

2.2 基于區(qū)塊鏈的碳資產(chǎn)

區(qū)塊鏈作為一種解決各方主體信任問題的技術(shù)，是將碳資產(chǎn)數(shù)字化的理想方式［9］。目前基于區(qū)塊鏈形成的數(shù)字資產(chǎn)已經(jīng)獲得了全球不少主體的認(rèn)可，一種典型案例是基于區(qū)塊鏈形成的數(shù)字貨幣，比如BTC（比特幣）、ETH（以太坊）、XRP（瑞波幣）、USDT（泰達(dá)幣）、LTC（萊特幣）等。此外，NFT（非同質(zhì)化通證）是另一種基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)數(shù)字化的典型案例，它是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中具有唯一性特點(diǎn)的可信數(shù)字權(quán)益憑證［23］。由于NFT非同質(zhì)化、不可拆分的特性，使得其可以和現(xiàn)實(shí)世界中的一些商品等進(jìn)行綁定，即把資產(chǎn)數(shù)字化。以鯨探為例，它通過區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)特定作品、藝術(shù)品和商品進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)藏品的數(shù)字資產(chǎn)化，并支持購買與轉(zhuǎn)贈(zèng)［24］。本文將碳交易商品進(jìn)行資產(chǎn)數(shù)字化，所提的方法本質(zhì)上可以泛化到其他國家及不同國家之間的碳交易，但是為簡(jiǎn)單起見，本文以中國的國情來設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的碳資產(chǎn)交易，并且只考慮CEA，不考慮CCER。碳交易模型包含兩種數(shù)字資產(chǎn)：ECNY和CEA。ECNY指數(shù)字人民幣，是由中國人民銀行發(fā)行的數(shù)字形式的法定貨幣，由指定運(yùn)營機(jī)構(gòu)參與運(yùn)營并向公眾兌換［25］。

2.3 基于AMM的碳交易流程

根據(jù)圖1的AMM交易模式，可以推出基于AMM的碳交易模式，如圖3所示。

由表4可知，大部分除草劑表現(xiàn)出較高的除草活性，其中41%草甘膦異丙胺鹽水劑和15%硝磺草酮懸乳劑對(duì)寬葉酢漿草的鮮質(zhì)量防效較高，地上部葉片質(zhì)量非常小。40 g/L煙嘧磺隆油懸浮劑、30%苯唑草酮懸乳劑、25%砜嘧磺隆水分散粒劑對(duì)寬葉酢漿草的鮮質(zhì)量防效接近或超過95%，200 g/L氯氟吡氧乙酸乳油和30%莠去津懸浮劑的鮮質(zhì)量防效在80%左右。因此，單從葉片鮮質(zhì)量來看，玉米地闊葉雜草防治劑均對(duì)寬葉酢漿草表現(xiàn)出較高的防效。

圖3 基于AMM的碳交易模式Fig.3 AMM based carbon trading mode

1）流動(dòng)性池模塊用于存儲(chǔ)流通的ECNY和CEA。擁有碳資產(chǎn)的用戶，可以選擇往流動(dòng)性池里同時(shí)注入CEA和ECNY資產(chǎn)對(duì)來提供流動(dòng)性，以賺取直接的手續(xù)費(fèi)收益；或者是把碳資產(chǎn)兌換成CEA后賣出，獲得ECNY。每筆ECNY和CEA的兌換交易，都收取所投入資產(chǎn)一定比例作為手續(xù)費(fèi)。該手續(xù)費(fèi)隨交易周期而累積，在流動(dòng)性提供者提現(xiàn)套利時(shí)按式（3）給予其利潤。

2）ECNY與CEA兩種資產(chǎn)互兌。當(dāng)用戶使用數(shù)字貨幣購買碳資產(chǎn)時(shí)，所購買的碳資產(chǎn)如式（4）所示。類似地，當(dāng)用戶銷售碳資產(chǎn)時(shí)，所花費(fèi)的數(shù)字貨幣如式（5）所示。

式中：ΔxCEA為所購買的碳資產(chǎn)；ΔxECNY為所花費(fèi)的數(shù)字貨幣；xECNY為當(dāng)前流動(dòng)性池中的ECNY數(shù)量；xCEA為當(dāng)前流動(dòng)性池中的CEA數(shù)量；λ為每筆交易的手續(xù)費(fèi)占比，恒定乘積k=xECNYxCEA。

