CN113034143B - 一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，包括：配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块；配额模块与聚合模块连接；广播模块与配额模块、聚合模块连接；验证模块与广播模块连接；交易模块与验证模块连接。公开了一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法，包括：S1，将用户侧的碳排放权聚合，对用户侧、企业分配碳排放权；S2，广播聚合商、企业的碳排放权信息，通过交易模块进行碳排放权竞价交易；S3，交易结束后，将本次交易周期内的所有交易生成微区块进行广播；S4，验证微区块并生成区块，更新区块链。本发明扩大了碳交易市场的规模，引用智能合约以及竞价交易机制使得多方的交易透明安全且有效合理。

Description

一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统及方法

技术领域

本发明涉及计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法技术领域，特别涉及一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统及方法。

背景技术

现有的碳交易市场存在一定的局限性，在北京、上海、天津、重庆、湖北、广东等七省市开展的碳交易试点中，全部重点集中于碳排放量高的大型工业生产企业，忽略了用户侧使用某种能源或耗能产品是碳排放的根源，这样一来，无法将相当一部分碳排放用户参与到“碳达峰、碳中和”的倡议中。并且现有的碳交易模式涉及用户多且数据量庞大，较为集中的数据分布增加了数据篡改的可能性，大大降低了交易的安全性和可信度。

同时，在现有的碳交易中心化系统中存在交易双方缺乏话语权，交易方式不够灵活，并且在碳交易的过程中存在大量的信息交互，无法保证信息的可靠有效。中心化的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法监管效率低下，存在数据可能被篡改、难以溯源验证等相关监管问题，致使当前碳权交易的各环节透明度不够以及互信问题。

发明内容

为解决上述现有技术中计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法信息交互能力不足，交易信息数据无法溯源等问题。

本发明提供一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，包括：配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块；

其中所述配额模块用于对用户侧、企业分配碳排放权；

所述配额模块与所述聚合模块连接，用于将所述用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权；

所述广播模块与所述配额模块、所述聚合模块连接，用于获取聚合商、企业的碳排放权信息，并进行广播；

所述验证模块与所述广播模块连接，用于验证聚合商、企业的碳排放权信息是否符合智能合约；

所述交易模块与所述验证模块连接，用于符合智能合约后，获取聚合商、企业的报价，并验证聚合商、企业的报价是否符合约束条件，符合约束条件时，进行碳排放权竞价交易；

所述交易模块与所述更新模块连接，用于基于碳排放权信息和报价，更新区块；

所述显示模块与更新模块连接，用于显示区块中的信息。

进一步地，所述广播模块中获取的碳排放权信息包括：时间、地址、碳排放权配额需求量/碳排放权配额剩余量。

进一步地，所述显示模块还用于，

对所述广播模块中碳排放权信息进行显示；

对碳排放权竞价交易过程中的数据进行显示。

进一步地，所述配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块之间通过虚拟专用网络使用协议转换器进行连接。

进一步地，所述智能合约，构建所述智能合约的技术包括但不限于：EVM技术、WASM技术。

进一步地，所述更新模块，还用于获取聚合商、企业的验证信息，并基于聚合商、企业的验证信息，选择是否更新区块。

进一步地，验证聚合商、企业的报价不符合约束条件时，则不可进行交易，重新返回所述广播模块。

一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法,具体包括如下步骤：

S1，通过所述聚合模块将用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权，通过所述配额模块对所述用户侧、企业分配碳排放权；

S2，所述广播模块获取聚合商、企业的碳排放权信息、需求信息和余量信息，并进行广播，预发生交易时触发所述验证模块，对聚合商、企业的碳排放权信息进行判别，判别双方是否均符合智能合约，符合智能合约，则通过交易模块进行碳排放权竞价交易；

S3，交易结束后，将本次交易周期内的所有交易生成微区块进行广播，由交易双方进行投票，基于交易双方对应投票数量，其中任一投票方的投票数量大于等于总投票数的2/3，则所述交易双方达成共识；

