一种基于区块链的碳资产管理方法、系统及电子设备

技术领域

本发明涉及碳资产管理技术领域，特别是涉及一种基于区块链的碳资产管理方法、系统及电子设备。

背景技术

中国能源结构以煤炭等化石燃料为主，受地理位置的影响，人口集中在东部，持续一段时间密集的能源消耗会使碳排放远超环境承载力，因此需要采取措施控制碳排放量进而缓解碳排放压力。碳交易是将二氧化碳排放权商品化的一种市场机制。中国政府逐步出台可再生能源电力配额(简称配额制)和绿证认购相关政策，用市场化方式完成对原有可再生能源补贴政策的替代。在激励可再生能源产业发展的多种政策中，配额制是目前较普遍一种，其承担配额的主体包括发电厂商和电网公司，在该激励政策下，用电用户必须生产、销售和使用超过给定最低比率的可再生能源电力。碳排放权的初始分配有免费分配和有偿分配两种方式，通常有偿分配会增加行业的额外负担，因而通常采用更易被接受的免费分配方式。以中国经核证的自愿减排量(Chinese Certified Emission Reduction，CCER)为商品所做的交易则需要通过项目的审查、备案和登记，经国务院生态环境主管部门认可之后，通过削减排放量获得减排凭证。可再生能源发电几乎不产生碳排放，因此常以CCER的形式参与碳交易，作为减排贡献的证明来替代新能源发电的补贴进入市场交易。高碳排企业将会通过转让发电权来降低自己的碳排放量，降低由于超出碳排放额的经济损失；可再生能源企业通过购买发电权多发电，进一步参与竞争。

因此，在电力系统引入碳交易制度有利于改变中国总体电源结构，实现中国能源转型和双碳目标。碳资产(CarbonAsset)是由碳排放权发展而来的，但又不仅仅是碳排放权，它是对碳排放权的继承和发展，即碳排放权不仅是被广泛采用的减排手段，在市场机制背景下己经发展成为新的资产形式和新的金融工具。随着参与碳交易的主体增多，涉及到碳排放额交易记录数量与日俱增，因碳排放权具有资产属性，企业在低碳管理过程中，在减排的管理基础上，还应将碳交易与战略成本管理、管理会计结合起来，形成一个综合的管理体系框架，更有效地对碳排放与交易进行管理。碳排放权交易从核发到登记具有周期性特点。因此需要一种透明、安全且便捷的去中心化技术来支撑未来碳排放权交易市场。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于区块链的碳资产管理方法、系统及电子设备，基于区块链技术和帕累托最优原则对企业的碳交易碳排进行优化，能够促进可再生能源全局配置的合理性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于区块链的碳资产管理方法，包括：

基于区块链搭建待管理区域电网的碳数据管理框架；

获取待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据；

根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量；

分别获取待管理区域电网下每个企业的购买决策；所述购买决策是企业根据自身的碳排放量和碳配额免费分配量确定的；待管理区域电网下多个企业的购买决策符合供需均衡原则；

待管理区域电网下多个企业根据所述购买决策，基于所述碳数据管理框架完成碳资源交互，获取待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值；

构建目标函数和约束条件；

根据待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值，利用帕累托最优原则在所述约束条件下对所述目标函数进行求解，根据求解结果对企业进行碳排放量优化和碳配额优化，完成对碳数据管理框架的优化升级。

可选的，所述生产数据包括：实际网损率、年度供电量、网损率基准值和控排系数。

可选的，所述根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量，包括：

确定待管理区域电网下任一企业为当前企业；

根据待管理区域电网碳排放因子，以及当前企业的实际网损率和年度供电量，根据公式E

根据待管理区域电网碳排放因子，以及当前企业的网损率基准值和控排系数，根据公式T＝LR

可选的，所述供需均衡原则为：

f

其中，ccers为可产生CCER的行业集合；ets为参与碳市场交易的控排行业集合；q

可选的，所述目标函数为：

其中，f

可选的，所述约束条件包括：

当前运行点有功约束：P

当前运行点无功约束：Q

当前运行点电压幅值约束：Q

极限点处无功约束：V

支路电流的负荷约束：

碳排放约束：K

其中，P

一种基于区块链的碳资产管理系统，包括：

碳数据管理框架搭建模块，用于基于区块链搭建待管理区域电网的碳数据管理框架；

数据获取模块，用于获取待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据；

碳排碳配额确定模块，用于根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量；

购买决策获取模块，用于分别获取待管理区域电网下每个企业的购买决策；所述购买决策是企业根据自身的碳排放量和碳配额免费分配量确定的；待管理区域电网下多个企业的购买决策符合供需均衡原则；