2.4 AMM交易模式的滑點(diǎn)

通過AMM進(jìn)行交易時(shí)需要注意的是：用戶兌換時(shí)看到資產(chǎn)兌換價(jià)格往往會(huì)和實(shí)際兌換價(jià)格有偏差，通常采用滑點(diǎn)來衡量這個(gè)差異，滑點(diǎn)是交易者在通過AMM進(jìn)行交易時(shí)需要關(guān)注的一個(gè)重要指標(biāo)。以ECNY兌換CEA為例，滑點(diǎn)H的計(jì)算詳見式（6）?；c(diǎn)H越小對(duì)用戶越有利，用戶參與數(shù)字資產(chǎn)兌換的積極性會(huì)越高，能進(jìn)一步增加市場(chǎng)的流動(dòng)性。

由式（4）可得，當(dāng)用戶消耗ΔxECNY換取ΔxCEA后，或者消耗ΔxCEA換取ΔxECNY后，流動(dòng)性池的恒定乘積k將變得更大，見式（7）。此外，流動(dòng)性提供者提供的流動(dòng)性也能讓恒定乘積k變大，見式（8），隨著恒定乘積k的增大，能夠降低ECNY和CEA兌換的交易滑點(diǎn)，進(jìn)一步使得流動(dòng)性更好。

式中：x'CEA和x'ECNY分別為流動(dòng)性提供者所投入的CEA和ECNY的數(shù)目，其滿足x'CEA∶x'ECNY=xCEA∶xECNY。

2.5 優(yōu)勢(shì)分析

相比于傳統(tǒng)的中心化碳交易，基于AMM的去中心化碳交易由于采用區(qū)塊鏈作為底層技術(shù)，具有交易安全可靠、可追溯、交易數(shù)據(jù)公開透明等諸多優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，所采用的AMM模式可以有效提升市場(chǎng)流動(dòng)性。

1）用戶資產(chǎn)更安全

2）交易過程更安全

AMM碳交易系統(tǒng)比傳統(tǒng)中心化的碳交易系統(tǒng)更安全。除了用戶隱私數(shù)據(jù)外，所有交易數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈中公開。用戶的交易數(shù)據(jù)被篡改、惡意下單的情況不容易出現(xiàn)。

3）市場(chǎng)流動(dòng)性更高，碳價(jià)更穩(wěn)定

基于AMM的智能合約具有數(shù)字資產(chǎn)兌換和提供流動(dòng)性等功能，與傳統(tǒng)的碳交易系統(tǒng)相比，不需要交易雙方的互相等待即可完成交易，因此流動(dòng)性更高。另一方面，用戶可以通過投資成為流動(dòng)性提供者，能夠從系統(tǒng)中賺取手續(xù)費(fèi)收益，這將激勵(lì)更多的人投資擴(kuò)充流動(dòng)性池，使得交易的滑點(diǎn)及CEA價(jià)格逐漸降低并趨于平穩(wěn)，進(jìn)一步促進(jìn)碳市場(chǎng)的流動(dòng)性和增強(qiáng)碳市場(chǎng)的穩(wěn)定性。

3 基于AMM的碳交易平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于AMM的碳交易平臺(tái)架構(gòu)由基礎(chǔ)設(shè)施層、區(qū)塊鏈層、服務(wù)層和應(yīng)用層組成，如圖4所示。

圖4 AMM碳交易平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)Fig.4 Technical architecture of carbon trading platform for AMM

1）基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層包含通信服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)的一些物理設(shè)施，比如PC機(jī)、云等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。

2）區(qū)塊鏈層

區(qū)塊鏈層包括智能合約、ETH虛擬機(jī)、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)、分布式網(wǎng)絡(luò)和共識(shí)機(jī)制等。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)區(qū)塊及將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序方式相連的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)組成；共識(shí)機(jī)制是各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)共識(shí)的機(jī)制，通常采用PBFT（拜占庭容錯(cuò)共識(shí)）、POW（工作量證明）、POS（權(quán)益證明）等共識(shí)機(jī)制；智能合約是區(qū)塊鏈所擁有的獨(dú)特技術(shù)，可執(zhí)行各個(gè)主體認(rèn)可的程序，AMM的核心功能通過智能合約實(shí)現(xiàn)；ETH虛擬機(jī)是提供給智能合約部署和執(zhí)行的環(huán)境。