S4，验证所述微区块并生成区块，下发给所有区块，并更新区块链。

进一步地，所述S2中的竞价交易的具体过程为：

公布需求及报价，交易双方提交交易需求量及报价，其中卖方还公布可发售量及出售价；

需求方按照自身报价由高到低降序排列优先级，且将需求量存储于交易队列中；

卖方按照自身报价由低到高升序排列优先级，且将可发售量存储于交易队列中；

所述交易双方确认成功后，将交易报价与出价队列的首元素匹配，最终双方成交价格为：双方交易报价的均值，最终成交量需取二者对应报量的最小值。

判别双方是否均符合智能合约时，不符合智能合约的，结束竞价交易，重新开始S2。

本发明提供的一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统及方法：

通过计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法，使用配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块，增加信息的交互能力，同时将交易信息存储在区块链中，方便交易信息的溯源问题。在聚合模块中将用户侧纳入碳交易市场，扩大了碳交易市场的规模，增加了碳排放企业交易的选择权。在验证模块中引入区块链智能合约机制，在双方交易开始时，预置触发条件和相应规则，使得若是交易双方只要有任意一方任何一个条件无法满足，则交易不能继续，使双方的交易过程更加便捷有效。交易模块中利用竞价交易机制，使得双方交易更加透明合理。

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为一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统的结构示意图；

图2为一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法的流程示意图；

图3为一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法的竞价交易环节的流程示意图；

图4为本发明实施例中的区块结构示意图；

图5为本发明中的智能合约示意图。

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。

实施例1

为了解决在现有技术中存在计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法信息交互能力不足，交易信息数据无法溯源、操作存在风险等问题，本发明提供了如下方案：

如图1所示，本发明提供一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，包括：配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块；

其中所述配额模块用于对用户侧、企业分配碳排放权；

所述配额模块与所述聚合模块连接，用于将所述用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权；

所述广播模块与所述配额模块、所述聚合模块连接，用于获取聚合商、企业的碳排放权信息，并进行广播；

所述验证模块与所述广播模块连接，用于验证聚合商、企业的碳排放权信息是否符合智能合约；

所述交易模块与所述验证模块连接，用于符合智能合约后，获取聚合商、企业的报价，并验证聚合商、企业的报价是否符合约束条件，符合约束条件时，进行碳排放权竞价交易；

所述交易模块与所述更新模块连接，用于基于碳排放权信息和报价，更新区块；

所述显示模块与更新模块连接，用于显示区块中的信息。

进一步地，所述广播模块中获取的碳排放权信息包括：时间、地址、碳排放权配额需求量/碳排放权配额剩余量。

进一步地，所述显示模块还用于，

对所述广播模块中碳排放权信息进行显示；

对碳排放权竞价交易过程中的数据进行显示。

进一步地，所述配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块之间通过虚拟专用网络使用协议转换器进行连接。

进一步地，所述智能合约，构建所述智能合约的技术包括但不限于：EVM技术、WASM技术。

进一步地，所述更新模块，还用于获取聚合商、企业的验证信息，并基于聚合商、企业的验证信息，选择是否更新区块。

进一步地，验证聚合商、企业的报价不符合约束条件时，则不可进行交易，重新返回所述广播模块。

如图2所示，一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法,具体包括如下步骤：

S1，通过所述聚合模块将用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权，通过所述配额模块对所述用户侧、企业分配碳排放权；

S2，所述广播模块获取聚合商、企业的碳排放权信息、需求信息和余量信息，并进行广播，预发生交易时触发所述验证模块，对聚合商、企业的碳排放权信息进行判别，判别双方是否均符合智能合约，符合智能合约，则通过交易模块进行碳排放权竞价交易；

S3，交易结束后，将本次交易周期内的所有交易生成微区块进行广播，由交易双方进行投票，基于交易双方对应投票数量，其中任一投票方的投票数量大于等于总投票数的2/3，则所述交易双方达成共识；

S4，验证所述微区块并生成区块，下发给所有区块，并更新区块链。

进一步地，所述S2中的竞价交易的具体过程为：

公布需求及报价，交易双方提交交易需求量及报价，其中卖方还公布可发售量及出售价；

需求方按照自身报价由高到低降序排列优先级，且将需求量存储于交易队列中；

卖方按照自身报价由低到高升序排列优先级，且将可发售量存储于交易队列中；

所述交易双方确认成功后，将交易报价与出价队列的首元素匹配，最终双方成交价格为：双方交易报价的均值，最终成交量需取二者对应报量的最小值。

判别双方是否均符合智能合约时，不符合智能合约的，结束竞价交易，重新开始S2。

在配额模块中，通过配额模块进行如下操作：基于碳交易市场数据库历史数据，获取企业碳排放权历史记录，其中包括，获取所有碳排放行业在单位时间碳排放权配额总体额度Q和n个行业i在单位时间内的碳排放权额度为q₁、q₂、q₃、……q_i，其中