碳资源交互模块，用于使待管理区域电网下多个企业根据所述购买决策，基于所述碳数据管理框架完成碳资源交互，获取待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值；

目标函数构建模块，用于构建目标函数和约束条件；

优化模块，用于根据待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值，利用帕累托最优原则在所述约束条件下对所述目标函数进行求解，根据求解结果对企业进行碳排放量优化和碳配额优化，完成对碳数据管理框架的优化升级。

一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行所述的一种基于区块链的碳资产管理方法。

可选的，所述存储器为可读存储介质。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的基于区块链的碳资产管理方法、系统及电子设备，包括：基于区块链搭建待管理区域电网的碳数据管理框架；获取待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据；根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量；分别获取待管理区域电网下每个企业的购买决策；购买决策是企业根据自身的碳排放量和碳配额免费分配量确定的；待管理区域电网下多个企业的购买决策符合供需均衡原则；待管理区域电网下多个企业根据购买决策，基于碳数据管理框架完成碳资源交互，获取待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值；构建目标函数和约束条件；根据待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值，利用帕累托最优原则在约束条件下对目标函数进行求解，根据求解结果对企业进行碳排放量优化和碳配额优化，完成对碳数据管理框架的优化升级。本发明基于区块链技术和帕累托最优原则对企业的碳交易碳排进行优化，能够促进可再生能源全局配置的合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中一种基于区块链的碳资产管理方法流程图；

图2为本发明实施例1中碳数据管理框架示意图；

图3为本发明实施例2中碳资产管理功能模块示意图；

图4为本发明实施例2中基于区块链技术的绿色能源碳交易机制与碳数据管理架构示意图；

图5为本发明实施例2中基于区块链技术的碳交易模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于区块链的碳资产管理方法、系统及电子设备，基于区块链技术和帕累托最优原则对企业的碳交易碳排进行优化，能够促进可再生能源全局配置的合理性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种基于区块链的碳资产管理方法，包括：

步骤101：基于区块链搭建待管理区域电网的碳数据管理框架。碳数据管理框架如图2所示。

步骤102：获取待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据。生产数据包括：实际网损率、年度供电量、网损率基准值和控排系数。

步骤103：根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量。

步骤103，包括：

步骤1031：确定待管理区域电网下任一企业为当前企业.

步骤1032：根据待管理区域电网碳排放因子，以及当前企业的实际网损率和年度供电量，根据公式E

步骤1033：根据待管理区域电网碳排放因子，以及当前企业的网损率基准值和控排系数，根据公式T＝LR

步骤104：分别获取待管理区域电网下每个企业的购买决策；购买决策是企业根据自身的碳排放量和碳配额免费分配量确定的；待管理区域电网下多个企业的购买决策符合供需均衡原则。

供需均衡原则为：

f

其中，集合ccers代表可以产生CCER的行业，本发明ccers内只含风电与光伏两个行业；集合ets代表参与碳市场交易的控排行业。q

步骤105：待管理区域电网下多个企业根据购买决策，基于碳数据管理框架完成碳资源交互，获取待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值。

步骤106：构建目标函数和约束条件。

目标函数为：

其中，f

具体的，约束条件包括：

当前运行点有功约束：P

当前运行点无功约束：Q

当前运行点电压幅值约束：Q

极限点处无功约束：V

支路电流的负荷约束：

碳排放约束：K

其中，P

步骤107：根据待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值，利用帕累托最优原则在约束条件下对目标函数进行求解，根据求解结果对企业进行碳排放量优化和碳配额优化，完成对碳数据管理框架的优化升级。