3）服務(wù)層

服務(wù)層是核心層，主要通過智能合約來實(shí)現(xiàn)相關(guān)服務(wù)，主要包括資產(chǎn)兌換、流動(dòng)性提供和收益分紅等關(guān)鍵服務(wù)。

4）應(yīng)用層

應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)功能，主要包括資產(chǎn)兌換、資產(chǎn)轉(zhuǎn)賬、資產(chǎn)提現(xiàn)、身份認(rèn)證、交易查詢和流動(dòng)性管理等。身份認(rèn)證模塊用于驗(yàn)證用戶的身份，登錄后才能進(jìn)行資產(chǎn)兌換等業(yè)務(wù)操作；資產(chǎn)轉(zhuǎn)賬和資產(chǎn)提現(xiàn)分別表示將ECNY、CEA等資產(chǎn)轉(zhuǎn)入或者提現(xiàn)到賬戶；資產(chǎn)兌換是用戶進(jìn)行碳資產(chǎn)買入或者賣出；交易查詢是查詢用戶歷史交易記錄；流動(dòng)性管理是用戶添加到流動(dòng)性池進(jìn)行投資或者撤出流動(dòng)性池獲得收益分紅。

4 算例分析

本文采用ETH作為區(qū)塊鏈底層平臺(tái)，采用solidity作為智能合約開發(fā)語言，React為前端開發(fā)框架，采用uniswap V2.0作為交易協(xié)議，并采用遠(yuǎn)程過程調(diào)用來實(shí)現(xiàn)前端和ETH的交互，搭建了基于AMM的碳交易原型系統(tǒng)。其中，每筆交易的手續(xù)費(fèi)占比λ為0.3%。下面將分別從流動(dòng)性、碳資產(chǎn)價(jià)格和交易滑點(diǎn)這3個(gè)方面進(jìn)行分析。

4.1 流動(dòng)性分析

根據(jù)《碳排放權(quán)交易管理規(guī)則（試行）》，掛牌協(xié)議交易的成交價(jià)格在上一個(gè)交易日收盤價(jià)的±10%之間確定。如果某日因政府出臺(tái)某項(xiàng)重大政策導(dǎo)致市場(chǎng)產(chǎn)生巨大波動(dòng)，則當(dāng)前碳交易市場(chǎng)跌停。此時(shí)，某用戶想要通過掛牌交易的方式銷售其擁有的CEA，則無法銷售出去。

相比之下，在基于AMM的碳交易平臺(tái)中，該用戶可以順利銷售其持有的CEA。假設(shè)當(dāng)前ECNY和CEA初始量分別為58萬和1萬，根據(jù)式（5）可以計(jì)算出該用戶在基于AMM的碳交易平臺(tái)上可以出售1 t CEA，并且獲得了57.485 7個(gè)ECNY。用戶的具體交易界面如圖5所示，其顯示了當(dāng)前CEA和ECNY兩種資產(chǎn)的余額。因?yàn)锳MM的流動(dòng)性池中并不需要用戶報(bào)價(jià)，完全是由流動(dòng)性池中的資產(chǎn)數(shù)量來確定價(jià)格，而且沒有跌停設(shè)置，因此不論市場(chǎng)情況有多差，只要流動(dòng)性池中的資產(chǎn)數(shù)量超過用戶兌換資產(chǎn)數(shù)量，都可以順利完成交易?？梢?，基于AMM的交易相比傳統(tǒng)的掛牌交易模式具有更好的流動(dòng)性。