通过上述数据对行业i碳排放配额所占比α_i进行求取，

其中，

然后获取行业i中企业x的单位时间产量

行业i中企业x为社会所作贡献能力

计算企业对社会贡献能力定值

其中γ和μ分别为指标权重，进一步的企业x的碳排放权配额应为

基于企业碳排放权历史记录，获取企业x的碳排放量d，企业应需碳排放权配额为Δp，通过计算Δp＝p-d，若Δp＞0，企业x单位时间碳配额有剩余，可用于同其他企业交易；若Δp＞0,企业x需要向其他有排放权配额剩余的企业或聚合商买入所需的碳排放权配额。同时配额模块从碳交易市场数据库获取当前碳排放权数据。

所述配额模块与聚合模块连接，用于将用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放量；

聚合模块基于配额模块获取的碳交易市场数据库历史数据，获取负荷侧用户单位时间t的用户侧碳排放量为

tn+1的用户侧碳排放量为

则可得两个时间段碳排放差值

转化为用户侧碳排放权配额P＝δ×ΔC，δ为用户侧与聚合商碳排放权配额转换系数，而聚合商通过固定系数ρ计算回收的单位碳排放权配额应给予负荷侧用户相应的收益M,M＝ρ×P，从而减少用户侧的碳排放。

所述广播模块与配额模块、聚合模块连接，用于获取聚合商、企业的碳排放权信息，并进行广播；

在广播模块中，广播模块获取配额模块、聚合模块内的企业、聚合商的碳排放权信息，交易双方在区块链网络中广播碳排放权信息，Δp＜0的企业作为需求方，需求方通过广播需求信息{T，ID，R}，其中T表示时间，ID表示地址，R表示需求方碳排放权配额需求量，使聚合商或其他碳排放权配额剩余企业知悉需求方需求，Δp＞0的企业和聚合商可作为剩余方，剩余方通过广播余量信息{T，ID，S}，其中T表示时间，ID表示地址，S表示剩余方碳排放权配额剩余量。

所述验证模块与广播模块链接，用于验证聚合商、企业的碳排放权信息是否符合智能合约；

在验证模块中，交易双方的碳排放权信息是触发部署于区块链中的智能合约所需的预置条件，当预置条件触发时，即时间、地址、碳排放权配额需求量/碳排放权配额剩余量相匹配时，智能合约开始运行，从而继续交易；若交易双方中任何一个条件不能满足，则智能合约触发失败，不符合匹配要求的交易方无法进行交易，智能合约如图5所示。

所述验证模块与交易模块连接，用于符合智能合约后，聚合商、企业进行报价，并进行碳排放权交易；

如图3所示，在验证模块中，为了促进碳排放权市场交易公开、透明、合理，交易双方通过计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法进行竞价交易。交易双方在规定时间内，提出自己的申请交易量以及报价和出价，记需求方报价为Vr，剩余方报价为Vs。需求方按照自身报价由高到低以降序方式依次排优先级，并将需求方碳排放权配额需求量R存储于需求方交易队列；卖方则按照自身出价由低到高以升序方式依次排优先级，并将剩余方碳排放权配额剩余量S存储于剩余方交易队列。为防止交易双方恶意报价，对双方增加约束条件从而确认报价有效，若双方报价相差超过20％，则计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法不予匹配。确认成功后，需求方交易队列与剩余方交易队列首元素匹配，最终双方成交价格可取二者均值，即成交价格

最终成交量需取二者对应报量的最小值，即成交量A＝min(R，S)。

一轮竞价交易截至后，成交价格及成交量均已确定，当再次更新成交量后，可能会有剩余交易量，即ΔR＝R-min(R，S)，ΔS＝S-min(R，S)，若剩余交易量可与双方报价和出价相匹配，可继续返回交易；若剩余交易量无法与双发报价和出价相匹配，则删除剩余交易量，交易结束。

所述交易模块与更新模块连接，用于基于碳排放权信息和报价，更新区块。

更新模块中，双方交易结束，由涉及本次交易周期内的所有交易信息。交易信息包括碳排放权信息和报价、成交量等信息，将上述信息生成微区块，并进行广播，由参与交易的需求方和剩余方输入验证信息进行投票，根据交易双方对应投票数据，当投票数量统计超过

则双方交易完成验证，向计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法反馈更新区块链，如图4所示。

所述显示模块与更新模块连接，用于显示区块中的信息。

所述显示模块还与广播模块进行连接，用于对所述广播模块中碳排放权信息进行显示。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：包括：配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块；