实施例2

如图3所示，基于区块链碳资产管理框架能够完成碳配额预算管理、碳配额交易管理和碳配额绩效管理。碳配额的预算管理主要包含对碳减排量、碳排放量和碳交易量进行预算；而碳配额交易管理包含对碳配额交易量管理以及碳配额交易时点进行管理；碳配额绩效管理包含了单位碳配额收益率以及单位碳配额减排成本率的管理。这三部分在内容上是相互独立又存在关联，碳配额预算管理为碳配额交易管理提供战略指导，而碳配额交易管理促进碳配额绩效管理，碳配额绩效管理结果反过来对碳配额预算管理和交易管理提供调整依据。

如图4所示，一种基于区块链技术的绿色能源碳交易机制与碳数据管理架构，可实现以下功能。

(1)基于综合数据融合和共识机制的绿电溯源方法可以有效感知微网用户某一时间段消纳的电力由哪些绿色能源供应，每种绿色能源在消纳电力中贡献的电量比率和电量值。

(2)基于区块链技术的绿证交易方案可以将消纳绿电换算为绿证！从而有效地帮助用户了解自身已拥有的绿证资源，减少购买绿证的成本，为用户所需的绿证购买提供支持。

(3)基于区块链技术的碳交易市场模式可以整合微网零散的碳资源#使其满足参与全国碳排放权交易市场的条件，进一步加速碳排放权的交易过程，使得各用户能够更加有效地进行交易

(4)构建具有绿证与碳资产转换机制的联合市场，可以结合绿证交易与碳资产交易，帮助用户将多余的绿证资源转化为碳资产，为满足用户碳排放容量提供参考。

如图5所示，基于区块链技术碳交易模式如下：首先各业务主体都将获得公钥和私钥进入碳交易区块链系统，各交易方由实时监测机构和CCER注册登记平台确认其可交易碳排放权以及CCER减排量,为交易撮合做准备。交易过程中，碳排放权购买方与出售方交易方和购买方以及出售方将分别在碳排放权和CCER交易平台进行碳资源交。同时CCER减排量可根据智能合约折算抵消为碳排放权参与市场交易。碳交易结束时，被交易的碳排放权和CCER减排量应按照交易记录进行所有权的更改,并将新的所有权转移信息实时记录在区块链上。最后，行政部门应对各用户的碳排放权进行清缴，对已抵消配额的CCER减排量进行清算。区块链系统还允许碳排放核查咨询机构、政府、第三方平台实时查询并监管，防范金融风险。

具体的：基于区块链碳资产管理框架的运行方法，包括：

步骤1：用户基于数据访问控制策略访问碳数据平台，获取用户的身份信息确定访问权限，显示碳数据概览页面，获得企业碳数据概况。

步骤2：由管理模块基于智能合约对碳配额进行预算管理，交易匹配。其中涉及碳配额预算管理和交易匹配，提出了一种碳减排量预算方法。企业的碳减排活动包括经营性、资本性减排。减排量的统计计算能一定程度上反应减排策略的实施概况，对企业购买清洁能源代替高能耗和高污染的原材料量，购买节能设备量，研发低碳技术的程度进行调整。

企业根据如下公式计算经营性减排量和资本性减排量：

E

其中，E

关于碳排放的计算，本发明提供了一种电网碳排放核算方法。

电网企业输配电损耗产生的间接碳排放量按下式，进行核算：

E

式中：E

进一步，提供了一种电网碳排放配额分配方法。

配额免费分配采用基于历史强度的基准值法，按下式计算：

T＝LR

式中：T为电网企业可免费获得的二氧化碳配额总量，tCO

进一步，提供一种电网企业碳排放配额仓位计算方法。

电网企业碳排放配额仓位C等于其配额免费分配量减去其碳排放量：

C＝(LR

当C＞0时，配额充裕(长仓)；反之，C＜0时，配额不足(短仓)。

步骤3：各方将获得公钥和私钥进入碳交易区块链系统，并在CCER交易模块进行碳资源交互，进行实时记录。

CCER交易模块主要描述CCER的供给以及需求状况，基于CCER价格内生确定的政策情景，在CCER供需均衡时形成CCER市场交易价格。相关方程如下：

其中，集合t是时间集合，集合ccers代表可以产生CCER的行业，着重考察CCER机制对可再生能源发展的影响，模型只有风电和光伏行业的产出可以转化为CCER，ccers内只含风电与光伏两个行业。集合ets代表参与碳市场交易的控排行业。公式