圖5 AMM碳交易平臺(tái)兌換操作Fig.5 Exchange operation in carbon trading platform of AMM

4.2 碳資產(chǎn)價(jià)格分析

在AMM交易模式中，交易是由流動(dòng)性池中的資產(chǎn)數(shù)量決定，因此需要分析流動(dòng)性池資產(chǎn)數(shù)量對(duì)交易價(jià)格的影響。流動(dòng)性池的恒定乘積k與CEA價(jià)格的關(guān)系如圖6所示。在兩種資產(chǎn)比例不變的情況下，隨著恒定乘積k的增大，CEA的價(jià)格會(huì)逐漸降低，并趨于某個(gè)穩(wěn)定值，約為58.175 5。當(dāng)恒定乘積k逐漸變小，則CEA的價(jià)格會(huì)迅速上升，此時(shí)會(huì)吸引更多的投資者添加流動(dòng)性池來獲取利益，使得恒定乘積k變大，從而穩(wěn)定市場(chǎng)交易價(jià)格。由此說明，流動(dòng)性池的擴(kuò)大有利于穩(wěn)定碳市場(chǎng)的價(jià)格。

圖6 CEA價(jià)格隨恒定乘積k的變化過程Fig.6 Changing process of CEA price vs.constant product k

4.3 交易滑點(diǎn)分析

實(shí)際上，在4.1節(jié)中，當(dāng)前流動(dòng)性池的ECNY和CEA兩種資產(chǎn)比例是58∶1，但是用戶實(shí)際上兌換出來的價(jià)格是57.485 7個(gè)ECNY，可見出現(xiàn)了滑點(diǎn)，因此本節(jié)分析恒定乘積與滑點(diǎn)的關(guān)系。由式（5）和式（6）可知，交易滑點(diǎn)與恒定乘積之間的關(guān)系較為復(fù)雜，與流動(dòng)性池中的資產(chǎn)量相關(guān)。為簡(jiǎn)單起見，基于之前資產(chǎn)比例的假設(shè)，計(jì)算得到不同恒定乘積k對(duì)應(yīng)的交易滑點(diǎn)，如圖7所示?？梢婋S著恒定乘積k的增大，交易滑點(diǎn)逐步降低；反之，則交易滑點(diǎn)逐步升高。

圖7 CEA/ECNY滑點(diǎn)隨恒定乘積變化過程Fig.7 Changing process of CEA/ECNY slippage vs.constant product k

基于4.2和4.3 2節(jié)的分析可知，當(dāng)流動(dòng)性池的容量較?。春愣ǔ朔ek較小）時(shí)，CEA價(jià)格較高，但滑點(diǎn)也高，此時(shí)為了吸引更多的CEA買家和賣家進(jìn)場(chǎng)交易賺取手續(xù)費(fèi)，會(huì)有更多的投資者投資成為流動(dòng)性提供者，擴(kuò)充流動(dòng)性池，使得交易滑點(diǎn)降低、CEA價(jià)格更穩(wěn)定，從而進(jìn)一步提升流動(dòng)性。而當(dāng)流動(dòng)性池容量較高時(shí)，CEA價(jià)格較低，投資者獲得的手續(xù)費(fèi)利潤較小，此時(shí)它們將撤資。因此，在不考慮外部市場(chǎng)劇烈波動(dòng)的情況下，流動(dòng)性池會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，基于AMM的碳交易模式能夠促進(jìn)市場(chǎng)價(jià)格的穩(wěn)定。

5 結(jié)語

碳交易市場(chǎng)對(duì)能源生產(chǎn)、企業(yè)生產(chǎn)、政府規(guī)劃等方面產(chǎn)生了深刻的影響。如何提高碳交易的流動(dòng)性，是保障碳交易市場(chǎng)健康發(fā)展的重要問題。區(qū)塊鏈的去中心化、難以篡改等特性為構(gòu)建可信、去中心化的碳交易系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支撐，而AMM交易模式可以有效提高市場(chǎng)的流動(dòng)性。本文通過區(qū)塊鏈將碳資產(chǎn)數(shù)字化，提出一種基于AMM的新型碳交易模式，可以有效提升市場(chǎng)流動(dòng)性和交易價(jià)格的穩(wěn)定性，促進(jìn)碳市場(chǎng)的穩(wěn)健發(fā)展。下一步，將對(duì)基于AMM的碳交易平臺(tái)性能、跨境碳交易等問題進(jìn)行深入研究，推動(dòng)AMM在碳交易的應(yīng)用落地，促進(jìn)碳交易市場(chǎng)的健康發(fā)展。