其中所述配额模块从碳交易市场数据库获取当前碳排放权数据用于对用户侧、企业分配碳排放权；

所述配额模块与所述聚合模块连接，用于将所述用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权；

聚合模块基于配额模块获取的碳交易市场数据库历史数据，获取负荷侧用户单位时间t的用户侧碳排放量为

t_n+1的用户侧碳排放量为

则可得两个时间段碳排放差值

转化为用户侧碳排放权配额P＝δ×ΔC，δ为用户侧与聚合商碳排放权配额转换系数，而聚合商通过固定系数ρ计算回收的单位碳排放权配额应给予负荷侧用户相应的收益M，M＝ρ×P，从而减少用户侧的碳排放；

所述广播模块与所述配额模块、所述聚合模块连接，用于获取聚合商、企业的碳排放权信息，并进行广播；

所述验证模块与所述广播模块连接，用于验证聚合商、企业的碳排放权信息是否符合智能合约；

在验证模块中，交易双方的碳排放权信息是触发部署于区块链中的智能合约所需的预置条件，当预置条件触发时，即时间、地址、碳排放权配额需求量/碳排放权配额剩余量相匹配时，智能合约开始运行，从而继续交易；若交易双方中任何一个条件不能满足，则智能合约触发失败，不符合匹配要求的交易方无法进行交易；

所述交易模块与所述验证模块连接，用于符合智能合约后，获取聚合商、企业的报价，并验证聚合商、企业的报价是否符合约束条件，符合约束条件时，进行碳排放权竞价交易；

所述交易模块与所述更新模块连接，用于基于碳排放权信息和报价，更新区块；

显示模块与更新模块连接，用于显示区块中的信息；

所述配额模块、聚合模块、广播模块、验证模块、交易模块、更新模块之间通过虚拟专用网络使用协议转换器进行连接。

2.根据权利要求1所述的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：所述广播模块中获取的碳排放权信息包括：时间、地址、碳排放权配额需求量/碳排放权配额剩余量。

3.根据权利要求1所述的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：所述显示模块还用于，

对所述广播模块中碳排放权信息进行显示；

对碳排放权竞价交易过程中的数据进行显示。

4.根据权利要求1所述的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：所述智能合约，构建所述智能合约的技术包括但不限于：EVM技术、WASM技术。

5.根据权利要求1所述的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：所述更新模块，还用于获取聚合商、企业的验证信息，并基于聚合商、企业的验证信息，选择是否更新区块。

6.根据权利要求1所述的计及负荷侧碳减排的区块链碳交易系统，其特征在于：验证聚合商、企业的报价不符合约束条件时，则不进行交易，重新返回所述广播模块。

7.一种计及负荷侧碳减排的区块链碳交易方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

S1，通过聚合模块将用户侧的碳排放权聚合为聚合商的碳排放权，通过配额模块对所述用户侧、企业分配碳排放权，其中，基于碳交易市场数据库历史数据，所述配额模块获得当前碳排放权数据；

基于所述配额模块获取的碳排放权数据，获取负荷侧用户单位时间t及t_n+1时间段的用户侧碳排放量，基于两个时间段碳排放差值，得到用户侧碳排放权配额，聚合商基于固定系数ρ和用户侧碳排放权配额计算回收的单位碳排放权配额应给予负荷侧用户相应的收益，减少用户侧的碳排放；

S2，通过广播模块获取聚合商、企业的碳排放权信息、需求信息和余量信息，并进行广播，预发生交易时触发验证模块，对聚合商、企业的碳排放权信息进行判别，判别双方是否均符合智能合约，符合智能合约，则通过交易模块进行碳排放权竞价交易；

所述S2中的竞价交易的具体过程为：

交易双方提交交易需求量及报价，其中卖方还公布发售量及出售价；

需求方按照自身报价由高到低降序排列优先级，且将所述需求量存储于交易队列中；

卖方按照自身报价由低到高升序排列优先级，且将所述发售量存储于交易队列中；

所述交易双方确认成功后，将交易报价与出价队列的首元素匹配，最终双方成交价格为：双方交易报价的均值，最终成交量需取二者对应报量的最小值；

判别双方是否均符合智能合约时，不符合智能合约的，结束竞价交易，重新开始S2；

S3，交易结束后，将本次交易周期内的所有交易生成微区块进行广播，由交易双方进行投票，基于交易双方对应投票数量，其中任一投票方的投票数量大于等于总投票数的2/3，则所述交易双方达成共识；

S4，验证所述微区块并生成区块，下发给所有区块，并更新区块链。

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