f

其中，K

各控排行业将在CCER总供给与总需求的约束下做出各自的CCER购买决策；在CCER价格内生确定的政策情景下，CCER交易市场供需平衡时形成了相应的CCER价格，一定程度上优化交易分配，提高资源利用率，减少碳排。各控排行业将在CCER总供给与总需求的约束下做出各自的CCER购买决策；在CCER价格内生确定的政策情景下，CCER交易市场供需平衡时形成了相应的CCER价格。

对于碳配额碳排放模块，细化碳配额交易模块基于CCER的交易方法，在基于总量控制的碳配额交易市场中，t时期全国初始碳配额总量M

M

其中，D0

采取“标杆法则”作为碳配额分配依据，以全社会平均碳强度为标杆分配碳配额，各行业获得的免费碳配额数量如下：

F

其中，F

在CCER交易完成后，各控排行业购得的CCER将作为其初始碳配额的一部分对碳配额交易市场产生影响。引入CCER交易及抵销机制的碳交易体系中，各行业获得的初始碳配额计算如下：

在碳配额交易市场上，初始碳配额数量与边际碳减排成本将决定行业在碳交易市场上买卖碳配额的决策。通过碳配额交易，t时期各个参与碳交易行业的碳排放量E

E

其中，T

各控排行业将根据获得的免费碳配额数量、购买的CCER数量以及自身的碳排放需求做出碳配额交易决策：所得碳配额数量超过自身碳排放需求的控排行业将选择通过在碳配额交易市场中出售富余碳配额以获利，而其余控排行业则将在碳配额交易市场中购买更多的碳配额以满足自身的碳排放需求。在模型中，每一期需要满足碳排放权交易市场出清，即购买的碳配额总量应等于售出的碳配额总量，各行业的碳配额交易总量为零∑

步骤4：由用户反馈体系，绩效评价体系对交易结果进行反馈评价，根据结果实现对框架的优化升级。

根据反馈结果对企业碳资产框架优化升级，提出基于帕累托最优概念的一种多目标模型的优化策略：根据帕累托最优概念，建立碳排放约束下实现系统负荷裕度和发电机出力成本综合最优的优化模型，如下所示：

首先建立优化目标：

接着当前运行点的潮流方程和极限点的潮流方程：

L

L

式中：P

其中负荷因子λ

并对企业当前运行点进行有一系列约束，包括：

当前运行点有功约束：P

当前运行点无功约束：Q

当前运行点电压幅值约束：Q

极限点处无功约束：V

支路电流的负荷约束：

碳排放约束：K

基于帕累托最优概念对企业的碳交易碳排进行优化，一定程度上提高交易的合理性，促进碳资产管理框架的优化升级，能源优化配置。

实施例3

为了执行上述实施例1对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供了一种基于区块链的碳资产管理系统，包括：

碳数据管理框架搭建模块，用于基于区块链搭建待管理区域电网的碳数据管理框架。

数据获取模块，用于获取待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据。

碳排碳配额确定模块，用于根据待管理区域电网碳排放因子，以及待管理区域电网下多个企业的生产数据，确定待管理区域电网下每个企业的碳排放量和碳配额免费分配量。

购买决策获取模块，用于分别获取待管理区域电网下每个企业的购买决策；购买决策是企业根据自身的碳排放量和碳配额免费分配量确定的；待管理区域电网下多个企业的购买决策符合供需均衡原则。

碳资源交互模块，用于使待管理区域电网下多个企业根据购买决策，基于碳数据管理框架完成碳资源交互，获取待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值。

目标函数构建模块，用于构建目标函数和约束条件。

优化模块，用于根据待管理区域电网下多个企业对碳资源交互反馈值，利用帕累托最优原则在约束条件下对目标函数进行求解，根据求解结果对企业进行碳排放量优化和碳配额优化，完成对碳数据管理框架的优化升级。

实施例4

本实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例1所述的一种基于区块链的碳资产管理方法。其中，存储器为可读存储介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。